小学科学大象版五年级上册第五单元《小小机械师》教案(共5课)(2022秋)

第五单元小小机械师
1.工具的妙用
【教学分析】
在本单元之前,学生关于工具与仪器已经具备了一定的学习经历,知道了使用工具可以更加精确、便利和快捷。

到了高年级,从本课开始将侧重于对简单机械的学习,注重了解人类对简单机械的设计与使用。

【教学目标】
(1)知道完成某些任务需要特定的工具,并体会工具在生活中改变力的方向、大小,以及控制物体的运动状态等方面的作用。

(2)在解决生活中实际问题的体验中明确探究方向,在观察与实践的基础上提出有针对性的假设。

(3)对事物的结构、功能、变化及相互关系产生探究的兴趣;能接受别人的批评意见,反思、调整自己的探究;在进行多人合作时,愿意沟通交流,综合考虑小组各成员的意见,形成集体的观点。

(4)了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力,技术的发展和应用影响着社会发展。

【教学准备】
[材料]①完成挑战:画有一个圆的白纸、螺丝钉、木块、粗铁丝、铆入铁钉的木板、老虎钳、螺丝刀、圆规、起钉锤、手工剪刀、转笔刀、镊子、指甲钳、瓶起子。

②工具的本领:修枝剪、内六角扳手、花边剪刀、手摇绞肉机、绳索滑轮、压蒜器。

[场地]教室。

【教学过程】
本课由三个主要活动组成:对比徒手和使用工具完成相同任务时的不同体验;观察和分析一些不常见的工具的结构和功能;对建造金字塔搬运巨石的工具及使用方法进行假设。

教学过程中应着重关注学生的亲身体验和科学思维的发展。

(1)导入活动:完成挑战。

师:这节课,我们先完成四个挑战任务,分别是撕一个圆、把螺丝钉拧进木块里、折断一根粗铁丝和拔出钉进木板里的铁钉。

操作时不能使用任何工具,大家能徒手完成这些任务吗? 动手试一试吧。

操作时戴上手套,并且注意不要伤到自己。

(学生分组逐一进行实践尝试)
师:挑战得怎么样了? 大家有什么体会吗?
生:我挑战的是徒手撕一个圆,我们小组里我觉得我撕得最好了。

师:那把你的作品拿出来给大家看看吧。

(学生展示作品)
生 1:还是不够圆呀!
生 2:不用工具很难的。

师:其他挑战呢?
生:也都不好完成,要是有工具就好了。

师:看来徒手完成这几件事有一定困难,有同学也提到了想用一些工具去完成。

师:既然同学们提到了工具,那么老师为大家带来了一些生活中的常见工具。

请大家找一找,这些工具中有没有能在我们挑战任务中使用的,然后再借助工具试一试。

(学生分小组观察工具、选择工具、动手操作)
师:使用工具与徒手相比较,完成相同的任务有什么不同的体验吗?
生 1:使用工具比徒手更省劲儿。

生 2:使用工具比徒手方便、容易。

生 3:使用工具更省力,就像我的力气变大了似的。

生 4:画圆就得用圆规才能画得更圆。

生 5:起钉子就得用起钉锤才方便。

师:人类发明了很多工具,这些工具为我们的生活带来了很大的帮助,并且有些任务需要用的
工具还很特别。

(2)作出假设:工具的本领。

师:这里有几种工具,我们可能不熟悉,但是可以通过观察、分析它们的结构,再结合自己的生活经验,动脑筋猜一猜它们可以帮助我们做什么事情(出示几种一般家庭生活中不常见的工具:修
枝剪、内六角扳手、绳索滑轮、压蒜器、手摇绞肉机、花边剪刀等)。

