教科版（2017秋）四年级上册小学科学3.5运动与摩擦力 教学设计

《运动与摩擦力》教学设计
教材与学情分析
【教材分析】
本课是四上《运动和力》单元第5课内容。解读课标，本课的学习内容及学习目标如下：
学生通过前面的学习，学生已经初步建构起“力可以改变物体运动的快慢，也可以让物体启动或停止”这一概念。本课从古人搬物引入，围绕“物体在多大力的作用下能从静止开始运动”开展研究，体验从直接滑动到用滚木，再改进给物体装上轮子，从而发现“轮子”是进一步的优化“滚木”，这是人类对技术的大大改进。本课设计的明线是研究运动与摩擦力的关系；暗线是技术的发展。
【学情分析】
摩擦力对四年级孩子而言熟悉而陌生，孩子究竟知道多少呢？通过课前问卷调查和初次试教活动（不同班级，避免课前调查影响孩子上课思维方式），笔者收集了2个班孩子对本课概念认知的学习基础，发现学生存在以下迷思概念，并作了有针对性的调整。
问题
学生迷思概念及认知盲区
改进措施
物体运动一段距离，为什么会停下来？
1.物体太重，重力让它停下来。
2.推力消失了它就慢慢停下来。
1.用小纸盒替代大重物，并将问题明确化：是什么让纸盒停下来？
2.播放纸盒停下的慢镜头回放，可以清晰听到纸盒与接触面之间的摩擦声。
3.待摩擦力引出后，再引入大重物比摩擦力大小。
为什么很少的垫圈拉不动物体？
物体太重，比垫圈重，所以拉不动。（事实比垫圈轻）
课前将本单元第一节《让小车运动起来》中的“垫圈的重力转化为拉力”这个知识点先落实好。
听说过摩擦力吗？请简单描述。
两个班仅3位同学没听过摩擦力，但能具体描述出摩擦力的微乎其微。
先感受摩擦再来描述摩擦力，进而测量摩擦力大小。从手→小纸盒→大纸箱，让孩子多情境多角度感知摩擦力。
古人拉重物用什么办法减小摩擦力？
用轮子、让地面变光滑等现代方法。
将轮子环节前置，先来比较滑动与“轮子滚动”的摩擦力大小，再来体验古人滚木的优缺点，感受技术的更新。
生活中摩擦力的应用？
学生所举例子几乎都是明显摩擦的现象，但是生活中有关增大或减小摩擦力的例子很少有学生知道，无一人知道“滚珠轴承”，这是他们的认知盲区。
1.从有趣的指尖陀螺出发，激起孩子联系生活的兴趣。
2.本课内容多，因此课上设计的整条思路是如何减小摩擦力，笔者将增大摩擦力放置课后拓展调查。
二．学习目标
1.科学概念目标
（1）一个物体在另一个物体表面运动时，接触面会发生摩擦，产生摩擦力。
（2）知道摩擦力会让运动的物体停下来，物体由静止变成运动时需要克服摩擦力。
（3）知道摩擦力是有大小的，滑动摩擦力大，滚动摩擦力小。
2.科学探究目标
（1）通过观察演示实验，推知：当物体刚好运动时，垫圈个数表示摩擦力的大小。
（2）通过探究对比滑动与滚动两种运动方式的测量数据，发现物体受到的摩擦力大小与物体运动方式的关系，从而证明自己的猜测。
（3）通过体验用“滚木”搬运重物，发现其优点及不足之处。
3.科学态度目标
尊重实验数据，能用数据分析得出结论。
4.科学、技术、社会与环境目标
（1）意识到轮子的发明既减小摩擦力又很方便，这是技术上的巨大进步。
（2）意识到人类可以通过不断更新技术来满足自己的需求。
三．学习重难点
【学习重点】
认识摩擦力，知道摩擦力是有大小的，滑动摩擦力大，滚动摩擦力小。
【学习难点】
理解摩擦力大小如何测量，通过实验探究摩擦力大小与物体的运动方式有关。
【学习支架】
学生材料：
课上每组材料：贴有粗糙面的重物、可反复粘贴轮子、带有滑轮的木板、垫圈、筷子
课后拓展材料：气垫船模型材料包及制作说明书
2.教师材料：小纸盒、垫圈、大纸箱、搬运神器（轮子）、指尖陀螺2个（滑动、滚动）
学习过程
结合教材、学情与目标，本节课的教学流程做了较大的调整：
（一）“小纸盒”情境：认识摩擦力（8分钟）
1.小纸盒：运动→静止，引出摩擦力
师演示：大力推“小纸盒”
（1）描述：观察到什么现象？（运动→静止，师引出纸盒的运动方式：滑动）
聚焦问题：滑动的小盒子为什么会停下来？（引出摩擦力）
（2）体验活动：用手感受摩擦力
