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2018年大象版四年级科学下册《生活中的机械》教案设计(2)

2018-06-02 15:55:27

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  教学时,教师可以结合“机械是什么”一课中“抱起老师”、“提起自己”、“撬开巧克力桶”等活动随机安排,也可以将本环节与第二部分的“能把书抬起来吗?”活动整合在一起,让学生大胆猜想,充分思考,想出更多的办法。

  (2)活动体验,感知杠杆的作用。“能把书抬起来吗?”这个活动,使学生初步体验杠杆的作用。它是对上一环节的延伸巩固,也是下一环节的铺垫。自由移动支点后,则会出现杠杆的支点在重点与力点的正中间,此时不省力也不费力;如支点至重点的距离大于支点至力点的距离,此时会出现费力状况。

  教学时,教师一定要让每个学生试一试 ,亲自体验。至于实验的工具教师可以利用其他的替代。但一定要注意,支点的移动随学生自行实验而进行,教师可以提示“移动支点”,却不可告诉将支点移到某个位置。这个实验,还要求学生记住自己的各种感受,实验后谈出对杠杆是否省力的看法。

  (3)实验验证,用实验数据说明杠杆的作用。“杠杆省力吗?”这一活动,引导学生验证自己的看法,在第二部分体验感知杠杆是否省力的基础上,利用杠杆、钩码这些实验仪器,准确记录杠杆省力与否的实验数据,分析找到杠杆省力、不省力也不费力、费力三种规律。表中的记录再次为学生提供了例证。

  教学这一内容时,因学生已有了杠杆平衡的知识作基础,因此文中用“给你提个醒”的方法提示学生:“杠杆平衡时,左边钩码的重量可看作是提起重物所用的力”这一点是学生不易理解的,教师可以点拨。另需要注意的是,杠杆尺本身这个装置的支点是不可以改变的,但为了研究支点距力点与重点的变化,可以移动重物的位置(如右边第三格处移动到左边第四格处)。“小科学家记录本”中的记录表,不仅要求准确记录实验数据,而且加大了一定的难度,即要让学生在分析数据的基础上自行找出杠杆的规律。教学时,教师要充分放手让学生自己验证。

  (4)阅读“阿基米德的大话”。在杠杆原理研究的基础上,理解科学家名言的道理,既可加深对杠杆作用的了解,同时对本文引入名言的猜想做了验证。教学时,教师可以将阿基米德大话的故事补充完整,把“一只手推动三桅货船”的故事穿插在其中,也可以让学生来讲述完成。

  (5)观察思考,拓展交流。为了引导学生进一步了解杠杆在生产生活中的广泛应用,促进知识与生活的横向联系与迁移。文中例举了钳子和起钉锤撬钉子两个省力杠杆;钓鱼竿钓鱼、裁缝剪刀两个费力杠杆和剪刀这个不省力也不费力的杠杆。查找身体中的杠杆、搜集机器人工作的原理是一项拓展活动,意在引导学生了解生活中处处有机械,人体工作、机器工作中都大量运用杠杆的原理。

  教学时,可引导学生观察上述几种杠杆的不同特点,利用杠杆做一些实际的事情,然后引申到生活中的其它杠杆。关于查找人体中的杠杆,可先安排学生组内活动,让他们在说话或做动作的过程中查找杠杆,最后交流。

  【应变参考】

  (1) 教学时应注意,学生对撬起石头(或重物)方法的思考会很多,可能想到支点在重物和力

  点的一侧,即支点在杠杆的一端,此时用力方向不是向下,而是向上的。另外,探探对杠杆一定省力的看法只是一种表面现象,大部分学生也可能这样认为,但教师不必在此过多追究,必须让学生此刻产生相反的看法,待到第二部分内容进行后,学生自会体验到使用杠杆不一定省力的。

  (2)“杠杆省力吗?”的实验验证,要求全员参与,特别注意的是:规律的得出是建立在学生研

  究的基础上,而不是教师强加给予的,学生研究出多少就可总结出多少;如果全体学生研究的比较单一,教师可以适当地引导。

  (3)教学时注意,生活中的杠杆有一大部分已变了形状,不是学生头脑中的“三点一线”的那一种,如剪子就是由两个简单杠杆组成,两个支点重合在轴上,同样起钉锤也变了形状。另外镊子、钓鱼竿等都属费力杠杆,支点在力点与重点的一侧,运动距离短,但费力。这种杠杆虽然费了力气,但操作方便,在生活中也是必要的。

  (3) 查找身体中的杠杆、搜集机器人工作的原理是一项拓展活动。如果课上教学时间不足,可

  放在课下进行。至于机器人工作的原理,有趣的学生可以进行搜集,不必做统一的要求。另外,我们的躯体就像机械一样的工作着,胳膊和腿的骨骼就是杠杆,关节就是支点。同样,人的颌、脚和肘是杠杆的范例。