(学生分组观察研究)
师:自选一种工具,向大家介绍一下你们小组的研究结果。

生:这把应该是剪刀,有刀把和刀刃儿,我猜它可能是剪树枝用的。

师:对,它叫修枝剪。

生 1:这把应该也是一种剪刀,可是它的刀刃儿不锋利,我猜不出它是剪什么的。

生 2:我观察发现这把剪刀的刀刃很漂亮,刀刃儿还能换,它是不是剪彩纸做花边用的呢?
师:你真聪明,是个爱思考的孩子,它就是剪纸用的花边剪刀。

生:这个工具应该是拧螺丝用的,但我不知道它的名字。

师:它叫内六角扳手,是一种专门拧内六角螺栓用的工具。

而且有专门的型号,拧大螺栓要用大扳手,拧小螺栓要用小扳手。

生 1:这个工具我家有,妈妈拿它压蒜瓣儿,叫压蒜器。

生 2:这个工具有个摇把,里面有三个刀片,应该是用来切菜或者肉的。

生 3:它叫绞肉机吧。

生 4:我家的绞肉机是用电的,这个不用电,而是用手摇的,应该叫手摇绞肉机吧。

师:是的。

生 1:这个我不知道是什么。

它有一个可以转动的轮子,轮子边上还有一个凹槽。

生 2:这个真没有见过。

师:你知道凹槽里可以放什么吗?
生:可以套上绳子吧?
师:对,这是一个可以套进绳子的轮子,老师给大家讲一个故事。

(教师讲述傈僳族孩子利用动滑轮滑绳索过江的故事并展示图片)
师:这种工具叫滑轮,虽然它不大,结构也很简单,却帮助了这些可爱的孩子们。

听完这个故事大家有什么感受呢?
生 1:我们应该向他们学习。

生 2:我们比他们幸福多了。

生 3:……
师:在日常生活中,如果我们遇到了一种比较陌生的工具或机器,可以先看说明书,或者像今天这样,通过观察结构去思考它的功能。

(3)迁移应用:埃及金字塔建造之谜。

师:让我们从现代一起穿越到古代,到古埃及去看看。

这是金字塔,它是古埃及法老的陵墓。

著名的胡夫金字塔是用 230 万块巨石垒起来的,每块石头的平均重量超过 2 吨,最大的超过 100 吨。

把这些巨石运到建筑地点后,古埃及人面临一个难题:怎样将这些巨大的石块运到塔上面去呢? 猜一猜,古埃及的建设者们是怎样利用工具解决这个难题的呢?
生 1:可以用吊车,我见过大吊车吊东西,很厉害的。

生 2:那个时候有吊车吗?
生 3:用人抬可以吗? 不过要很多人才行。

生 4:应该是用工具帮助运的,但是用什么工具就不知道了。

生 5:是不是给大石头下面装个轮子推上去的呀?
生 6:……
师:在接下来的几课里,我们将分别研究几种简单机械,这些简单机械都能帮助我们用较小的
力抬动较重的物体。

等我们在这个单元研究完这些简单机械之后,再回过头来思考这个问题,相信
大家一定会找到解决办法的。

【教学后记】
2.杠杆
【教学分析】
杠杆在小学科学课程中可以说是一个非常经典的研究主题了。

虽然五年级的学生已具有较为丰富的使用杠杆类工具的生活经历,但是他们不知道这是一种简单机械,不具备对杠杆作用与分类方面的明确认识。

学生在本课将通过实验探究并运用归纳、概括的思维方法发现杠杆的作用规律,并结合实际生活中的实例深入理解各类杠杆在生活中的应用。

整节课以改进跷跷板作为任务驱动,具有明确的学习目标导向作用。

【教学目标】
(1)知道杠杆是常见的简单机械,了解杠杆的类型,以及各种杠杆因结构不同而具有的不同作用;能根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。

(2)提高解决生活中实际问题的能力,阅读资料,收集信息提出关于杠杆作用的问题与假设,通过实验搜集证据,运用比较分类、归纳推理等思维方法分析数据得出结论,并通过演绎推理分析生活中的杠杆类工具。

(3)对事物的结构、功能、变化及相互关系产生科学探究的兴趣;能接受别人的批评意见,反思、调整自己的探究;在进行多人合作时,愿意沟通交流,综合考虑小组各成员的意见,形成集体的观点。

(4)了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力,技术的发展和应用影响着社会发展。

【教学准备】
[材料]杠杆尺平衡实验中用到支架、杠杆尺、垫圈、记录单。

[场地]教室。

【教学过程】
本课将按照科学探究的主要过程和要素进行组织:创设情境提出问题———基于经验作出假设———通过实验搜集证据———分析数据得出结论———迁移应用回归生活。

