上册科学二单元教案_科学第二单元教案

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第二单元：形状与结构(2010-09-01 标签： 教育

第二单元：形状与结构

在我们周围可以看到很多不同形状和结构的物体。它们为什么是这样的形状和结构呢？比如：

为什么钢材要做成“L”“工”字等形状？

为什么很多桥梁要建成拱形？ 为什么很多输电线铁塔要做成框架式，上小下大？ „„

这样的形状和结构有什么好处？

在这个单元中，我们要当一次小小建筑师，去研究一些常见的形状和结构，探究它们承受力的特点，了解人们是怎样巧妙利用这些形状与结构的。我们将亲手制作“塔”和“桥”，在制作过程中探究其中的奥秘，并体验创造的快乐。

本单元共有8篇课文，分别是：

1、抵抗弯曲；

2、形状与抗弯曲能力；

3、拱形的力量；

4、找拱形；

5、做框架、6、建高塔；

7、桥的形状和结构；

8、用纸造一座“桥”。全单元分为两个部分。前7课为第一部分，是探究形状结构的科学道理，第8课为第二部分，设计科学合理的形状结构。

本单元教学，要引导学生理解下面的科学概念：柱、梁、拱形、框架等形状结构各有不同特点，能满足人们的不同需要；增加梁的厚度可以增加抗弯曲能力，改变材料的形状，可以改变材料的某些性能；知道拱形承受力的特点是可以向下和向外传递承受的压力，了解圆顶形、球形等有与拱形相似的特点；三角形框架具有稳定性，利用三角形可以加固框架结构；上小下大、上轻下重的物体稳定性好。要让学生经历制作、预测和测试结构的承受力、用简单材料独立探究物体不容易倒的秘密等探究过程。通过教学，还要培养学生乐于动手、善

于合作、不怕困难的品质，体验获得成功的喜悦，学会尊重自己和他人的制作成果，认真倾听，敢于发表意见，懂得欣赏桥梁的建筑形状和结构的美。

本单元教学共分9课时，1——7课每课1课时，第8课2课时。计划第4周至第8周授完。（其中第5周为国庆长假）

1、抵抗弯曲

教学目标：

1、房屋、桥梁结构中有柱和梁，梁比柱容易弯曲；增加梁的宽度可以增加抗弯曲能力，增加梁的厚度可以大

大增加抗弯曲能力；

2、识别和控制变量，记录数据，分析数据并得出合理结论，能用简单实验说明横截面为长方形的横梁为什么都是立着安放的；

3、能够大胆假设又能在实验中小心求证。

教学重点：增加梁的宽度可以增加抗弯曲能力，增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力

教学难点：控制变量和不变量增强抗弯曲能力

教学准备：长度宽度相同、厚度不同的纸条，长度厚度相同、宽度不同的纸条；铁垫圈、竹片或尺子，图片。

教学过程：

一、创设情境

1、很早以前，人们就开始造房子，修桥梁了。看看下面的房子和桥梁，它们在形状和结构上有相似的地方吗？（出示图片）

2、很多的房屋和桥梁都是依靠直立的材料和横放的材料支撑的。它们受压时，横梁比柱子容易弯曲和断裂，所以，如何增强横梁抗弯曲的能力是建筑上很重要的问题。

二、横梁的抗弯曲能力与什么有关

1、学生推测梁的抗弯曲能力与什么有关。（与材料、长短有关）说说为什么这样推测？

2、用实验的方法研究梁的抗弯曲能力与其宽度、厚度之间的关系。对比实验：控制哪些条件不变，怎样控制这些条件不变？

用厚纸搭一个横梁，测试一下纸横梁的宽窄、厚薄怎样影响它的抗弯曲能力。

3、纸的宽度与抗弯曲能力。我们把横梁两端垫起一定的高度，使纸横梁受压，中部接触到桌面作为弯曲的标准；用承载垫圈的个数表示纸的抗弯曲能力。测试几次后，再实测纸的抗弯曲能力，记录下数据。纸的宽度与抗弯曲能力的测试记录 纸的宽度