  人的手臂是一种杠杆。当它抬起的时候,负重在手上,作用力在肱二头肌上。此块肌肉附在后臂上,离肘不远,肘部的作用相当于一个支点。

  当肱二头肌收缩时(变短、变粗),将前臂带起,负重也就跟着被带起。我们可以通过用力抱举起很重的东西,因为前臂越短作用力越大。试一试在手上放一些重书,接着把书放在肘部弯曲处,你会发现轻松多了。

  (4) 教学时,教师可根据本地区本校的教学条件进行。如对杠杆不感兴趣,可直接将钳子、剪

  子作为研究重点,组织一系列的比赛活动(折段粗铁丝、拔除木版上很结实的钉子等)通过三点的研究,达到训练的目的。

  【参考询问点】在研究杠杆一定省力吗?这个环节时,如果学生研究的比较单一(只研究出省力情况,或费力情况),教师可引导学生“你很聪明,已经研究出了杠杆省力的情况,能否再找到杠杆使用的其它情况呢?”。或者这样引导“请你改变现在的实验方法再试一试,有什么新的发现吗?”

  4 我的滑轮教学设计

  【要点】利用滑轮等简单器材进行滑轮使用原理的研究,体验机械给生活带来的方便。

  【目标】

  (1)利用滑轮、钩码、测力计等简单器材进行观察实验,研究使用滑轮的原理,做好并分析实验记录。研究定滑轮、动滑轮、滑轮组是否省力。

  (2)培养学生重证据,愿意尝试的精神;使学生关注社会生活。

  【怎样进行】

  (1)在猜想与验证活动中自制滑轮。游戏比赛“自制滑轮提放重物,看谁方法多”,意在激发学生兴趣,利用身边的材料自制滑轮,进行比赛。此环节较为重要。文中出示的材料有铁架台、曲别针或废旧的线轴,重物可用钩码也可用玩具或文具替代。在学生提升放下的过程中,找到不同的方法,可能是定滑轮,亦或动滑轮。本环节看似游戏,实则让学生在组装过程中自行认识滑轮,初步体验,与下一环节有机衔接。

  教学时,教师应当充分放手让学生自己组装,自己解决实际问题,初悟滑轮的作用,切忌一步步带着学生实验。活动时提醒学生注意安全,记住自己操作的方法,以便交流和验证活动时的再次利用。

  (2)观察认识各种滑轮,猜想使用滑轮的意义。认识各种滑轮是建立在交流活动基础上的,其目的是将知识与生活实际紧密结合。文中出示了升旗的滑轮、提重物的两种滑轮,明确了滑轮的含义,引发了学生对滑轮使用的种种猜想。

  教学时,可将这部分内容与第一部分整合在一起,在学生动手组合后进行汇报,汇报方法的同时认识滑轮,列举生活中的现象,如起重机等处的滑轮。

  (3)实验验证,使用滑轮省力吗?。“使用滑轮能否真的省力”的实验验证环节,使学生发现定、动滑轮提升物体在方向与用力等方面的各自特点。进一步训练他们利用滑轮、钩码、测力计等简单器材做简单实验,并做出记录的能力。

  教学时,这个环节是重点,学生已经有了杠杆省力规律研究的经验,又学会了使用测力计,因此教师应充分相信学生,自行设计、解决问题,达到技能训练的目的。教学时注意:学生可能只总结出一点点规律,也可能找不到规律,需教师适时引导,鼓励学生对每种情况多实验几次,多记录几次,便于分析和归纳。

  (4)拓展活动,滑轮的组合。 拓展活动,安排了定、动滑轮的优点重新组合。绕绳游戏与系鞋带活动分别是定、动滑轮的应用(鞋上的穿带孔就像是动滑轮,当用力拉鞋带时,穿带孔就从鞋的两边向鞋的中间移动)。在学生动手操作中体会滑轮的广泛应用,它给人们的生活带来极大的方便。

  教学此环节时,滑轮组的组合、绕绳游戏可以分组进行,而系鞋带活动则可单人进行(我们系的鞋带一般是动滑轮的利用, 绕绳游戏是滑轮组的应用)。

  【应变参考】

  (1)在“自制滑轮提放重物,看谁方法多”的环节中,有的学生可能组装成定滑轮(将曲别针或线轴固定在某一位置),也可能组成动滑轮(让曲别针或线轴随重物移动)。聪明的孩子也可能组装成滑轮组。教学时注意,这几种组装都可能出现。如果这样,(1)教师应及时将对定滑轮、动滑轮、滑轮组的认识在学生的交流汇报中自然点出,并与下个环节合并,然后讨论“你认为使用定滑轮、动滑轮会怎样呢?”猜想后进入实验验证阶段;(2)也可以让学生边汇报边穿插“在生活中你见到过这种滑轮的使用吗?使用它有什么好处?”待认识与猜想完毕后进入实验验证阶段。