在科学探究的过程中,一方面要引导学生进行科学思维的参与,另一方面要紧密联系学生的生活实际组织教学。

(1)引入活动:巧玩跷跷板。

师:大家玩过跷跷板吗? 我们在公园里经常见到它。

如果一个小朋友和他的妈妈一起玩跷跷板,可小朋友怎么也不能把妈妈翘起来。

这该怎么办呢? 我们来帮他出个主意吧。

(学生分组讨论后全班交流汇报)
生:在妈妈的座位下边放上两块磁铁,地上一块,座位下一块,让它们同极相对。

我们学过,磁铁同极相斥,这样就能把妈妈弹起来。

师:大家觉得这个小组的解决方案设计得怎么样?
生 1:我觉得这个方案可以,我同意。

生 2:我们也同意。

师:表扬这个小组的设计,因为他们不但动了脑筋,还利用了科学课上学到的知识。

还有别的设计吗?
生:我们觉得也可以在小朋友的座位下放两块磁铁,让它们异极相吸,帮助小朋友翘起妈妈。

师:看来这个设计也可以实现。

还有吗?
生 1:我们小组的想法是在妈妈的座位下放上一个弹簧,弹簧可以把妈妈弹起来。

生 2:可以在小朋友的座位下绑上一块大石头,小朋友的体重加上大石头的重量等于妈妈的体重就可以了。

生 3:再找来一个小朋友,两个小朋友坐一边,妈妈坐另一边,这样也可以。

师:你们为什么这么想呢?
生 1:因为小朋友没有妈妈重呀,只要他们一样重不就可以玩跷跷板了吗?
生 2:还可以让小朋友的妈妈往前挪一挪,这样也行。

师:这样也可以吗? 你们为什么这么想?
生 1:我们在公园玩跷跷板时,发现越靠近中间,越容易被翘起来。

生 2:……
师:没想到同学们有这么多的好办法,老师听到在有的同学提出的建议中运用到了一种简单机械的知识,它的名字叫杠杆,关于杠杆我们知道哪些知识呢?
生:我听爸爸说过跷跷板就是杠杆。

