资源简介

Lesson 16 省力小车
教学内容
凡能够改变力的大小和方向的装置，统称“机械”。利用机械结构既可减轻体力劳动，又能提高工作效率。机械结构带来的省力的感受可以通过测力计来测量比较。真实生活中，路面具有一定的坡度，需要结合机械结构设计整体的省力方案。本节课以“哪种方式运送重物更省力”为问题展开实验，我们通过使用像皮砖，小车模型，测力计等材料，将省力的感受转化为可以比较的科学数据，实验过程中设置物体运送的条件，测试不同运送方式下运送相同的物体所需要的力，比较哪种方式测力计测的度数最小（即为最省力） ，经过建立联想、做出预测、制作模型、验证推测、得出结论等一系列过程，培养学生将生活中的抽象的感受转化为可比较的科学数据的科学探究能力。
教学目标
科学知识：因机械结构带来的省力的感受可以通过测力计来测量比较。
科学探究：以“哪种方式运送重物更省力”为问题展开实验，培养学生将生活中的抽象的感受转化为可比较的科学数据的科学探究能力。
科学应用：滚动与滑动的比较。
跨学科内容：技术（T） ：学会使用固定圈加固车轮位置。
工程（E）：组装可以滑动的车。
数学（M） ：学习读取测力计的度数规则。
教学重点
测试不同运送方式下运送相同的物体所需要的力，比较哪种方式测力计测的度数最小（即为最省力）
教学难点
生活中的抽象的感受转化为可比较的科学数据。
教学准备
解决问题所需要的材料：斜坡纸板、车身、车轴、轮子、固定圈、橡皮筋、羊角钉、橡皮砖。工具包：直尺、小型刻度测力计。
安全提示：本实验中羊角钉为尖锐物品，请学生使用时注意尖锐端不要指向自己或其他学生，避免伤害。在非教师示意实验环节，不可擅自尝试或春食任何实验素材，不可在小组中使用实验物品进行打闹，更，不可将实验用品用于他用，一经发现，老师可没收实验材料，确保学生实验安全。
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：通过观看视频同学们看到了什么现象？ （提示：传送带传送货物）
师：你知道在我们生活中，哪些装置或者设备是为了让人更省力来设计的吗？（提示：车轮、斜坡）
* 实验引入
师：现在要把这个重物从楼梯下运到楼梯上，面前有楼梯，侧面有一个坡，你有哪些办法可以更省力的把它运上来？（提示：学生大胆提出自己的想法，找个有轮子的小车或直接抬上来，找绳子从坡上拖上来）师：如何比较这几种方法究竟哪种更省力呢？只靠感觉科学吗？比如比较天热还是冷我们靠感觉可以吗？ （提示：感觉并不客观，需要有类似于温度计的测量的设备）
今天，我们一起用科学的方式比较哪种方式的运送重物更省力。
二、实验过程（30min）
* 认识材料
师：请取出袋子中的材料，看看它们如何帮助你解决实验问题？
教师带领学生从袋子中取出材料，根据学生水平及实验需要，引导学生初步观察，并了解不同实验材料特征及使用方法。
开始实验
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视频，帮助学生了解操作方法。)
1.建立假设，制作模型
师：在把重物拿上楼梯前，现在我们联系生活，来观察思考一下：如果要将重物从点运到b点，你觉得如何能更省力？（提示：图示见PP,增加轮子后滚动起来会更省力。）
学生观察并联系生活，提出自己的假设。
师：观察材料，你打算用到哪些材料、如何来验证你的推测呢？（提示：要使用一个小车模型，橡皮砖、车轮、测力计等，这一步引导学生自己选择材料，不一定要全面)学生根据材料，选择认为可以用来验证自己推测的材料。
师：根据手部视频（提示：用皮筋将橡皮砖固定在小车模型上，将羊角钉固定在小车的模型上），观察老师如何依次将橡皮砖放在没有增加车轮和增加车轮的小车模型上进行测试，根据老师的示范来完成你的测试。
学生观看手部视频，尝试组装模型。
2.验证推测，确定最优模型
师：从a点到b点，哪种方式更省力？这和你的推测一致吗？（提示：增加车轮后的测试力更小）学生根据测量陈述实验结果，比较与预测是否有差别。
师：在水平的路面上，车轮有什么作用呢？（提示：在水平路面上，车轮的作用可以更省力。）
师：如果现在我们要将重物运送到距离桌面4 m的高处，你有哪些办法？请联系生活说一说你的想法。(提示：可以建立一个有坡度的路面或直接提上去)
学生联系生活建立推测。
师：在有坡度的路面上，车轮依然可以起到省力的作用吗？你认为哪种方式更省力呢？根据实验记录单中的方式，说一说你要如何验证你的推测。
学生依据实验记录单，建立关于哪种方式更省力的假设，并依据前一步的实验选择所需要的实验材料。师：根据手部视频，搭建好斜坡，进行测试，并将实验结果记录在实验记录单上。学生根据手部视频，搭建斜坡进行测试，并将实验结果记录在实验记录单上。师：根据实验记录单的不同方式，哪种方式更省力呢？这与你的推测一致吗？学生根据实验记录单上的数据说明实验结果。
师：通过实验，你得到什么结论？圆形车轮有什么作用？（提示：在有一定坡度以及平地上为重物增加有车轮的结构都可以更省力)
学生根据实验，尝试总结自己得到的结论。
3.改变实验条件，设置实验变量，收集数据
师：有车轮的结构在我们的生活中与路面是分不开的。有一定坡度的路面和平路相比，车轮在哪种路面上更省力？这说明什么？ （提示：在平路上更省力。坡度会增加小车的力）
学生根据上一步实验，得出结论。
师：根据手部视频，现在我们4人一组，当我们改变斜坡高度，测定从底端到顶端的小车需要的力的大小。思考：如何调整路面，让小车到达顶端更省力呢？ （让坡度尽可能平缓。做成z字形）