（以最窄的为标准）1倍宽 2倍宽 4倍宽

抗弯曲能力的大小预测 实测

我们发现：纸的宽度与抗弯曲能力的关系是：纸的宽度越大，抗弯曲能力越强。宽度越小，抗弯曲能力越小。

4、纸的厚度与抗弯曲能力。分组实验。填写下表，描述纸的厚度与抗弯曲能力的关系。

纸的厚度与抗弯曲能力的测试记录 纸的厚度

（以粘在一起的张数计算）1 2 4 抗弯曲能力的大小预测

实测

我们发现：纸的厚度与抗弯曲能力的关系是：纸的厚度越大，抗弯曲能力越强。厚度越小，抗弯曲能力越小。

三、拓展延伸。

观察横梁的横切面是什么形状的？是平着放的还是立着放的？我们能说明这样安放的理由吗？能用下面的材料来证明自己的理由吗？

四、小结。教学反思：

2、形状与抗弯曲能力 教学目标：

1、科学概念：改变材料的形状，可以改变材料的抗弯曲能力。

2、过程与方法：做纸的形状与抗弯曲能力关系的实验；观察瓦楞纸板的结构，作出解释和提出问题。

3、情感态度价值观：意识到小组合作做实验进行探究的必要性，乐于根据观察作出解释和得出问题。教学重点：认识改变材料的形状，可以改变材料的抗弯曲能力。教学难点：为什么形状改变后，材料的抗弯曲能力会变化。

教学准备：大小相同的纸若干张，铁垫圈、胶水，包装箱瓦楞纸板。教师准备不同形状的钢、铝型材料样品和

图片。教学过程：

一、创设情境

出示不同形状的钢、铝型材料样品，说说这些材料为什么要做成“T”“U”“L”“口”“工”字形状，这些形状与抗弯曲能力有关吗？

（板书课题：形状与抗弯曲能力）

二、形状与抗弯曲能力

1、一张平展的纸横梁能承重多少？

2、用同样的纸折成像上面钢材形状的纸横梁能承重多少？我们来测试并比较它们的抗弯曲能力。填写下表。

纸的形状与抗弯曲能力的测试记录

形状 —— 抗弯曲能力

3、折成各种形状的纸横梁比平板纸横梁抗弯曲能力大多少？为什么改变形状也能提高材料的抗弯曲能力？

4、“L”形材料的哪一部分像平放的梁立着放了？

5、师述：把薄板形材料弯折成“V”“L”“U”“T”或“工”字形状，实际上都是减少了材料的宽度而增加了材料的厚度。减少宽度虽然降低了一些抗弯曲能力，但增加了厚度，就大大增强了材料的抗弯曲能力。在不增加材料的情况下，这真是一个好办

法！

三、瓦楞纸板的研究

1、纸包装箱用的这种材料叫做瓦楞纸板。

2、弯一弯瓦楞纸板，感觉一下它的抗弯曲能力有多大。

3、把瓦楞纸板剖开，看看，它的结构是怎样的，各部分的厚薄和软硬是怎样的？

4、瓦楞纸板的结构为什么能使柔软的纸变坚硬了？试着作出自己的解释和提出一些问题。

四、拓展延伸

在不增加材料的情况下，怎样增强材料的抗弯曲能力。

教学反思：

3、拱形的力量 教学目标：

1、认识拱形可以向下和向外传递承受的压力，所以能够承受较大的压力。

2、根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。

3、认识到边实验边思考，对不断深入研究的重要性。

教学重点：拱形可以向下和向外传递承受的压力

教学难点：拱的受力原理和拱足的作用

教学准备：小组实验：卡纸，铁垫圈、厚书、瓜皮、小刀 教师演示：图片、资料 教学过程：

一、创设情境

教师示范：用硬卡纸弯曲成一个拱形，告诉同学们，像这样弯曲的形状叫做拱形。古代城门为什么要做成拱形？柔软无力的纸，做成拱形怎么就变“坚硬”了？

二、测试纸拱的承受能力

1、分组实验：做一个纸拱，试试它能承受多大的重量。（注意：保持纸

拱的形状保持不变。）

首先在桌面上测试这个纸拱能承受多少个垫圈，如果拱受压力后伸展开了，我们就说它已不能承受这多大的压力。同时观察拱在受压过程中，拱脚有什么变化？（会向两边推，会产生向下和向外推的力）