  (2)关于滑轮、定滑轮、动滑轮、滑轮组的概念不要求学生掌握,了解即可。

  (3)注意对学生进行安全教育;研究活动开始前要让学生明确研究问题,有计划进行。

  (5) 教学时,教师可根据本地区本校的教学条件进行。如对滑轮不感兴趣,可自编轮轴、齿轮或斜面的内容进行教学。只要能达到技能训练目的,使学生充分认识利用机械可以提高工作效率即可。

  简单机械

  由人类最早使用的一些古老的简单工具经演变而成的机械,一般将简单机械按其特性划分为两类:一类是由杠杆原理发展而成的杠杆类简单机械,包括杠杆、滑轮、轮轴等。一类是由斜面原理发展而成的斜面类简单机械,包括斜面、螺旋和劈等。利用简单机械可以改变力的大小,达到省力、省时的目的。此外,还能够改变用力的方向或作用点的位置,以满足某些要求。但从作功的角度看,作为工具使用的简单机械所作的功,都等于人力所作的功,就是说,任何机械,只能将功能转移,而不能省功。简单机械在现代的各种机械或仪器中仍被广泛采用,如打字机的按键、钢琴的琴键、汽车的刹车踏板等都是由杠杆演变而来的。在物资运输,提升设备中,滑轮、斜面和螺旋的应用更为普遍。

  2.杠杆

  在外力作用下能绕杆上一个固定点转动的简单机械。在杠杆上,使杠杆转动的力叫做动力,阻碍杠杆转动的力叫做阻力。动力的作用点叫做力点,阻力的作用点叫做重点,杠杆绕着转动的点叫做支点。从支点到动力作用线的垂直距离叫做力臂,从支点到阻力作用线的垂直距离叫做重臂。当力臂大于重臂时,省力,但费距离;当力臂小于重臂时,费力,但省距离;当力臂等于重臂时,不省力也不费力。

  3.杠杆的变化

  剪子、钳子、起钉锤等工具在外形上与撬棍相比有了一定的变化。但它们都是根据杠杆的原理设计的。起钉锤的支点、力点、重点不在一条直线上,镊子的支点不在中间,剪子、钳子的支点在轴上。镊子是费力的,其余的都是省力的。有些杠杆类的工具设计成费力的是为了省距离,使工作方便,如镊子,在力点(手指捏的那个地方)按下一个很小的距离,重点(镊子尖)就能移动较大的距离,很快把物体夹住,很灵活,很方便。同样,钓鱼竿的道理也是如此。

  4.定滑轮

  滑轮是一种简单机械,是杠杆的变形,有定滑轮和动滑轮两种。转轴位置固定不动的滑轮,叫定滑轮。定滑轮实际上是一个等臂杠杆,支点O在滑轮中心,半径OA、OB分别为动力臂和阻力臂,根据杠杆原理,动力F与重力G的大小相等,F=G。因此,使用定滑轮不能省力,但能改变用力方向,使工作方便。

  5.动滑轮

  转轴的位置随起吊重物一起移动的叫动滑轮。动滑轮可看成是不等臂的杠杆,绳索与滑轮边沿的接触点O为支点,OA为动力臂,OB为阻力臂,根据杠杆原理,F·OA=G·OB,或F=1/2G ,即动力F等于重力G的一半,由此可见,使用动滑轮可以省一半的力,但不能改变作用力的方向。

  6.滑轮组

  动滑轮和定滑轮在一起可以组合成各种形状的滑轮组。滑轮组不但省力,又能改变作用力方向。例如起重机的起重臂到钓钩间通常用滑轮组。

  7.定滑轮和动滑轮的组合

  8.子贡推广桔槔的故事

  孔夫子有个学生叫子贡,他对有用的技术比较关心。有一次,他经过晋国,见到一个老头在浇菜。老头采用的是老办法:从地面开一条隧道通到井下,一次次由隧道下井,用瓦罐打满水抱上去浇水,既费劲,效率又低。子贡忍不住向老头推广起桔槔来。

  桔槔是一种用来从井里打水的杠杆装置:在井边立一根直柱,上面悬一根杠杆;杠杆前端挂水桶,后端绑上石头或树段。不打水的时候,后边的力矩大于前边的力矩,使它的前端翘起挺高。打水的时候,将挂水桶的绳索往下拽。水桶一打满水,又变成前边的力矩大于后边的力矩,这时往上提水,人花的力气就小于一桶水的重量,相当省力。

  子贡向老人推荐桔槔的好处,一天能浇100畦菜,用力小,效率高。这个故事说明,早在两千多年前的春秋时代,我国已经有了桔槔了。

 

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