(2)提出问题。

(教师通过课件讲解杠杆的概念和结构)
师:我们看这个杠杆,如果是你,怎样用较小的力把重物撬起来呢?
(3)作出假设。

生 1:我听过阿基米德的故事,他说:如果给他一根足够长的棍子和一个支点,他就能把地球撬起来。

生 2:阿基米德撬地球用的长棍子很像杠杆呀。

生 3:那么我想是不是杠杆的动力点离支点越远,用力就越小呢?
生 4:我们玩跷跷板的时候,坐得越靠后面,用力就越小。

生 5:这也是因为动力点到支点距离变长了。

生 6:也可以把阻力点靠近支点,应该也可以把动力变小。

生 7:……
(4)搜集证据:杠杆尺平衡实验。

①通过实验收集数据。

师:我们的假设是否成立呢? 让我们通过实验去验证一下吧。

(师介绍杠杆尺平衡实验装置的结构和操作方法)
(学生分组实验并记录)
②分析数据,发现规律,得出结论。

师:我们一起来看看获得的数据,分析后可以发现什么规律吗?
生:我们发现如果两边距离一样,那么用力也相等。

师:说明这时候,杠杆是省力还是费力?
生 1:应该是不省力也不费力。

生 2:我们发现也是这样。

生 3:我们还发现,如果支点到动力点的距离大,动力就小。

师:请说清楚是谁和谁比呢?
生:是当支点到动力点的距离大于支点到阻力点的距离时,动力就小于阻力。

师:那么这样的杠杆是省力还是不省力呢?
生:是省力的。

师:能完整说一下吗?
生:当支点到动力点的距离大于支点到阻力点的距离时,动力小于阻力,杠杆就省力。

师:说得非常清楚。

生 1:我们还发现如果当支点到动力点的距离小于支点到阻力点的距离时,动力大于阻力,那么就不省力了,还费力。

生 2:我们发现了一个计算方法,就是将两边相乘,得出的数是一样的。

师:能详细说一说吗?
生 1:大家看这一行,就是 2 乘以 2 等于这边的 2 乘 2,这行是 1 乘以 3 等于 3 乘 1。

生 2:我们也发现了。

师:同学们真聪明!
师:通过实验分析,我们发现使用杠杆工作时,如果支点到动力点的距离大于支点到阻力点的距离,所用的动力会小于阻力,也就是省力;反之,不省力。

(5)迁移应用。

师生谈话:到生活中去找一找有没有杠杆类的工具。

大家要认真观察,仔细分析,因为有的杠杆类工具会“变身”,把自己隐藏起来,不认真观察、仔细分析就不容易发现。

生 1:跷跷板是杠杆,中间的支柱就是支点。

生 2:起钉锤也是杠杆,只是它是弯的杠杆。

生 3:剪纸用的剪刀好像也是杠杆。

生 4:它应该是两根杠杆吧。

师:对,它是支点重合的两根杠杆。

我们根据自己用剪刀的经验,分析一下怎样用剪刀剪东西更省力呢?
生:把纸放在越靠近支点轴的地方,用力就越小。

师:这是用到了我们刚刚发现的什么科学知识呢?
生:是当支点到动力点距离大于支点到阻力点距离时,杠杆会省力。

师:像这种由两根杠杆支点重合的工具在生活中还有很多,请大家找一找吧。

生 1:我看剪刀好像都是这种杠杆。

生 2:上节课我们用过的花边剪刀也是。

生 3:钳子也是。

生 4:上节课我们研究的压蒜器好像也是杠杆,但又有些不像。

师:那我们一起来分析一下,找一找哪里会是支点呢?
生 1:最前面的这里应该是支点,压蒜的地方是阻力点,手握的地方是动力点。

生 2:它和剪刀不一样的是支点不在动力点和阻力点之间。

生 3:它的支点到动力点的距离大于支点到阻力点的距离,是省力的。

师:还有像这样支点在一端的杠杆吗?
生 1:我们解剖种子时用的镊子也是这样。

生 2:……
师:现在我们再回到这节课刚开始时提到的改进跷跷板的难题,学完了杠杆的知识,对我们提出解决办法有什么帮助吗?
生 1:我们知道了,让妈妈往支点那边挪一挪,就是使支点到动力点距离大于支点到阻力点距离,这样可以省力。

生 2:那就造一个支点可以移动的跷跷板不就可以了吗?
生 3:还可以造一个座位可以移动的跷跷板,小朋友的座位往后移,妈妈的座位往前移。

生 4:我还见过这样的跷跷板,一边是一个位子,另一边是两个位子。

师:关于简单机械还有别的类型,下节课我们继续探究。

【教学后记】
3.滑轮
【教学分析】
滑轮是日常生产生活中常见的简单机械,本节课学生通过自己的探究活动认识了定滑轮和动滑轮的作用,并且在获得知识的过程中提升了科学探究能力,引起了对科学的兴趣。

本课教学体现了探究式学习是学习科学的重要方法,通过教师的引导,让学生对探究过程中获得的各种发现进行分析、交流,最终得到科学的结论。

有了前面对杠杆的学习,学生认识定滑轮和动滑轮的作用应该相对容易。

但是限于生活经验,学生对滑轮的感性认识比较缺乏。

虽然学校的旗杆上端一般有定滑轮,但是因为它的位置比较高,比较隐蔽,真正看到过的学生并不多。

动滑轮经常与吊钩组合在一起,结构也不易被看到。

因此教师在课前要注意收集一些滑轮的录像资料,突出滑轮的形状与特征,使学生感觉到它与我们生活的密切相关。

五年级的学生对力学有了一定的概念,在《杠杆》一课的学习中,对通过实验探究简单机械装置作用的学习方式有了一定的了解,这为本课研究滑轮的作用做了很好的铺垫。

本课的教学应遵循由简单到复杂的教学原则,先通过录像资料让学生认识定滑轮和动滑轮,然后提出有关动滑轮和定滑轮作用的问题和假设,最后通过动手组装定滑轮和动滑轮等探究活动认识滑轮的作用。

