资源简介

(共17张PPT)
不怕地震的房屋
1.从视频中，你观察到房屋在地震来临时，发生了哪种变化？
1.根据你的推测，你觉得在什么情况下会发生这种情况？
2.是所有的地震都会发生这种情况吗？
1.如果你是建筑师，你准备如何解决这个问题？
2.在实际开始之前，我们需要测试一下你的方案，你需要怎么测试？
今天，让我们一起来想办法让“土壤液化带上的房屋更加稳固”吧！
塑料盒
小木块
沙子
木棍
双面胶
提示：
1.教师需要准备清水。其中塑料盒、双面胶来自工具包，使用完成后放回工具包当中.
2.沙子容易堵塞下水道，请勿直接倒入水池，可以用袋子装好，倒入花丛及树木根部.。
皮筋
铝瓶盖
建筑物贴纸
1.水是如何出现的？
建立模型。
思考：发生地震时，水是如何出现的？我们来测试一下，观察这个现象是如何发生的。
2.如果在这个沙土上盖房屋，会如何？
将模拟房屋的木块贴好对应的贴纸，放在沙子上，模拟房屋，
再次摇晃塑料盒，观察房屋此时会出现的现象。
3.如何让液化土壤上的房屋更稳固？
你有什么办法让液化土壤上的房屋更稳固？
请说一说你将如何使用木棒、铝瓶盖、双面胶、皮筋这些工具改造房屋结构，让它更稳固？
那接下来我们来使用材料改造你的房屋外部结构，验证你的推测。
4. 优化方案，再次测试
再次调整自己的方案，测试。
观察调整后的房屋外部结构，房屋的稳固不仅与外部材质有关，还与什么有关？
将自己设计加固的房屋进行比较，将实验结果记录在实验记录单上。
5. 再次加固房屋
2人一组，房屋改造结构不变，调整地基插入土中的深度，放入后再次摇晃测试，观察现象。
6. 拓展活动
多人（3-5人）一组，将你的楼房高度增加到尽可能高，而最底部地基不变，再次测试。观察此时地基是否能负担房屋的稳固功能。
1. 你想到哪些办法稳固房屋？你是怎么想到的？
2. 请结合你的实验结果说一说，哪些情况会影响房屋的稳固？
3. 如果要在土壤液化带上让房屋更稳固，你要选择哪一种方案，你需要如何去做？
土壤液化是指在外力的作用下，原本是固态的土壤变成液态或流质。土壤液化主要出现在分布深度较浅，饱和的疏松细砂、粉土质砂或粘土，且其底部排水较差。通常在外力反覆震荡下(如地震)，松散的土壤因受到压缩，内部空隙减小，导致空隙内水压升高，当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时，加上水分不能从地底排出，就会产生土壤液化。
房屋建筑在这样的地震带上，在外力的作用下，会发生强烈的震荡，造成财产损失和人员伤亡。因此，我们通过为房屋建地基，加强房屋的抗震能力，保护人和财产的安全。因此，地基对于抗震有很大的意义！
请你回顾本堂课的学习过程
用心记录下自己的成长与收获吧！Lesson 7 不怕地震的房屋
教学内容
土壤液化是指在外力的作用下，原本是固态的土壤变成液态或流质。在地震时，松散的土壤因受到压缩，内部空隙减小，导致空隙内水压升高，当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时，加上水分不能从地底排出，就会产生土壤液化，发生土地漂移或塌陷的问题。通过加强土壤液化带房屋的地基结构，可以减少液化现象带来的危害。本节课利用细沙模拟土质疏松且其底部排水较差的地震带，使用外力反复震荡（模拟地震情形）模拟土壤液化现象的发生过程，以“让土壤液化带上的房屋更稳定”为问题，驱动学生利用材料应用多种方案解决问题。
教学目标
科学知识：土壤液化是指在外力的作用下，原本是固态的土壤变成液态或流质。房屋建筑在流体地震带和外力的作用下发生强烈震荡，利用地基使得房屋稳固。
科学探究：通过观察现象，培养学生发现问题、提出假设、使用不同方案解决问题的科学探究能力。
科学应用：利用工程结构加固建筑的稳定性。
跨学科内容：技术（T）：根据材质和用途的不同，选择皮筋或双面胶连接物品。
工程（E）：使用材料改变建筑的空间结构。
教学重点
根据问题，建立预测并用多种方案“让液化带上的房屋更稳定”。
教学难点
比较解决问题时不同方案的差异。
教学准备
解决问题所需材料：沙子、木棍、木块、皮筋、双面胶、铝瓶盖、建筑物不干胶贴。工具包：塑料盒。
教师需要准备：清水。
温馨提示：本节课沙子容易堵塞下水道，请勿直接倒入水池，可以用袋子装好，倒入花丛及树木根部。
教学活动流程
一、引入（5min）
师：STEAM科学大课堂开始啦！
让我们看一段爆眼球的视频。
教师根据爆眼球视频内容，引导学生展开讨论。＊ 主题引入
师：从视频中，你观察到房屋在地震来临时，发生了哪种变化？（提示：房屋下陷）
师：根据你的推测，你觉得在什么情况下会发生这种情况？是所有的地震都会发生这种情况吗？（提示：可能周围或者地下有很多水的地区会发生这种情况。并不是所有的地震都会发生这种情况，这与该地区本身的地质结构有关。）
