拱形的力量教学设计（1）
一、教学目标
1、科学概念
拱形能承受很大的力；
让纸拱承受更大压力，不仅抵住拱足一种方法；
2、过程与方法
深入思考，提出增强拱形承重能力的方法，并动手实践探究，自己发现拱形的力量特点；
3、情感态度与价值观
引导学生关注拱形结构在生活中的应用。
激发学生课后继续探究拱形的承受力的浓厚兴趣。
二、教学重难点
重点：设计实验让纸拱承受更大的压力。
难点：如何更好地发挥出拱形承受的受力特点。
三、教学准备
学生材料：各种纸拱、垫圈、记录单
教师材料：自制课件、演示用的凳子
四、教学过程
（一）情景导入
1、课件出示：赵州桥（图片）
还记得赵州桥吗？桥洞什么形状？（拱形）
2、这座桥离我们这么久远，为什么还这么牢固？（生发言）
3、今天，我们就从“拱形的力量”上去找找答案。（板书：拱形的力量）
（二）探究新知
活动一：认识拱形
1、要研究拱形，我们先来认识一下拱形。
2、介绍拱形：纸拱上面最突起的部分叫做“拱顶”；下面与左面接触的部分（即纸拱的这两端）叫做拱脚，也叫拱足；两拱足之间的距离叫“跨度”。
活动二：拱形承受压力的测试
1、接下来，我们就用纸拱来代替石拱桥，垫圈代替桥上的重物，进行“赵州桥”承受压力的模拟实验。实验前，有几点想法与大家交流下：
（1）认真观察，及时记录。
（2）垫圈如何放？（①轻放②一个一个地放（实物演示/课件出示）③正中间）
（3）实验中，如果纸拱褶皱了，还能继续用吗？（换纸拱）
（4）倒塌标准？（以纸拱碰到桌面为准）
（5）老师遇到一个问题：垫圈放到第三个塌下去了，我们说这个拱形能承受几个垫圈？
课件出示：温馨提示1、2、3
2、现在，请同学们像老师这样把纸先卷一卷再松开，做成一个拱形，放在纸板上。
3、材料员领取垫圈，开始分组实验，教师巡视指导。
4、交流汇报。
（1）哪个小组愿意把自己组的发现与大家一起分享？
（预设：拱形承受力不好；拱形承受力强；）
（2）说的具体些，垫圈放上去，纸拱怎么样了？
（预设：马上塌了）
（3）纸拱的“拱脚”又有什么变化？
（预设：很快向两边伸展开了）
活动三：挑战——让拱形承受更大的压力
1、老师比较贪心，我想让我们的纸拱能承受更大的压力，你有没有什么好的方法？
2、小组讨论，确定方法。（看看哪个小组的方法最多）
3、全班交流，各小组确定研究因素。
（预设：跨度；宽度；抵住拱足的数量……）
4、好，我们来比一比，看看哪个小组的纸拱最有本事。
5、材料员领取相应的材料和记录单，开始分组实验，教师巡视指导。
6、全班交流汇报。
（三）课堂小结
通过改进实验，大家的纸拱承受压力的能力都大大增强。全班都挑战成功，祝贺你们。
拱形的力量教学设计（2）
教学目标：
科学概念：拱形由于可以通过材料向下和向外传递承受的压力，所以能够承受较大的压力。
过程与方法：能根据拱形结构的形变来分析受力的状况；能够在实验的过程中进行思考，逐步深入地研究拱形比平形能承受更多压力的原因。
情感态度与价值观：关注拱形结构与技术的结合及在生产生活中的应用；认识到不断深入研究的重要性。
教学重点：
在结构性活动中构建“拱形由于可以通过材料向下和向外传递承受的压力，所以能够承受较大的压力”的科学概念
教学难点：能根据拱形结构的形变来分析受力的情况。
教学准备：做拱形的纸（7），课件（教师用），铁垫圈，塑料杯、镊子。
教学过程：
一、谈话引入，激发兴趣
1、谈话：上节课我们基于[各种形状的钢材]这一现象研究了形状与抗弯曲能力的研究，谁能来说形状与抗弯曲能力之间有什么关系？为什么与平的横梁相比，改变形状后抗弯曲能力会增强呢？（预设：改变形状后，虽然减小了纸的宽度，但却增加了厚度，从而大大增强了纸的抗弯曲能力。）
2、老师今天还带来了一些具有悠久历史的建筑图片，在这些建筑在设计上都运用了一种形状？请大家仔细看是什么形状？（播放课件：拱桥、拱门……）学生介绍发现——拱形（预设）