①学生描述体验感受，提取学生的关键词：接触、摩擦、阻碍运动（与手相对运动的方向相反）
(
设计意图：为避免重力这个迷思概念对学生的干扰，本课以小纸盒情境引出摩擦力
。待学生充分认识摩擦力后，再引入大重物情境比较摩擦力大小，这样的设置符合四年级孩子的认知水平。
)②总结出示摩擦力概念。
小纸盒：静止→运动（需克服摩擦力），引出摩擦力的测量方法
过渡：如果要让静止的小纸盒又重新运动起来，我们还得给它施加动力。
（1）演示垫圈刚好驱动小车运动
师：你们猜1个垫圈能让静止的小纸盒重新运动起来吗？
演示用垫圈让小纸盒刚好运动
互动思考：
①1个垫圈拉不动是什么原因？（预设：垫圈太轻→拉力太小）
②3个垫圈刚好拉动是什么原因？（拉力增大→刚好克服了摩擦力）
(
设计意图：
这个过程没有直接以给学生的方式，而是互动思辨的方式推进学生思维的发展，让学生初步建构“为什么刚好运动的垫圈个数代表摩擦力大小”概念。
)师生互动发现：当物体刚好运动时，拉力大小＝摩擦力大小，这时候的垫圈个数代表了摩擦力大小。
（2）引出课题：看来，摩擦力和运动的关系非常密切，这节课我们就来学习《运动与摩擦力》。
(
设计意图：
本课用“小纸盒”情境完成
2
个活动：运动→静止（摩擦力的作用），静止→运动（克服摩擦力），指向大概念：摩擦力能让物体启动或静止，在从而引出本节课的课题）
)
（二）“大纸箱”情境探究：滑动变滚动能否减小摩擦力？（20分钟）
情境转换：小纸箱换成大纸箱（再请学生往里加2桶水）
1.现场体验拉“大纸箱”，真实情境聚焦问题
（1）请生现场拉装有2桶水的大纸箱：
（2）思考：
①大箱子为什么这么难拉？（预设：变重，摩擦力变大）
②不改变重量的情况下，有什么办法可以减小摩擦力？
预设：加轮子等
追问：你是怎么想的？（滑动变滚动）
(
设计意图：本环节创设真实探究情境，搬运装有两桶水的大纸箱，基于这样的真实情境，学生很容易说出生活中司空见惯的轮子，更顺应孩子的思维，也激发了孩子探究的热情和积极性！
)
（3）聚焦问题：
将物体的运动方式从滑动变为滚动，真的能减小摩擦力？如何证明？
2.讨论：师生互动设计实验
3.播放微视频，讲解注意事项
（1）观看实验指导视频。
微视频内容：（实验1：直接拉动重物（滑动）：①将木板靠边放置，滑轮置于桌外！②将重物放在起点位置，线拉直绕在滑轮上。②加垫圈至重物刚好运动，记录数据，重复实验，记录数据取中间值。实验2：用轮子拉动重物（滚动）：①将轮子粘贴在重物下方，将重物放在起点位置。②测试，记录数据取中间值。③收拾材料，完成黑板磁贴记录和实验单的实验发现）
（2）说一说：这个实验有什么要注意的吗？
①木板的滑轮如何放置？
②实验中用什么代表摩擦力大小？
③什么时候记录垫圈数？
3.探究实验：比较滑动与滚动摩擦力的大小
4.基于数据研讨得出结论：滑动变滚动减小摩擦力1
5.现场验证：出示搬运神器——轮子，现场生装轮子，挑战用一根手指头拉重物！
(
设计意图：课上创设真实情境：
生拉大纸箱→一根手指头拉加轮子的大纸箱，重物重量没变，而摩擦力减小，从而破除重力的干扰！学生当场学以致用，现场验证环节是本节课的亮点也是学生最感兴趣的地方！
)
“古人搬大重物”体验：用“滚木”搬重物（7分钟）
微视频过渡：穿越到古埃及——5000年前，没有大型器械和轮子的发明，古埃及人又是用什么办法搬运重物的？（引出滚木）
思考：用滚木有什么优点？
预设：与轮子一样，都是滚动，减小摩擦力
讨论：用滚木搬运，你打算用几个垫圈来拉动重物？为什么？
预设1：跟轮子垫圈数差不多
预设2：比轮子垫圈数少
预设3：比轮子垫圈数多
追问：你是怎么想的？
师生互动达成一致：统一用轮子垫圈数作为动力，如果拉不动，垫圈可以适当调整。
(
设计意图：本体验环节，没有安排测垫圈数，而是换成体验前的推测，出于以下几点考虑：①前面已经研究了滑动与滚动，学生已经具有有据推测能力，通过不同角度的思辨，促推学生的思维深入。
)
(
设计意图：本环节在试教中会发现以下几种有趣的现象：
1.
