科学教案18、自行车

18 自行车

教学目标

1、通过学习自行车的齿轮原理，知道齿轮是轮轴的变形，使用齿轮可以提高工作效率。

2、知道杠杆、斜面、滑轮、齿轮等都属于简单机械，机器是由这些简单机械组成的。

3、能在探究活动中提出大致思路，认识到齿轮有不同的咬合（或连接）情况，知道齿轮间不同的咬合（或连接）会表现出不同的特点。

4、通过对自行车所包含的相关机械的分析，体会到对事物的分析常用到“部分－整体”或“整体－部分”的方法。

教学准备

机械实验盒，自行车实物，实验记录表。

教学过程

第一课时

一、提出研究问题

先组织学生谈谈对自行车各部件的认识，如自行车车把利用了轮轴的原理，自行车把手利用了杠杆的原理。然后重点让学生谈谈对自行车齿轮的认识，并推测它在自行车的运动中起什么样的作用，尤其是齿轮齿数不同所起的作用。学生通常会认为它主要起到了传动的作用，却不会意识到由于齿轮数的不同，可以灵活地改变其转速。

二、研究齿轮

第一步是了解学生对齿轮的认识。先让他们回忆还在哪些地方见过齿轮，并比较它们与自行车的齿轮有哪些相同与在不同。让学生尽可能多地说出齿轮的用途，包括齿轮间存在相互咬合与用链条连接的组合，这样可以为课的最后分析，体会齿轮的作用。

第二步讨论实验方案。首先要根据材料确定是研究齿轮间相互咬合还是链条连接的情形，或者两种方式同时采用。小组讨论方案后，可以在全班交流。交流过程中，注重引导他们明确以下细节：在实验中如何确定两个齿轮的不同齿数，如何确定两个齿轮转动的圈数，如何在记录表中进行记录，记录哪些方面等。

第三步是动手实验。实验中，教师要及时捕捉他们的发现，提醒他们把有价值的东西记录下来（有些发现学生可能自己并不会意识到），促进他们完成完整的实验，但不要过多地影响他们的自主研究。先完成实验的小组，应当提示他们把实验的发现进行整理和初步的分析，为后面的讨论作好准备。有条件的实验室，

还可以让各组把实验结果统一反映出来，如实物投影仪或通过黑板上的全班记录表等。

三、讨论实验发现

教师可以选择在组内先交流，然后在全班进行沟通，或者直接在全班进行交流，这主要根据学生平时的学习习惯和能力来确定。

学生在交流时经常会出现只谈结论或只谈发现的情况，无论是哪一种情况，教师都应当及时提示学生把实验的发现与所思考的结论间的联系讲出来，以便了解他们的思维过程，并发现其中的精彩与不足。有的小组在交流时，可能还会提到本组实验发现的其他情况，对于这样的小组教师要肯定。

如果实验只做了相互咬合这样一种情况，则还需要简要地帮助学生分析如果采用链条传动又会是怎样的情形。相互咬合的情形，可以很方便地计数两个齿轮转动的齿数。链条传动则不再是直接计数，而是通过链条这一中介，间接地推算出两个齿轮转动的齿数。如大齿轮转动一圈，通过链条经过了30个齿，这30个齿的变化体现在小齿轮上，也应该经过30个齿，如果小齿轮只有20个齿，则说明小齿轮要转动1.5圈。从而很好地理解两个齿轮转速间的关系。

四、分析自行车的齿轮及其他简单机械

有了实验中对齿轮原理的认识，再回到自行车的情形当中，引导学生分析隐藏在自行车的其他零部件所涉及的机械原理，如自行车的踏脚用到了杠杆原理。以飞轮的轮轴为支点，用较长的铁杆来转动链条上的飞轮，可以省力。踏脚飞轮上用到了齿轮，以防止链条打滑。

第二课时

第二课时的主要内容是观察研究自行车，尝试对它进行改进。

改进自行车通常会采用发明创造中的某些方法，比如：加一加、减一减、变一变、缺点改进法、优点迁移法等。

一、让学生提出自己关于改进自行车的设想

可以先让学生学生结合日常生活中积累起来的对自行车的认识，给它“挑刺”，列举自行车使用中所暴露出来的缺点，并陈述自己的理由与看法。也可以对自行车能具有其他更多功能谈自己的想法，并说明初步的解决方案。再从全班学生的众多设想中，优选出比较有价值且在现有条件下可以展开研究的问题，教师准备相关的实验材料，供学生小组研究。有的可能只是完成一些设想或改进的建议，教师应当灵活处理。

二、学生动手研究

教师提示学生以小组为单位，选择前面讲到的某一方面，进行方案的细化，包括对材料、工具的选择，研究的步骤，还需要得到的帮助，或者只是一个设想等。之后就开始小组活动。

三、交流

各小组在全班把研究成果进行展示，接受其他同学的质疑、建议等，最后总结全课。