2、把拱足固定，测试纸拱能承载多大的重量。观察纸拱随着承重力的增加，形状有什么变化。

（随着压力的增大，拱开始变形。）

3、怎样才能使纸拱承受更大的重量？（小组合作交流）

答：如果把拱脚上的书摞高些，能更好地抵住拱的外推力。

三、搭一个瓜皮拱

1、师述：利用拱形的特点，人们用小块的砖、石材也可以建造很大的拱。我们来模拟试一试。

2、把半圆形的西瓜切成5块，注意切口的方向，然后小心搭建一个西瓜皮拱。

3、在西瓜皮拱上放钩码，看看能放多少个？说说为什么这个瓜皮拱不会垮。

4、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，拱形各部分相互挤压，结合得更加紧密。拱形受压会产生一个向外推的力，抵住这个力，拱就能承载很大重量。

四、拓展延伸

师讲述我国的赵州桥石拱的构造和特点。

赵州桥，又名安济桥，坐落在河北省石家庄东南约40多千米的赵县城皎河之上，当地俗称大石桥，建于隋代大业元年至十一年，由匠师李春监造。它以高超的科学艺术价值驰名中外，是中国现存最著名的石拱桥。赵州桥全长64.4米，拱顶宽9米，结构坚固，雄伟壮观。它的设计合乎科学原理，施工技术堪称巧妙绝伦。古人说它“制造奇特，人不知其所为”。从整体来看，是一座单拱桥，拱长达37.4米，在当时可算是世界

上最长的石拱。赵州桥桥洞不是普通半圆形，而采用了极其平缓的圆弧形式，桥面坡度为1：12，像一张弓。这种形式被称为“担拱”。桥面平坦宽阔，兼顾了水陆交通，方便了车船运行，又和一马平川的环境高度统一。

在大拱的两肩，砌了四个并列的小孔，既增大流水通道，节省了石料，减轻桥身重量，又利于小拱对大拱的被动压力，增强了桥身的稳定性。据测算，这四个小桥洞就可以减轻桥重500吨，节省石料约180立方米。这就保证赵州桥在1400多年的历史中，经受住无数次洪水冲击，8次大地震