3、一问：这些建筑都采用了拱形设计会是什么原因？
4、学生谈初步看法（预设：形状与抗弯曲能力的关系）。
5、揭示课题：今天我们就一起来研究一下拱形是不是真的能增强抗弯曲能力，它的承重力到底有多大？[拱形的力量]
二、拱形与横梁承受压力的比较测试
1．怎么研究呢？是不是增强了抗弯曲能力还需要跟什么作个比较？
2．用同样厚度的纸条，分别搭一个拱形的纸桥和平桥，它们承受垫圈数量情况会有什么不同吗？
4．演示实验，并记录（重复）。
5．从实验中[有什么发现]？这些信息说明了什么？[解释]
6．二问：为什么同样的纸片，拱形能承受更大的压力？
7．学生发表观点（并画示意图）
8．看来刚才的实验我们认为是进一步支持了我们同学的观点，是吧？刚才在测试拱形承受力的实验中，谁还有其他什么发现？它的形状发生了什么变化？
9．学生汇报交流，纸拱受压时拱足向两边推开。师介绍拱形：下面与纸板接触支撑拱的部分叫做“拱足”（板书标出拱足）教师引导分析：垫片在拱顶的压力是向下的，而产生让“拱足”向两边外推的力是怎么来的？（并画示意图）
10．面对这种的一种现象，你又想怎样继续研究？为什么会想到这个问题？
三、使拱形承受更大的压力
1、用物体抵住拱足能不能增强纸拱的承重能力？怎么做？
2、学生小组讨论，制定实验方案。
3、如果用两本书抵住后真的增强了它的承受力，接下去你们还想怎么做？
4、实验、并记录。
5、学生汇总数据。
（1）分析、观察数据，对比拱足被抵住前后数据的变化，[有什么发现]？
抵住拱足的书本越多，能承受的垫片就越多。
（2）[怎么解释？]用物体抵住拱足能增强纸拱的承重力；
6、三问：为什么抵住拱足能增强纸拱的承重力？
7、学生尝试解释（追问：还是因为改变形状的原因吗？通过今天的研究，你对于结论的得出又有什么新的看法？）
8、小结：（拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，产生外推力。抵住这个力，拱就能承受很大的重量。）
9、思考：是不是无限的增加两侧抵住拱足的书本，拱形的承重力也会无限的增加？
四、搭建一个瓜皮拱
1、谈话：说得真不错，为了表示奖励，今天老师送大家一个礼物，想要吗？
2、课后活动：冬瓜拱承重力挑战。并思考其中的原因。
五、巩固落实
1、看教材，回顾所学
2、完成作业本，并记忆关键知识点
六、拓展延伸
我们的古代人民就利用聪明才智巧妙的利用了拱形的力量，作为更富有创造精神的现代人在我们的生活中又是如何利用拱形的呢？请大家课后收集生活中见到的拱形，并将它们记录下来。
拱形的力量教学设计（3）
教学目标：
知识方面：
理解科学概念：拱形受到压力时，能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。
能力方面：
能够边实验边思考，逐步深入地研究一个问题。能根据观察到的拱形产生的形变推想它受力的状况。
情感态度价值观方面：
让学生了解拱形在生活中的应用，同时体验科技的力量、创造的快乐。
教学重点：
学生在实践探究中能根据拱形的形变来分析拱形受力的状况。
教学难点：
学生能根据拱形受力后形状的变化，分析出拱形受力的状况。
教学准备：
学生：拱纸3条、垫圈30个、实验记录单、螺帽若干个
教师：拱纸10条、平纸3条、垫圈30个、实验记录单、螺帽25个、课件
教学过程：
一、课前回顾 复习旧知
1、横梁的抗弯曲能力与什么有关？
2、纸梁的宽度、厚度与抗弯曲能力有什么关系？
3、为什么改变形状能提高材料的抗弯曲能力？
二、创设情景 导入新课
1、导入：同学们，（师出示一张纸）看老师手中的这张纸。（把它平放着，用手托住纸的.两端将纸平放在两手之间，纸塌下去了）它连自身的重量都承受不起，这样柔软无力的纸你能用什么办法让它至少能承受自身重量不塌下去吗？然后思考如何让一张纸承受更大的压力呢？
