资源简介

(共20张PPT)
教科版五年级上册
《工具与技术》
提出和聚焦问题
今天手推车只在有限的场景中使用。人们
改造了轮子、转向装置等，制造出更多灵
活方便的运输车。
许多运输工具都有
转向装置。转向装
置为什么能使车轮
转向？
认 识 轮 轴
观察水龙头和方向盘，它们的结构跟螺丝刀有什么相似之处？
轴
轮
水龙头和方向盘也是由轮和轴组成。轮和轴固定在一起，轮转，轴跟着转。
科学实践
认 识 轮 轴
对于一般的轮轴，其中大的那个圆叫做“轮”,小的圆叫做“轴”。轮和轴连接在一起，并围绕着轴心转动。
轮轴特点
科普知识
认 识 轮 轴
了解轮轴（科普视频）
观察常见的运输工具
说一说它们是如何实现转向的，
哪种转向装置最方便 ？
依靠底部万向轮转向。推拉时，万向轮可以
自由旋转改变滚动方向，从而让整车转向。
它们是如何实现转向的
自行车
依靠车把（轮轴结构）
带动前叉、前轮摆动，
改变前轮朝向实现转向。
汽车
转动方向盘（轮轴）通过
转向连杆机构带动两个前
轮同步偏转，实现转向。
独轮手推车：人左右摆动
推车扶手，改变车轮前进
方向，依靠人力操控实现
转向。
汽车
转动方向盘（轮轴）通过
转向连杆机构带动两个前
轮同步偏转，实现转向。
理由：
- 手推车转向费力，需要很大力气调整车身；自行车转向需要身体配合平衡；
- 汽车利用方向盘（轮轴）省力，搭配机械传动，只用较小力气转动方向盘，就能平稳控制车轮转向，操控轻松、转向稳定。
哪种转向装置最方便。
汽车的转向装置最方便
设计并制作一种转向装置
选用合适的材料，为玩具车的前轮设计、
制作转向装置，让车实现用手控制转向。
制作步骤：
1. 画图设计：参考自行车把手结构，
绘制标注完整的转向设计简图，
核对零件匹配尺寸。
2. 固定前轮：用轴架、螺丝将前轮
车轴装在车身前端。
设计并制作一种转向装置
设计转向装置
1.小组讨论，确定方案
2.画出设计图，标准
材料，尺寸。
3.听取建议，修改设计
设计并制作一种转向装置
设计并制作一种转向装置
根据设计，将方向盘安装在玩具车，
试一试转向是否更便捷了
制作将方向盘
固定在车轴一端。将车轴安装
到玩具车前轮轴架上，确保能
转动。
测试转动方向盘，
看前轮是否随之转向。
我们为玩具车设计的转向装置是如何工作的 ？
转动方向盘：当您用手转动方向盘时，动力开始向下传递。
动力传递：方向盘的转动通过联轴器传递给下方的车轴（或转向连杆）。
带动车轮偏转：车轴将动力传给前轮，使两个前轮围绕轴套（固定点）同步向左或向右偏转。
改变行驶方向：前轮偏转后，与地面产生侧向摩擦力，从而引导玩具车改变前进方向。
简单来说，方向盘转，联轴器带车轴，车轴推车轮，车轮转向。
为什么不需要在独轮车上安装方向盘 ？
方向盘的核心作用是改变前轮（或轮轴）的朝向来引导方向。而独轮车只有一个轮子，无法像汽车那样让轮子左右偏转。
独轮车改变方向主要靠两种方式：
骑乘时：靠骑手身体重心倾斜来转弯（而不是转车轮）。
手推独轮车时：靠双手直接抬起车把、扭转整个车身来改变方向。
因此，独轮车不需要安装方向盘，因为装了也无法控制车轮偏转，反而多此一举。
举例说一说生活中还有哪些轮轴的实际应用。
生活中哪些用具利用了轮轴原理？
每种轮轴有什么特点？在使用时
哪些是在轮上用力？哪些是在轴上用力？
调查轮轴在生活中的应用
扳手的手柄相当于轮，螺丝相当于轴，在轮上用力。
单轮自行车的脚蹬相当于轮，车轴相当于轴，在轮上用力。
调查轮轴在生活中的应用
生活中哪些用具利用了轮轴原理？每种轮轴有什么特点？在使用时哪些是在轮上用力？哪些是在轴上用力？
曲柄摇把是轮，粗原木是轴，辘轳是在轮上用力。