摇撼，以及车辆重压，至今仍巍然挺立在皎河之上。教学反思：

4、找拱形 教学目标：

1、了解圆顶形、球形等有和拱形相似的特点，可以承受很大的压力；

2、用已有知识对常见弧形结构承受力的特点作解释；发展观察、联想和逻辑推理能力；

3、感受科学技术对我们生活的影响。

教学重点：圆顶形、球形等有和拱形相似的特点

教学难点：找饮料瓶形状结构特点 教学准备：完整的和对半剖开的乒乓球，完整的和剪开的塑料饮料瓶。类似拱形、圆顶形和球形的物品或相关图片。教学过程：

一、温故知新

1、拱形结构承载重力有什么特点？我们知道哪些拱形建筑？

2、我们周围还有许多圆弧形的物体，它们与拱形有相似的特点吗？

二、认识圆顶形和球形

1、演示实验：观察剖开的乒乓球壳，看一看、捏一捏，它的厚薄和软硬怎样？（分组实验）

2、试一试，三个这样的乒乓球壳扣在桌面上，能承载多大的压力？

3、用手使劲捏、压一个完整的乒乓球，容易压瘪吗？

4、小结：像这样由不同曲面构成的形状分别叫做圆顶形、球形、弧形、抛物线形，等等。因为它们都有共同的特征，所以又称作弧形结构。

5、观察圆顶形、球形与拱形有哪些相似的地方？试着解释圆顶形、球形承载压力的特点。（它们都是许多拱形的组合。它们有拱形承载压力大的特点，而且不产生向外推的力。球形

在各个方向上都可以看成拱形，这使得它比任何形状都要坚固。）

三、联系生活，拓展延伸。

1、你能举出哪些类似拱形的形状？ 悉尼歌剧院、国家大剧院、薄壳结构屋顶等都是拱形建筑物的杰出代表。

2、研究塑料瓶的形状，填写观察记录表。

塑料饮料瓶的观察记录表 上 部中 部下 部 形 状

最厚的地方 最薄的地方 最硬的地方 最软的地方

（1）观察塑料饮料瓶的外形与玻璃

瓶、瓶壁厚的塑料瓶有什么不同。（2）仔细观察塑料饮料瓶的上部、中部和底部各是什么形状，表面还有哪些形状。

（3）用手把塑料瓶压下去，感觉用力的大小，比较哪里更硬，哪里更软。（4）剪开塑料瓶，观察各部分的厚薄相同吗？

3、交流观察研究所得。

4、认识生物体中的拱形。人体的结构非常巧妙，人的头骨近似于球形，可以很好地保护大脑；肋骨是拱形的，护卫着胸腔；人的足骨构成一个拱形，足拱可以更好地承载人体的重量。

乌龟、、贝壳、鸡蛋、鸟蛋等的外壳，都是圆顶形或球形的，能很好地抵抗弯曲，所以受到压力时不容易瘪。教学反思：

五、做框架 教学目标：

1、通过教学，使学生认识三角形框架具有稳定性，利用三角框架可以加固框架结构；

2、用三角形框架来加固框架结构，能设计制作一个可以支承重物的框架结构；

3、体验动脑、动手合作做框架的必要，获得成功的喜悦。

教学重点：用三角形框架来加固框架结构

教学难点：三角形框架具有稳定性的道理

教学准备：筷子、塑料吸管、橡皮筋、剪子，教师准备图片 教学过程：

一、创设情境

出示图片，认识框架结构。板书：像铁塔这样骨架式的构造叫做框架结构。

二、新授

1、做简单框架

①做一个三角形框架的长方形框架。（分组实验）

②观察它们受到力的作用时有什么不同，哪一个更容易变形？ ③我们怎样把长方形框架加固？增加的斜杆起什么作用？做成大型框架结构的“小格子”一般是什么形状？（几乎都是三角形）为什么要做成这个形状？

2、做一个坚固的正方体框架。①固定一个框架可以在什么位置加斜杆？如果正方体框架承载了向下的压力，哪些地方可以不加斜杆？（任意多加斜杆是不符合要求的，这已经涉及到技术设计的一个基本思

想：满足需要，节约成本。）②用较少的斜杆加固这个正方体框架。以一根斜杆为例，试分析它起的作用。（斜杆起“拉”、“推”的作用，使框架不变形。）

③数一数框架中有几个三角形。④用做好的框架上放书，它能承载多少本书？

三、在生活中发现。

观察生活中哪些地方使用了框架结构，使用这些框架结构有什么好处？

四、合作交流，巩固延伸。你把你的发现和同学交流一下，谈谈你的收获。教学反思：

6、建高塔 教学目标：

1、认识上小下大、上轻下重的物体稳定性好；

2、用简单材料独立地探究物体不容易倒的秘密，应用简单知识和经验制作不容易倒的“高塔”；

3、体验合作与交流，尊重自己和他人的制作成果。

教学重点：认识塔的特点

教学难点：独立研究物体不容易倒的秘密。

教学准备：几个大小不同的塑料瓶、沙、吸管、胶带、水

教学过程：

一、创设情境

多媒体课件展示利用框架结构用较少的钢材建造的很高的塔。埃菲尔铁塔、钻井铁架、高压输电铁塔。它们都展现了高大的框架铁塔的特点。它们要承受本身的重量和其他重压，还要承受侧面来的风的力量。建造这样高大的铁塔，不但要做到结实不变形，还要保持直立不倒。仔细观察它们的形状和结构，是哪些特点使它们不容易倒？把我们的猜想写下来。

