第3课 《拱形的力量》教案(教科版小学六年级科学上册第二单元)

教科版小学六年级上册科学第二单元
第3课《拱形的力量》教学设计
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【教材分析】
《拱形的力量》是义务教育小学科学教科版六年级上册“形状与结构”单元的第三课。

本单元是从不同形状结构的物体和它能承受力大小的视角引导学生探究常见的形状和结构。

拱形结构是一类很重要的结构，又叫推理结构，它的特点是把受到的压力分解成向下的压力和向外的推力，是所有结构中唯一产生外推力的结构。

本单元前两课主要探究条形材料的抗弯曲能力与形状的关系(学生已经知道改变纸的宽度、厚度或者改变纸的形状都可以改变纸的抗弯曲能力)。

这一课主要选取生活中常见的拱形结构，希望学生在实践探究中不断发现问题，找到拱形能承受较大压力的原因并提出增强拱形承重能力的方法，更具趣味性和挑战性。

【教学目标】
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。

过程与方法：
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来推想它受力的状况。

学生在实验探究活动中，如何进行实验，如何分工合作，如何处理数据，实验中出现与探究课题不同或与生活常识有矛盾的问题，应如何对待，也需在实验探究过程中引导学生正确处理，并鼓励学生大胆尝试。

培养学生实验动手能力的方法。

情感、态度、价值观：
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】
弄清拱形可以向下和向外传递承受的压力，设法保持拱形的形状，使它承受更大的压力。

【教学难点】
拱的受力原理和如何更好地发挥出拱的受力特点。

【教学准备】
教师准备：相关的图片资料，做拱形的纸，180g绘画纸一整张裁成长21cm、宽10cm的小块，铁垫圈、螺帽若干，垫板（三层板裁小长21cm、宽10cm大小）。

学生准备：每生带四五本书用于抵住拱足。

【课时安排】
1课时
教学过程
一、谈话引入
1．师：刚才我们从西瓜说到了拱形，在生活中还有许多拱形的结构，请看（投影图片），对于拱形你最感兴趣的是什么？
2．生说。

3．师：综合大家的问题，主要的疑惑是我们生活中为什么会有这么多的拱形结构，拱形有什么作用？今天我们就从“拱形的力量”上去找找答案。

4．出示课题：拱形的力量。

二、平纸与拱纸承重能力的比较
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。

（师演示，板书：）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．师（板书：）
8．（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。

（板书：）
（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。

）9．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。

）
三、使拱形承受更大的重量
1．师：刚才的拱纸只能承受n个垫片，如果我想多放几个垫片，使拱纸承受更大的重量，你们有什么办法？
2．生答：拱足两边用物体抵住。

（板书：）
3．布置注意点：
（1）师：这个主意听起来挺不错的，我给大家提供的抵住拱脚的材料是螺帽（出示螺帽）。

（2）实验前，先要设计好你们的方案，需要几颗螺帽？怎么摆放？画在这张实验单上（投影实验单），螺帽可以放在上面描画，等会儿，小组凭这份方案到老师这里领取实验材料。

（3）实验时：
A．拱形放在这张实验单上测试，两只拱脚放在实验单的两条竖线记号上，如果不到12厘米，请你轻轻地拉一下拱纸，超过12厘米，就用螺帽抵住。

以碰到纸面为倒塌标准。

不能在纸发生形变的时候放垫片。

B．你们的方案要重复测试3遍以上，是不是一张拱纸测试3遍？为什么？每张拱纸测试完后要更换。

C ．在考虑让拱形承受更大重量的同时考虑材料的合理利用。

（4）实验后：
A ．完成实验单，题目看大屏幕，填写的数据必须是你们认为最合理的一次，数字要写得大，满格。

B ．实验单完成后，按组号贴在黑板上。

请大家分析各小组的数据，看看有什么发现？
4．学生实验，张贴“实验单”于黑板：
5．师：同学们都非常能干，这一张张实验单上都闪烁着大家智慧的光芒，如果你们还能找出这些实验数据背后隐藏的秘密，那就更了不起啦！
在刚才的讨论中，你们发现了什么？你是怎么看出来的？（排列、统计的方法）
6．分析：
（1）我们来找找，哪个组的拱纸承受的垫片最多？
你们组愿意把实验过程说给大家听一听吗？
你们还有什么经验要告诉大家吗？
（2）按螺帽数从多到少排列实验单，进行统计。

（板书：螺帽数 垫片数）
（3）观察：抵住拱脚的螺帽数与拱纸承受的垫片数有什么关系？
抵住拱脚的螺帽数越多（重），能承受的垫片就越多。

（4）就黑板上的数据而言，抵住拱脚的螺帽数越多（重），能承受的垫片就越多，这是为什么？
抵住了拱形受压时产生的外推力。

使拱形承受更大的重量 1、我们第 组的方案是：（画图） 2、螺帽数： 个。

3、垫片数： 个。

4、随着重量的增加，拱纸的形状有什么变化？（画图）
注 意： （1）凭方案领材料。

（2）拱脚与竖线对齐。

（3）重复操作，更换拱纸。

（4）完成实验单。

（5）分析各小组实验数据。

（5）请大家关注：随着重量的增加，拱纸的形状有什么变化？
随着重量的增加，不光是拱脚会向两边伸展，拱的两侧也会向两边伸展，中间会向下凹。

中间向下凹说明拱受到一个向下的力，两侧向两边伸展说明拱受到一个向外的力。

7．归纳(演示动画)：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。

如果能抵住这个外推力，拱形就能承载很大的力量。

8．抵住了外推力，它的承重能力是不是会无限制增加呢？你怎么知道的？
不会无限制增加。

因为随着重量的增加，拱形的受力点会向下凹或者断裂，引起拱形倒塌。

9．举例：（出示图片）知道这个事儿吗？
这是今年8月13日，湖南凤凰县的一座大桥发生了坍塌事故。

这座桥即将竣工，当时工人们正在拆脚手架，大桥突然倒塌，有几十人死亡。

在调查中人们发现，倒塌的原因之一是桥墩内没有钢筋，可见拱桥承重能力的强弱和它的材料密切相关。

如果把今天用的纸换成石块、钢筋混凝土，那么拱的承重能力将大大增加。

四、搭建一个拱
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．奖励拱形结构的知识小卡片。

【板书设计】
拱形的力量
拱形——增强承重能力？
原理：拱形能把压力向下和向外传递给相邻的部分，产生外推力，如能抵住拱形的外推力，它就能承受巨大的压力。

压力
外推力。