把手是轮， 锁芯是轴。门把手是在轮上用力。
调查轮轴在生活中的应用
内六角扳手是一种轮轴工具，用来拧内六角螺丝的。把长柄作为轮，把短柄作为轴，转动长柄拧螺丝，更省力。反之，费力。
卷笔器的摇柄是轮，铅笔对面的螺母是轴，力用在轮上。
板书设计
给小车安装方向盘
1.结构：方向盘（轮）+ 连接转轴（轴）→轮轴机械
2.原理：轮子越大，转动越省力
3.功能：控制小车左右转向
4.调试要点：转轴留空隙、支架对称防跑偏
布置作业
找一找：生活中
还有哪些地方用
到了轮轴？2.6 给小车安装方向盘 教学设计
一、教材分析
本课属于单元工程实践实操课时，整合轮轴简单机械知识点，聚焦车辆转向系统。课件配套汽车、玩具小车实拍图、分步组装流程图，设置 “无转向小车”“带方向盘小车” 对照测试活动。课程遵循 “原理认知 — 方案设计 — 分步组装 — 测试调试 — 故障优化” 完整工程流程，把轮轴力学理论转化手工实操，承接杠杆、斜面、滑轮理论内容，为单元综合总结课铺垫工程实践基础，重点培养学生组装、测试、故障排查、迭代优化工程能力。
二、学情分析
学生日常乘坐汽车，知道方向盘用来控制转弯，但完全不理解轮轴省力科学原理。手工组装时极易出现转轴螺丝拧死、转向支架左右不对称、前轮卡顿等故障；车辆测试只会直观观察能不能转弯，无法结合轮轴原理解释卡顿、跑偏的内在原因，故障优化方案笼统模糊，需要分步拆解示范、对照测试、原理同步讲解层层突破。
三、四维教学目标
（一）科学观念
明确方向盘属于轮轴类简单机械，轮子直径越大，转动越省力。
掌握小车转向系统完整结构：方向盘、连接转轴、前轮转向支架相互配合，控制行驶方向。
（二）科学思维
对比有无方向盘小车行驶状态，推理转向装置核心作用；根据行驶故障反向推导结构问题，形成问题分析思维。
（三）探究实践
能严格按照组装流程分步搭建带转向小车模型。
完成直行、转弯实地测试，自主排查卡顿、跑偏故障并调整优化。
（四）态度责任
了解车辆工程设计逻辑，培养细心组装、反复调试、精益求精的工程实践习惯。
四、教学重点、教学难点
重点：理解轮轴省力原理，规范完成转向小车全套组装。
难点：结合轮轴知识排查卡顿、跑偏故障，针对性优化结构。
五、课堂教学准备
教师教具
成品转向小车、分步组装 PPT 示意图、轮轴结构拆解图、故障案例展板。
学生学具（每组一套）
塑料车架、可转向前轮组件、方向盘、连接转轴、螺丝、螺丝刀、平整测试跑道、组装记录单。
六、超详细教学过程
环节一：生活情境导入
课件出示家用小轿车图片，教师提问：汽车行驶过程中，我们依靠哪个部件控制左右转弯？
学生集体回答方向盘，教师继续追问：小小的方向盘为什么能轻松转动沉重车头？背后藏着轮轴机械原理，引出本节课主题《给小车安装方向盘》，板书课题。
环节二：新知讲解 —— 轮轴原理
出示轮轴拆解示意图，定义：由大圆形 “轮” 和中心细 “轴” 固定组合的简单机械叫做轮轴。
原理精讲：转动大轮带动中心轴同步运转，轮的直径越大，转动需要的力气越小，操作越省力。
对应方向盘：方向盘是大轮，连接前轮的金属杆是轴，依靠轮轴省力特性，轻松控制前轮转向。
小组举例：生活中还有哪些轮类工具运用轮轴？（门把手、水龙头）
环节三：分步组装实操
教师分步完整示范组装，每一步停顿讲解操作要点：
① 固定底座车架：将底盘零件对齐卡扣拼接，保证左右完全对称，防止后期跑偏；
② 安装前轮转向支架：支架卡槽对准底盘前端预留孔，轻卡固定，不大力挤压变形；
③ 穿入连接转轴：转轴穿过支架中心孔洞，预留微小空隙，避免卡死；
④ 外侧安装方向盘：转轴末端锁紧方向盘螺丝，螺丝不能完全拧死，保留活动余量；
同步强调操作规范：螺丝刀轻拧，塑料零件避免用力折断，组装全程保持车架对称。