【教学目标】
(1)知道滑轮是常见的简单机械,了解滑轮的类型,以及各种滑轮因结构不同而具有的不同作用;能根据现实的需要设计简单器具、生产物品或完成任务。

(2)提高解决生活中实际问题的能力,能通过阅读资料收集信息,提出关于滑轮作用的问题与假设,通过实验搜集证据,运用比较与分类、归纳推理等思维方法分析数据得出结论,并通过演绎推理分析起重机中的滑轮的类别与作用。

(3)对事物的结构、功能、变化及相互关系产生科学探究的兴趣;能接受别人的批评意见,反思、调整自己的探究;在进行多人合作时,愿意沟通交流,综合考虑小组各成员的意见,形成集体的观点。

(4)了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力,技术的发展和应用影响着社会发展。

【教学准备】
[材料]①升起船帆:钩码(模拟船帆)、铁架台、双顶螺丝、筷子、细绳、曲别针、线轴。

②探究定滑轮和动滑轮的作用实验:测力计、钩码、滑轮、铁架台、双顶螺丝、木筷、记录单。

[场地]教室。

【教学过程】
本课将按照科学探究的主要过程和要素进行组织:创设情境提出问题———基于经验作出假设———通过实验搜集证据———分析数据得出结论———迁移应用回归生活。