＊实验引入
师：如果你是建筑师，你准备如何解决这个问题？（提示：我是建筑师，我需要让建筑在土壤中更牢固，可以改变建筑的外部的结构，让它更加牢固。）
师：在实际开始之前，我们需要测试一下你的方案，你需要怎么测试？（提示：需要有这种类型的土质、有水、有模拟的建筑，用于测试。）
今天，让我们一起来想办法让“土壤液化带上的房屋更加稳固”吧！
二、实验过程（30min）
＊认识材料
教师引导学生开展探究实验。（注意：探究过程中，应以学生自主探究为主，如果学生遇到操作问题，教师可根据情况选择为学生展示相应的手部操作视频，帮助学生了解操作方法。）
1．建立假设，制作模型
师：根据手部视频，建立模型，思考：发生地震时，水是如何出现的？我们来测试一下，观察这个现象是如何发生的。
学生按照手部视频模拟地震，观察水是如何出现的。（注意：将溢出的水倒入量杯，保证水浸湿沙子但不溢出沙子表面即可。）
师：如果在这个沙土上盖房屋，会如何？
学生将模拟房屋的木块贴好对应的贴纸，放在沙子上，模拟房屋，再次摇晃塑料盒，观察房屋此时会出现的现象。
师：根据上一步的测试，请思考，你有什么办法让液化土壤上的房屋更稳固？请说一说你将如何使用木棒、铝瓶盖、双面胶、皮筋这些工具改造房屋结构，让它更稳固？
学生2—4人一组，讨论方案讨论完成后，分别陈述小组的方案。2．验证推测，确定最优模型
师：根据大家的想法，主要有以下几种（例如：增加地基等；教师总结归纳学生方案，将学生的方案类型展示在黑板上）。那接下来我们来使用材料改造你的房屋外部结构，验证你的推测。
学生使用手边材料（皮筋、木棍），改造房屋结构。
师：再次震动模拟地震（注意：不要用劲过大，不要上下晃动，左右晃动）比较一下，你所测试的方案中，哪一个更实用，效果更佳？（提示：学生组装好模型，观察与比较，确定他认为的最优方案。）
3．优化方案，再次测试
师：在这个过程中，如何更合理的使用这些材料呢？结合大家的探索我们再一起看看手部视频中老师是如何操作的。
学生观看手部视频，再次调整自己的方案。
师：再次测试，观察调整后的房屋外部结构，房屋的稳固不仅与外部材质有关，还与什么有关？（提示：结构与房屋的连接方式和位置有关。）
学生将自己设计加固的房屋进行比较，将实验结果记录在实验记录单上。
4．改变实验条件，设置实验变量，收集数据
师：现在请两人一组，房屋改造结构不变，调整地基插入土中的深度，放入后再次摇晃测试，观察现象。学生两人一组，测试如果士壤过少，埋入土壤的深度过浅效果是否依然可以。
5．分析数据，得出结论
师：如何改造的房屋结构更能防震？请将实验结果记录在实验记录单上。学生分析已有实验数据，将实验结果记录在实验记录单上。
6．拓展活动
师：现在我们多人一组，将你的楼房高度增加到尽可能高，而最底部地基不变，再次测试。观察此时地基是否能负担房屋的稳固功能。
学生多人一组，将木块用双面胶叠加增加高度，最终测试地基的稳固还与什么条件有关。
三、分享与讨论（10min）
教师引导学生对以下问题展开讨论，分享自己的观点。1．你想到哪些办法稳固房屋？你是怎么想到的？
2．请结合你的实验结果说一说，哪些情况会影响房屋的稳固？（提示：地基的深度和数量、房屋的高度，都会进一步增强房屋的抗震能力。）
3．如果要在土壤液化带上让房屋更稳固，你要选择哪一种方案，你需要如何去做？
四、实验结论（5min）
师：通过这个实验，请陈述一下你所看到的现象，并解释这个实验现象背后的科学原理。（教师可根据学生分享与讨论的内容，结合以下信息做简要总结。）
总结：
师：土壤液化是指在外力的作用下，原本是固态的土壤变成液态或流质。土壤液化主要出现在分布深度较浅，饱和的疏松细砂、粉土质砂或粘土，且其底部排水较差的地质环境中。通常在外力反覆震荡下（如地震），松散的土壤因受到压缩，内部空隙减小，导致空隙内水压升高，当水压升高至超过土壤内承受的外部压力时，加上水分不能从地底排出，就会产生土壤液化。房屋建筑在这样的地震带上，在外力的作用下，会发生强烈的震荡，楼层断裂，造成财产损失和人员伤亡。通过在房屋中加固地基并控制地基深度和楼层高度，加强房屋的抗震能力，最终让房屋更加稳定，保护人和财产的安全。
（提示：教师可根据师训视频中的实验总结部分，了解本次实验的原理。）
五、拓展与迁移（5min）
教师可利用“科学大讲堂”视频帮助学生拓展本节课相关知识。
师：科学大讲堂中发生了哪些有意思的事情和有趣的实验呢？让我们一起去看看吧。播放科学大讲堂视频。
六、回顾与总结（5min）
师：经过本节课的学习，你得到哪些收获和成长？请将你本节课的实验收获和心得以及还需提高和优化的部分记录在《回顾与总结》表中，并对自己本堂课在科学兴趣、科学实践、科学思维方面的成长给予评价。

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