学生分组同步组装，教师巡回逐组查看，及时纠正支架歪斜、转轴锁死等错误操作。
对照测试第一组：不安装方向盘的简易小车，推动后只能直线前进，无法完成转弯动作；
对照测试第二组：组装完整带方向盘小车，转动把手前轮同步左右偏转，顺利转弯。
环节四：故障研讨与优化
收集各组组装后出现的典型问题：转向卡顿、行驶跑偏、方向盘松动。
分组分析故障成因，自主制定调整方案：
① 卡顿：转轴螺丝拧太紧→松开螺丝，预留活动间隙；
② 跑偏：转向支架左右不对称→校正支架，对齐底盘中心；
③ 方向盘松动：转轴螺丝未锁紧→适度拧紧固定。
研讨提问：为什么汽车方向盘设计成大圆形？结合轮轴原理作答。
小组微调优化小车，再次上跑道测试转弯效果。
环节五：课堂小结
梳理轮轴省力核心原理、小车转向完整结构、组装调试关键要点，回顾本节课工程实践流程。
七、规整板书设计
2.6 给小车安装方向盘
结构：方向盘（轮）+ 连接转轴（轴）→轮轴机械
原理：轮子越大，转动越省力
功能：控制小车左右转向
调试要点：转轴留空隙、支架对称防跑偏
八
九、教学反思
本课结合学生熟悉汽车的生活经验，以轮轴理论搭配完整组装实操为主线，学生动手参与热情很高，有无方向盘对照测试直观展现转向装置作用。课堂短板突出：大量小组组装时转轴螺丝锁死，造成转向卡顿，调试占用大量课堂时间；多数学生能说出方向盘作用，但不能完整、规范表述轮轴省力原理。后续教学课前提前展示转轴松紧标准示范，增加简易轮轴教具辅助原理讲解，预留充足小组调试时间，提升学生故障排查与原理表达能力。《给小车安装方向盘》第一课时
无声试讲逐字稿
（提示：逐字稿仅为参考，自己的发挥和创新思路才是最重要的）
师：同学们，大家看屏幕上这台老式运输车，它和我们平时见到的独轮手推车有什么不一样？ 生：它多了一个圆圆的方向盘，前面有两个轮子，能拐弯。 师：观察得非常仔细！课本上告诉我们，最原始的手推车只能在很小的场景里使用，转向特别不方便。后来人们对手推车进行改造，升级了轮子、加上专门的转向装置，才做出了汽车、自行车这类灵活好操控的运输车。 师：那大家有没有思考过一个核心问题 —— 各种各样运输工具上的转向装置，到底是靠什么原理，才能控制车轮改变前进方向呢？今天这节课，我们就一起解开这个谜题，学习轮轴知识，亲手给小车安装方向盘。
（出示平板手推车、汽车底盘结构图）
师：我们生活里平板手推车、自行车、汽车、手推车全都配有转向装置，老师现在抛出本节课第一个探究问题：转向装置为什么能让车轮自由转向？ 师：要弄懂这个问题，我们先从最简单的工具入手观察。大家看屏幕上的水龙头、汽车方向盘，再想一想我们平时用的螺丝刀，它们三者的结构藏着一个相同的机械结构，谁能发现共同点？ 生 1：水龙头有大把手、细杆子；方向盘是大圆、中间一根杆；螺丝刀手柄粗、刀杆细。 生 2：它们都是一个大圆连着一根小圆杆，转动大圆，里面的杆会跟着一起转。
师：大家发现的这个结构，在科学里叫做轮轴。我们一起来看课本标准定义：由较大的 “轮” 和较小的 “轴” 固定组合在一起，能围绕同一个中心点同步转动的简单机械，就是轮轴。 师：我们拆分来看方向盘（出示标注轮、轴的方向盘资料图）：外面大大的圆环是轮，中间垂直向下的细金属杆是轴；转动方向盘这个 “轮”，下方的轴会跟着同步旋转。水龙头同理，顶部开关把手是轮，连接水管的细杆是轴。
师：补充小知识：汽车方向盘、自行车车把、轮船舵盘，全部都是利用轮轴制作的转向装置。老师给大家播放一段科普短视频，直观看一看轮轴在船舵上的运用。（播放轮轴科普视频）
2. 轮轴省力特点