学生讨论并作出假设。
师：你省力的方案是什么？说一说你的设计依据与结论。（提示：当坡度过陡时，可以通过设计z字形路面，减缓坡度，可以达到省力的作用）
学生四人一组，设计路面，测试并陈述结论。
4.分析实验，得出结论
师：经过本次实验，如果要将重物移动到高处，你要选择哪种方案来完成这个过程？为什么？学生根据实验记录单上的记录结果，分析实验数据得出结论。
5.拓展活动
师：詹天佑的人字形的道路设计。一百年前，詹天佑主持设计修建京张铁路时遇到了很多难题，其中最大的难题就是修筑从南口到八达岭岔道城的关沟段铁路。这段路地势陡，坡度大，最大坡度达33%，即每前进1000米，坡度就上升33米。这样的坡度，火车是不能直接爬上去的。因为，当时火车最高爬坡率只有25%，于是詹天佑借鉴美国高山地区铁路设计，设计出用“长度”换“高度”的“人字形”铁路。详见ppt当中管天佑设计的真实路线，是如何解决生活中实际的问题的。
学生观看资料，了解倍天佑铁路设计的依据。
三、讨论与分享（10min）
教师引导学生对以下问题展开讨论，分享自己的观点。
把重物提升到4厘米高度的过程中，哪种方法最省力？
坡度对于小车运送重物有什么影响？
3，在运送重物时，如果增加坡度，如何综合设计省力方案？
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：通过本节课的学习，我们学习到了利用机械既可减轻体力劳动，又能提高工作效率。在将重物运送到4厘米高度的过程中，直接提是最费力的，而用带轮子的小车是最省力的。在实验中，和平地相比，增加坡度后，运送重物需要的力增加了，坡度越高，小车运送重物需要的力越大，通过调节坡度修建z字形的路面，减小坡度，达到省力的结果。
（提示：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）
—科学大讲堂
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）
教师请学生拿出活动单页，引导学生完成自我反思与评价。
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。(共22张PPT)
省力小车
1.通过观看视频同学们看到了什么现象？
2.你知道在我们生活中，哪些装置或者设备是为了让人更省力来设计的吗？
1.现在要把这个重物从楼梯下运到楼梯上，面前有楼梯，侧面有一个坡，你有哪些办法可以更省力的把它运上来？
2.如何比较这几种方法究竟哪种更省力呢？只靠感觉科学吗？比如比较天热还是冷我们靠感觉可以吗？
今天，我们一起用科学的方式比较哪种方式的运送重物更省力。
车身
车轮
车轴
固定圈
橡皮筋
橡皮砖
羊角钉
斜坡纸板
提示：其中直尺、测力计来自工具包，使用完毕后放回工具包当中。
直尺
测力计
1.哪种方法更省力？
观察思考：如果要将重物从a点运到b点，你觉得如何能更省力？
2.制作模型并测试
观察老师如何依次将橡皮砖放在没有增加车轮和增加车轮的小车模型上进行测试，根据老师的示范来完成你的测试。从a点到b点，哪种方式更省力？这和你的推测一致吗？
在水平的路面上，车轮有什么作用呢？
如果现在我们要将重物运送到距离桌面4cm的高处，你有哪些办法？
3. 哪种方法将物体运送到4厘米高度最省力？
在有坡度的路面上，车轮依然可以起到省力的作用吗？
你认为哪种方式更省力呢？根据实验记录单中的方式，说一说你要如何验证你的推测。
搭建好斜坡，进行测试，并将实验结果记录在实验记录单上。
根据实验记录单的不同方式，哪种方式更省力呢？这与你的推测一致吗？
通过实验，你得到什么结论？圆形车轮有什么作用？
有车轮的结构在我们的生活中与路面是分不开的。有一定坡度的路面和平路相比，车轮在哪种路面上更省力？这说明什么？
4. 让小车更省力
4人一组，增加高度，用木板模拟路面，测定从底端到顶端的小车需要的力的大小。
思考：如何调整路面，让小车到达顶端更省力呢？
5.分析数据，得出结论
说一说：如果要将重物移动到高处，你要选择哪种方案来完成这个过程？为什么？
6.拓展资料
詹天佑的人字形的道路设计。一百年前，詹天佑主持设计修建京张铁路时遇到了很多难题，其中最大的难题就是修筑从南口到八达岭岔道城的关沟段铁路。这段路地势陡，坡度大，最大坡度达33‰，即每前进1000米，坡度就上升33米。这样的坡度，火车是不能直接爬上去的。因为，当时火车最高爬坡率只有25‰，于是詹天佑借鉴美国高山地区铁路设计，设计出用“长度”换“高度”的“人字形”铁路。
1. 把重物提升到4厘米高度的过程中，哪种方法最省力？
2. 坡度对于小车运送重物有什么影响？
3. 在运送重物时，如果增加坡度，如何综合设计省力方案？
通过本节课的学习，我们学习到了利用机械既可减轻体力劳动，又能提高工作效率。在将重物运送到4厘米高度的过程中，直接提是最费力的，而用带轮子的小车是最省力的。在实验中，和平地相比，增加坡度后，运送重物需要的力增加了，坡度越高，小车运送重物需要的力越大，通过调节坡度修建z字形的路面，减小坡度，达到省力的结果。
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！

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