《拱形的力量》教案

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《拱形的力量》教學設(shè)計 港口中心小學 楊曉芬 l 教學目標： 1、認識拱形結(jié)構(gòu)，知道拱形結(jié)構(gòu)的承重能力比橫梁要強。 2、能根據(jù)實驗觀察發(fā)現(xiàn)拱形受力后形狀的變化，分析出拱形受力的狀況，再根據(jù)拱形的受力狀況，提出增強拱形承重能力的方法，并付之于實踐探究。 3、能在合作探究中不斷地思考，逐步深入地研究關(guān)于拱形的問題。 4、能初步感受到生活中的許多小事物蘊含著大道理，科學技術(shù)與我們的生活緊密相關(guān)。 l 教學重點： 學生在實踐探究中能根據(jù)拱形的形變來分析拱形受力的狀況。 l 教學難點： 學生能根據(jù)拱形受力后形狀的變化，分析出拱形受力的狀況。 l 教學準備（按12組算）： 學生：拱紙3條、墊圈30個、實驗記錄單、螺帽若干個、粗筆1支 教師：拱紙10條、平紙3條、墊圈30個、實驗記錄單、螺帽25個、粗筆3支、教鞭、課件、演示臺 l 教學過程： 課前談話： 1、 師：今天我?guī)砹艘粯酉奶煳覀兌紣鄢缘乃ㄍ队啊拔鞴稀眻D片），什么？ 2、上課前，我們先來分享這又甜又脆的西瓜吧?。ㄑ菔尽拔鞴锨谐蓛砂搿?），（演示“西瓜切成一塊一塊” ）來！張大嘴巴一起吃。 3、（演示“西瓜取掉瓜肉” ）阿嗚！阿嗚！吃完了西瓜肉，留下了一個什么形狀？ 4、對了，這是一個用西瓜皮做成的科學探究的模型———拱形。（板書： 拱形） 一、談話引入 1、師：剛才我們從西瓜說到了拱形，在生活中還有許多拱形的結(jié)構(gòu)，請看（投影圖片），對于拱形你最感興趣的是什么？ 2、生說。 3、師：綜合大家的問題，主要的疑惑是我們生活中為什么會有這么多的拱形結(jié)構(gòu)，拱形有什么作用？今天我們就從“拱形的力量”上去找找答案。 4、出示課題：拱形的力量。 二、平紙與拱紙承重能力的比較 1、師：要了解拱形的力量有多大，我們不妨拿一張拱紙和一張平紙來做個比較，（出示拱紙、平紙） 2、師：（1）這兩張紙的材料和大小都一樣，跨度都是12厘米，現(xiàn)在如果在紙的中間輕輕地放墊片（出示墊片），你們估計一下哪張紙的承重能力強一些？ （2）檢驗一下，以碰到這個面為標準。請數(shù)好。（師演示，板書： ） 3、相同材料和大小的紙，哪種形狀的承重能力強一些？ 4、現(xiàn)在你的腦海中冒出了什么問題？ 為什么拱形紙的承重能力比較強呢？你能做出自己的解釋嗎？ 5、剛才大家只關(guān)注紙能承受幾顆墊片，忽略了它在承重過程中形狀的變化，看一看當老師在兩種紙上各放1個墊片時，平紙和拱紙的形狀各有什么變化？放2個、3個墊片呢？ 6、學生匯報：平紙向下凹，拱紙的腳（拱腳）向兩邊推（伸展）開去。 如果再在上面加一個墊片，平紙往下凹得更厲害了，拱腳也向兩邊推（伸展）得更開了。 7、師（板書： ） 8、（1）靜止的拱腳向兩邊推開，說明肯定對它施加了一個力，我們把這個力稱為外推力，那么這個外推力來自于哪里呢？（墊片向下的壓力） 師出示懸空的墊片，這樣嗎？壓在拱紙上的墊片對拱紙產(chǎn)生了一個向下的壓力。（板書： ） （2）墊片的壓力是向下的，而“拱紙”的拱腳怎么會向兩邊推（伸展）呢？誰能解釋一下這種現(xiàn)象？（向下壓的力傳向兩邊，所以，“拱腳”才會向兩邊推。） 9、小結(jié)： （1）動畫演示（拱形受力狀況）。 （2）出示文字（拱形承載重量時，能把壓力向下向外傳遞給相鄰的部分，產(chǎn)生外推力。） 三、使拱形承受更大的重量 1、師：剛才的拱紙只能承受n個墊片，如果我想多放幾個墊片，使拱紙承受更大的重量，你們有什么辦法？ 2、生答：拱足兩邊用物體抵住。 （板書： ） 3、布置注意點： （1）師：這個主意聽起來挺不錯的，我給大家提供的抵住拱腳的材料是螺帽（出示螺帽）。 （2）實驗前，先要設(shè)計好你們的方案，需要幾顆螺帽？怎么擺放？畫在這張實驗單上（投影實驗單），螺帽可以放在上面描畫，等會兒，小組憑這份方案到老師這里領(lǐng)取實驗材料。 （3）實驗時： A、 拱形放在這張實驗單上測試，兩只拱腳放在實驗單的兩條豎線記號上，如果不到12厘 米，請你輕輕地拉一下拱紙，超過12厘米，就用螺帽抵住。以碰到紙面為倒塌標準。不能在紙發(fā) 生形變的時候放墊片。 B、你們的方案要重復測試3遍以上，是不是一張拱紙測試3遍？為什么？每張拱紙測試完后要更換。 C、在考慮讓拱形承受更大重量的同時考慮材料的合理利用。 （4）實驗后： A、完成實驗單，題目看大屏幕，填寫的數(shù)據(jù)必須是你們認為最合理的一次，數(shù)字要寫得大，滿格。 B、實驗單完成后，按組號貼在黑板上。請大家分析各小組的數(shù)據(jù)，看看有什么發(fā)現(xiàn)？ 注 意： （1）憑方案領(lǐng)材料。 （2）拱腳與豎線對齊。 （3）重復操作，更換拱紙。 （4）完成實驗單。 （5）分析各小組實驗數(shù)據(jù)。 使拱形承受更大的重量 1、我們第 組的方案是：（畫圖） 2、螺帽數(shù)： 個。 3、墊片數(shù)： 個。 4、隨著重量的增加，拱紙的形狀有什么變化？（畫圖） 4、學生實驗，張貼“實驗單”于黑板： 5、師：同學們都非常能干，這一張張實驗單上都閃爍著大家智慧的光芒，如果你們還能找出這些實驗數(shù)據(jù)背后隱藏的秘密，那就更了不起啦！ 在剛才的討論中，你們發(fā)現(xiàn)了什么？你是怎么看出來的？（排列、統(tǒng)計的方法） 6、分析： （1）我們來找找，哪個組的拱紙承受的墊片最多？ 你們組愿意把實驗過程說給大家聽一聽嗎？ 你們還有什么經(jīng)驗要告訴大家嗎？ （2）按螺帽數(shù)從多到少排列實驗單，進行統(tǒng)計。（板書：螺帽數(shù) 墊片數(shù)） （3）觀察：抵住拱腳的螺帽數(shù)與拱紙承受的墊片數(shù)有什么關(guān)系？ 抵住拱腳的螺帽數(shù)越多（重），能承受的墊片就越多。 （4）就黑板上的數(shù)據(jù)而言，抵住拱腳的螺帽數(shù)越多（重），能承受的墊片就越多，這是為什么？ 抵住了拱形受壓時產(chǎn)生的外推力。 （5）請大家關(guān)注：隨著重量的增加，拱紙的形狀有什么變化？ 隨著重量的增加，不光是拱腳會向兩邊伸展，拱的兩側(cè)也會向兩邊伸展，中間會向下凹。 中間向下凹說明拱受到一個向下的力，兩側(cè)向兩邊伸展說明拱受到一個向外的力。 7、歸納(演示動畫)：拱形承載重量時，能把壓力向下向外傳遞給相鄰的部分，產(chǎn)生外推力。如果能抵住這個外推力，拱形就能承載很大的力量。 8、抵住了外推力，它的承重能力是不是會無限制增加呢？你怎么知道的？ 不會無限制增加。因為隨著重量的增加，拱形的受力點會向下凹或者斷裂，引起拱形倒塌。 9、舉例：（出示圖片）知道這個事兒嗎？ 這是今年8月13日，湖南鳳凰縣的一座大橋發(fā)生了坍塌事故。這座橋即將竣工，當時工人們正在拆腳手架，大橋突然倒塌，有幾十人死亡。在調(diào)查中人們發(fā)現(xiàn)，倒塌的原因之一是橋墩內(nèi)沒有鋼筋，可見拱橋承重能力的強弱和它的材料密切相關(guān)。如果把今天用的紙換成石塊、鋼筋混凝土，那么拱的承重能力將大大增加。 四、搭建一個拱 1、師：剛才研究的拱都是老師發(fā)給大家的，想不想親自動手來造一個拱呢？（投影：齊心協(xié)力來造拱）。 2、10個學生為一組搭建一個拱。 3、其他同學自由選擇： ① 看同學造拱，參與討論。 ② 改進或繼續(xù)拱紙的研究。 4、拱的承重測試。 5、獎勵拱形結(jié)構(gòu)的知識小卡片。 板書： 拱形的力量 外推力 外推力 壓力