二、研究物体不容易倒的秘密

1、塑料瓶怎样放最容易倒？

（瓶口朝下放）

2、塑料瓶怎样放不容易倒？（瓶口向上不容易倒。瓶口向上瓶子里再装一些沙子最不容易倒。）

3、怎样做，塑料瓶最不容易倒？（瓶口向上瓶子里再装一些沙子最不容易倒。）

4、要想使物体不容易倒，我们可以用些什么方法？（上面做小些、轻些）

三、建造不容易倒的“高塔”。

1、指导用手边的材料做一个“高塔”： 你建高塔用到了哪些材料？ 看看这些材料有什么特点？要想使我们建造的“高塔”不容易倒，可以采用哪些方法？

你为什么要采用这些方法来制作高塔？

2、测量“塔”的高度，哪组最高？ 把“塔”放在纸板上，慢慢倾斜纸板，哪组的“塔”最易倒？

我们采取了哪些方法使“塔”不容易倒？

扇风试试，我们建造的“高塔”抗风能力如何？

四、铁塔不容易倒的再思考。

1、哪些特点使框架铁塔不容易倒？

2、看看我们先前的猜想，哪些得到了验证，哪些需要修正、补充？ 教学反思：

7、桥的形状和结构

教学目标：

1、认识桥梁的多种不同结构，了解桥的形状和结构与它的功能是相适应的；

2、提高观察、比较、描述和评价的能力；

3、体会科学技术对社会进步的作用，感受和欣赏桥梁的形状结构之美。教学重点：认识桥梁的不同形状和结构

教学难点：认识桥的形状和结构与它的功能是相适应的教学准备：吸管或竹片、粗线或绳、木板、瓦椤纸板、桥梁图片 教学过程：

一、创设情境

课件出示三种结构的桥： 左上图是苏州的宝带桥，是一座连续的石拱桥；

左下图是常见的高架公路桥，是水泥直桥梁；

右图是南京长江大桥，是钢框架桥梁。

这些桥梁形式多样。我们前面研究过拱形、条形和框架三种结构，随着科学技术的发展，桥梁的结构越来越多样了。

二、研究各式各样的搭桥。

（一）比较P40的四种搭桥，说说它们在拱的位置上有什么不同？

1、拉萨铁路大桥：桥面在拱的下方，使用了钢筋水泥又用了钢框架结构。这样的桥，桥板可以位住拱足，抵消拱向外的推力。桥面被水平方向的力位紧，还增加了桥面的抗弯曲能力。

2、左下图是法国古代的石搭桥——加尔德桥，桥上流着从山上引下来的水，桥又跨过下面的河。

3、下中图是长江三峡崇山峻岭中的一座钢筋水泥搭桥。

4、下右图是扬州瘦西湖里造型优美的“二十四桥”（石搭桥）

（二）做一个没有外推力的拱。用手头的竹条、绳子做一个没有外推力的拱。

三、认识大跨度的钢索桥

1、师述：钢缆能承受巨大的拉力，人们用它建造钢索桥，大大增加了桥的跨越能力。

2、观察钢索桥的结构，它有什么显著特点？

钢索桥的结构：由钢缆、桥塔、桥面组成。钢缆是桥承重的主要构件，桥塔是支承钢缆的主要构件，桥塔是支承钢缆的主要构件。从结构上看是吊桥，即桥面被钢缆吊起来。钢索桥的功能：跨度很大。

3、观察欣赏江阴长江大桥图片，阅读大桥介绍（P41）。

4、师述：现代大桥不是一种单纯的结构，而是把多种结构合成一体。

四、体验活动

1、让我们模拟建造一座“钢缆桥”，体验一下“钢缆”的拉力。

2、两人同时用力拉绳子把“桥”吊起来，我们朝什么方向用力？

3、让吊“桥”的绳子下垂多些和把绳子尽量们平直，用力的大小有什么变化？想一想桥塔为什么要修那么高？

五、拓展延伸

看P42右图：观察这座钢索桥，它使用了哪几种结构？这样做有什么好处？

2、观察研究我们家乡的桥，画出它的结构，写一段介绍它的短文。教学反思：

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