学生将滚木依次均匀分开，希望能一次性将滚木运送至终点。
2.
每组
6
根筷子，个别小组学生会预先拿起
2
根，希望在重物快要落地时将滚木插入……孩子在真实体验中获得真实感受，而不是“纸上谈兵”式的讲滚木的优缺点，对轮子的发展史将更深刻。
)学生体验：体验用“滚木”搬运重物至“金字塔”建造地
交流研讨
小结：滚木很省力，但是不方便，所以被淘汰。轮子省力又方便，所以广泛推广，被称为世界十大发明之一。
播放轮子发明史及其变式视频
（四）拓展：生活中减小摩擦力和增加摩擦力的其他方法（5分钟）
1.减小摩擦力的其他方法：轮子的变身和发展，认识技术与需要的关系。
（1）轮子的变身——滚珠轴承。
①师生互动玩指尖陀螺，揭秘：滚珠轴承
②生活中滚珠轴承的其他应用：自行车车轴、平板车上的轮子图片。
（2）轮子的发展：磁悬浮——悬空不接触，大大减小摩擦力。
2.思辨：这节课我们一直在讲减小摩擦力，难道摩擦力是有害的吗？（需要摩擦力的时候增大，不需要摩擦力的时候尽量减小）
(
设计意图：
经课前调查了解到孩子对滚珠轴承几乎是
0
认识，从好玩的指尖陀螺切入更贴近四年级孩子的认知水平。本节课内容很多，且这节课一直在讲减小摩擦力，因此笔者将增大摩擦力这块内容适当做了减法，变课后调查拍照记录。
)
五．板书设计
作业设计
教学反思
“情境串”促真实探究，“重整活动”推思维发展
——记《运动与摩擦力》的磨课反思
《运动与摩擦力》的磨课经历了三次变动比较大的改稿，每次的改稿都是基于孩子的真实学情出发，创设真实情境，将孩子的思维卷入，从而助推其思维发展！
聚焦摩擦力，指向大概念。“小纸盒”情境围绕2个问题：“滑动的盒子为什么会停下来？”“怎么样让小盒子再次运动起来？”这些问题直指本单元的大概念：力可以改变物体的运动状态。本节课体现摩擦力可以改变物体运动的快慢，也可以让物体启动或静止。
二、创设真实情境，触发真实探究。在前几次的试教中，学生暴露自己已有的前概念，即使穿越到古埃及情境，学生也会提出用轮子搬运来减小摩擦力。因此，顺势而导，本课设计将搬运“装有2桶水的大纸箱”情境搬到课堂上，为解决这是真实问题，触发孩子思考、真实探究！并通过当场验证，将本节课推向小高潮！充分调动了学生的探究热情！
同时，本节的教具处理进行了特殊的处理，为让情境更接近真实，也让实验结果更有区分度），笔者在教具上也花了心思：在钩码盒子里黏上少量橡皮泥调重，并在其底下粘了毛茸茸的魔术贴增加了摩擦力（更符合实际），同时贴有魔术贴背面的轮子直接粘贴，操作更加方便，同时也隐藏了表面的粗糙程度与摩擦力大小的关系。
有效落实技术目标，助推学生思维发展。在学生研究完滑动与滚动摩擦力的大小后，再穿越到古埃及搬运重物情境，课堂模拟体验“滚木”搬运重物至“金字塔”建造地，在体验前推测几个垫圈可以重物运动？截取试教中本环节片段：
生1：我认为4个垫圈。
师追问：你的依据？
生1：我轮子也是4个垫圈，我觉得滚木比轮子轮子一样省力。
师：你们同意吗？
生2：我不同意。我觉得比轮子多。
师追问：你怎么想的？
生2：轮子跟滚木材质不一样，木头会比轮子粗糙，垫圈数应该更多。
师：你们觉得呢？
生3：我觉得比轮子少，因为它们大小不一样，滚木小一点，多一点，垫圈数可能少点……
本环节学生有据可依，启动孩子思维，让孩子的思维更深层次的推进！同时在后面体验滚木的“不方便”中有真实感受，有理可论！
在“减小摩擦力”环节还有个片段：
师：生活中还有其他减小摩擦力的办法吗？
出示磁悬浮列车：悬空，只与空气发生摩擦，从而大大减小摩擦力！
生举手：以后还可能真空，这样几乎没有摩擦力！
技术总是随着我们的需求而更新发展，孩子的回答是最好的说明！