2、还记得我们学过的课文《赵州桥》吗？
课件展示美丽的赵州桥图片及多幅拱形建筑图片。提问：观察这些图片在形状上有什么特点？（拱形）“这座赵州桥离我们这么久远，为什么还这么牢固呢？学生观察，发表各自建议。谈话：是这座赵州桥里面有拱形吗？还有很多建筑物也设计成拱形，如天安门城楼、法国铁塔、相城中心商贸城、悉尼大桥等，为什么人们要把建筑物设计成拱形呢？”拱形真的有这么大的力量吗？（板书课题：拱形的力量）今天就让我们一起来研究一下“拱形的力量”（板书）
三、动手操作 验证假设
1、师：要了解拱形的力量有多大，我们不妨拿一张拱纸和一张平纸来做个比较，（出示拱纸、平纸）
2、师：（1）这两张纸的材料和大小都一样，跨度都是12厘米，现在如果在纸的中间轻轻地放垫片（出示垫片），你们估计一下哪张纸的承重能力强一些？
（2）检验一下，以碰到这个面为标准。请数好。
3、相同材料和大小的纸，哪种形状的承重能力强一些？
4、现在你的脑海中冒出了什么问题？
为什么拱形纸的承重能力比较强呢？你能做出自己的解释吗？
5、刚才大家只关注纸能承受几颗垫片，忽略了它在承重过程中形状的变化，看一看当老师在两种纸上各放1个垫片时，平纸和拱纸的形状各有什么变化？放2个、3个垫片呢？
6、学生汇报：平纸向下凹，拱纸的脚（拱脚）向两边推（伸展）开去。
如果再在上面加一个垫片，平纸往下凹得更厉害了，拱脚也向两边推（伸展）得更开了。
7、（1）静止的拱脚向两边推开，说明肯定对它施加了一个力，我们把这个力称为外推力，那么这个外推力来自于哪里呢？（垫片向下的压力）
师出示悬空的垫片，这样吗？压在拱纸上的垫片对拱纸产生了一个向下的压力。
（2）垫片的压力是向下的，而“拱纸”的拱脚怎么会向两边推（伸展）呢？谁能解释一下这种现象？（向下压的力传向两边，所以，“拱脚”才会向两边推。）
8、小结：
（1）动画演示（拱形受力状况）。
（2）出示文字（拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，产生外推力。）
四、总结提高 理论升华
当我们把台历纸弯曲成拱形的时候，两边用书抵住，再放上硬币，大家猜一猜又会发生什么样的奇迹呢？学生动手操作，发现拱形结构能承受较大的力。
深入组内，观察学生的实验过程。
总结：当我们使用相同材质的纸板时，我们把拱脚的位置垫得越高，这个拱形能够承受的压力就越大。
课件展示，图示解析：当拱形受到一个压力的时候，它就会把这个压力分解成向下的压力和向外的推力，此时当我们抵住这个力，拱形就能承载很大的重量。拱形是所有结构中唯一一个产生外推力的结构，所以拱形结构又叫推力结构。
五、搭建一拱 参与体验
1、师：刚才研究的拱都是老师发给大家的，想不想亲自动手来造一个拱呢？（投影：齐心协力来造拱）。
2、10个学生为一组搭建一个拱。
3、其他同学自由选择：
①看同学造拱，参与讨论。
②改进或继续拱纸的研究。
4、拱的承重测试。
5、对做得好的学生奖励拱形结构的知识小卡片。
六、探索奥秘 拓展延伸
同学们，今天我们探究拱形的力量，探究得很有力度，我们通过实验探究，弄清拱形能承受更大的力的秘密。对了解生产、生活中的拱形，起到一定的作用。其实我们生活中，有很多的拱形形状的物体（课件展示）。还有在我们的身体内就存在着拱形的物体。（课件展示）大家可以在下课之后去发现我们身边存在的拱形。看能不能用学到的科学知识解释它们。
七、课外作业
制作一座纸桥
之前我们已经学习了抵抗弯曲的方法，还有桥的不同种类，课下请同学们结合所学过的知识，组内研究并制作一座桥。
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