在科学探究的过程中,一方面要引导学生进行科学思维的参与,一方面要紧密联系学生的生活实际组织教学。

(1)聚焦话题,激趣导入。

(教师播放录像,学生观看录像)
师:大家在录像中看到了什么?
生:录像中说的是滑轮。

师:对,大家刚才看到的机械装置叫作滑轮。

(板书:滑轮,组织学生观察桌上的滑轮并找出它的特点)
师:滑轮是一种边缘有槽的特殊轮子。

(教学意图:通过学生熟悉的场景激发学生的学习兴趣,使其通过观察认识滑轮的构造特点)
(2)初步认识定滑轮和动滑轮。

师:我们能不能用线绳、滑轮和铁架台,把钩码提升起来呢? 操作时注意安全,防止钩码脱落砸到自己和同学。

(学生分组实验,教师在学生实验时巡视观察,关注有没有组装成动的小组)
师:下面我们请各小组的同学来演示一下。

(小组学生上前演示,其他学生观察)
师:他们组装的滑轮有什么不同?
生:上一个小组的滑轮是固定不动的,我们的滑轮是和钩码一起移动的。

师:滑轮固定在一个地方的叫作定滑轮,滑轮和重物一起移动的叫作动滑轮。

(板书:定滑轮、动滑轮)
师:关于定滑轮和动滑轮,同学们有什么想法吗?
生 1:它们的作用一样吗?
生 2:它们都能省力吗?
(3)探究定滑轮和动滑轮的作用。

①初步感受滑轮的作用。

师:每个小组先用手提起重物,而后分别用组装成功的定滑轮和动滑轮拉动线绳提起重物,通过对比感受,你有什么发现? 做完后小组内交流。

(学生分组实验,先组内交流,而后全班交流)
生 1:用定滑轮提钩码时,感觉不省力。

生 2:用动滑轮提钩码时,感觉有点省力,我们又加了两个钩码,感觉也是这样。

师:如果我们从用力方向方面观察会有什么发现? 再试一试。

生 1:定滑轮用力的方向反了。

生 2:动滑轮用力的方向没有变。

(板书:定滑轮可以改变用力的方向,动滑轮不改变用力的方向)
(教学意图:让学生在实验中通过动手操作感受定滑轮和动滑轮的作用)
②实验探究。

师:定滑轮和动滑轮到底能不能省力呢? 刚才我们通过手来感受用力的大小,这不够精确。

下面我们通过实验用测力计来测量一下用力的大小,通过测量数据来寻找准确的答案。

实验时要注意安全,等钩码静止后读出测力计的读数,把读数记录在记录表里,保留一位小数,每项实验要测量三次求出平均值。

(学生小组合作进行实验并记录)
师:下面请同学们分别汇报一下自己小组的实验结果,每组只汇报平均值就可以了。

生 1:我们组直接用手提起钩码时用力 2N,使用定滑轮提起钩码时用力 2N,使用动滑轮时用力 1N。

生 2:我们组直接用手提起钩码时用力 2N,使用定滑轮提起钩码时用力 2.1N,使用动滑轮时用力 1N。

生 3:我们组直接用手提起钩码时用力 2N,使用定滑轮提起钩码时用力 1.9N,使用动滑轮时用力 1N。

生 4:……
师:从同学们得出的实验数据中你发现了什么?
生 1:我发现使用动滑轮省力。

生 2:我发现使用定滑轮有时省力,有时费力,有时既不省力也不费力。

生 3:我发现使用定滑轮提起钩码时所用的力虽然和直接用手提起钩码时所用的力有时不一样,但相差都不大,我怀疑是测量误差引起的。

师:同学们非常善于动脑。

为了避免误差,每组数据我们可以多测量几次,比如 5 次、7次,甚至更多,然后把测出的最大值和最小值去掉,再对剩下的数据求平均值,这样往往会更准确些。

当然我们使用测力计时也要注意操作规范,比如测量前要先轻轻地拉动几下挂钩,然后将指针调零,使用时测力时计要竖直提升钩码,滑轮静止时再读数,读数时要双眼平视,另外要保证滑轮转动灵活。

同学们再测量一遍试试。

生 1:我们这次测量时发现,直接提起钩码时用力 2N,使用定滑轮提起钩码时用力也是2N,使用动滑轮时用力 1N。

生 2:……
师:我们现在能得出什么结论呢?
生:定滑轮不省力也不费力,动滑轮能省力。

师:这就是我们用测力计测量得到的结论。

哪位同学能够把这个结论和我们刚才得出的关于用力方向的结论综合起来,说说定滑轮和动滑轮的作用?
生:动滑轮的作用是可以改变用力方向,但不改变力的大小;动滑轮的作用是可以省力,但不改变用力方向。

(4)滑轮组的探究。

师:看来定滑轮和动滑轮各有优缺点,那么我们能不能把它们的优点结合起来呢?
(学生小组讨论并汇报)
生:如果先组装一个动滑轮,把钩码挂在动滑轮上,然后把绳子再穿过一个定滑轮,这样就可以既改变用力的方向,又省力了。

师:这个方法行不行呢? 请各小组自己组装一下试一试。

(学生分组动手操作)
师:请同学们汇报一下自己的测试结果。

生:……
师:单个滑轮的功能比较单一,在生产中人们经常把它们组合起来做成滑轮组来满足不同的需要,比如这台起重机就用到了滑轮组……
【教学后记】
4.轮轴
【教学分析】
在本课的教学中,教师应尽可能地提供真实的产品,如方向盘、辘轳组装作品,由扶到放地引导学生开展分析,使学生知道什么是轮轴,以及轮轴的作用,并认识到当轮带动轴转动时,轮越大轴越小就越省力。

【教学目标】
(1)知道轮轴是常见的简单机械,了解轮轴的类型,以及各种轮轴因结构不同而具有的不同作用。

(2)通过阅读资料收集信息并提出关于轮轴作用的问题,基于轮轴的结构与功能提出有针对性的假设,通过实验搜集证据,运用比较与分类、归纳推理等思维方法分析数据得出结论,并通过演绎推理分析生活中的轮轴工具。

(3)对事物的结构、功能、变化及相互关系产生科学探究的兴趣;能接受别人的批评意见,反思、调整自己的探究;在进行多人合作时,愿意沟通交流,综合考虑小组各成员的意见,形成集体的观点。

(4)了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力,技术的发展和应用影响着社会发展。

【教学准备】
[材料]①生活中的轮轴:竹蜻蜓、水龙头、手摇转笔刀、圆规。

②轮轴的作用实验:钩码、轮轴装置、线绳、测力计、记录单。

[场地]教室。

【教学过程】
本课将按照科学探究的主要过程和要素进行组织:创设情境提出问题———基于经验作出假设———通过实验搜集证据———分析数据得出结论———迁移应用回归生活。

在科学探究的过程中,一方面要引导学生进行科学思维的参与,一方面要紧密联系学生的生活实际组织教学。

轮轴。