师：大家思考，为什么汽车、货车都要做很大的方向盘？轮轴有什么神奇作用？ 生：大方向盘转起来更轻松，不用费很大力气。 师：总结规律：在轮上用力带动轴转动时，轮越大，越省力。汽车方向盘就是利用这个特点，驾驶员只用很小的力气转动大轮，就能带动下方的轴控制车轮，实现轻松转向。
四、探究活动：四种运输工具转向原理对比
（出示四种工具：四轮平板手推车、自行车、独轮手推车、家用汽车）
师：现在我们分组讨论，分别说一说这四种工具分别依靠什么结构实现转向，等下请小组代表分享。
四轮平板手推车 小组代表 1：平板车底部装了万向轮，不需要轮轴。推拉车子时，万向轮可以 360° 自由旋转，直接改变车子前进方向。缺点是转向不稳定，推重物时很难控制。
独轮手推车 小组代表 2：独轮车只有单个前轮，没有方向盘。我们靠双手左右摆动扶手，直接扭转车身带动前轮转向，全程靠人力控制，装重物后转向非常费力。
自行车 小组代表 3：自行车的车把是轮轴结构。我们转动车把（轮），中间连接的轴带动前叉摆动，前轮跟着偏转完成转向；骑车时还要配合身体平衡，单手操控不方便。
家用汽车 小组代表 4：汽车的方向盘是大型轮轴。转动方向盘（轮），轴通过连杆机械结构，同步带动两个前轮一起偏转，转向稳定、省力，双手轻轻转动就能控制方向。
师：那大家对比四种转向装置，哪一种使用起来最方便？说出你的理由。 生：汽车方向盘的转向装置最好用。理由：手推车转向费力；自行车需要身体平衡；独轮车承重后很难拐弯；汽车依靠轮轴省力，搭配机械传动，力气很小就能平稳控制车轮，转向稳定又轻松。
五、科学实践：设计并制作玩具车转向装置
1. 认识制作材料（出示材料图）
师：接下来进入实践环节，我们要给玩具小车设计、安装方向盘转向装置。先认识桌上全部材料：方向盘、车轮、轴架、联轴器、轴套、车轴、螺丝、螺母、铝丝、尖嘴钳、螺丝刀、塑料玩具车底盘。
2. 小组设计环节
师：第一步，小组讨论设计方案，参考自行车车把的轮轴结构，填写《玩具车转向装置设计简图记录单》，表格分为两栏：所需材料、手绘设计图，图纸上要标注零件名称、尺寸。 师：设计注意要点：第一，所有零件尺寸要匹配玩具车；第二，图纸标注清晰，方便后续制作；第三，听完其他小组建议，修改完善自己的设计。（学生小组讨论、画图 5 分钟，教师巡视指导）
3. 分步制作流程讲解
师：设计完成，我们按照这几步动手组装： ① 固定前轮：拿出轴架、螺丝，把前轮车轴安装在玩具车身最前端，保证前轮可以左右摆动； ② 安装方向盘轮轴：用联轴器把方向盘和垂直转向轴连接牢固，将转向轴穿入车身预留孔洞； ③ 连接传动结构：用铝丝 / 轴套连接转向轴和前轮车轴，确保转动方向盘时，力可以传递到前轮； ④ 加固零件：螺丝搭配螺母拧紧，防止零件松动脱落。
4. 测试与观察思考
师：全部组装完成后，大家拿起小车转动方向盘测试，观察前轮是否同步左右偏转。同时思考两个探究问题：
我们制作的转向装置里，哪一部分是轮？哪一部分是轴？ 预设生：方向盘外圈是轮，下方连接的金属竖杆是轴。
如果更换长短不同的车轴，转向使用效果会有什么区别？ 预设生：车轴越长，方向盘转动一圈，前轮偏转角度更大，转弯更灵活；车轴太短，转向幅度很小，拐弯困难。
5. 装置工作原理总结
师：谁能完整说一说我们自制的转向装置是怎么工作的？ 生：用手转动方向盘（轮），动力通过联轴器传递给下方的轴；轴带动连接前轮的连杆，推动两个前轮同步向左、向右偏转；前轮改变角度后，和地面产生摩擦力，小车就改变前进方向。 师：总结一句话：方向盘转动→轴传递动力→前轮偏转→小车转向。
六、拓展思考：为什么独轮手推车不用装方向盘？
师：我们刚给四轮小车做好了方向盘，那大家想一想，独轮手推车只靠一个轮子，不需要安装方向盘，是什么原因？ 生 1：独轮车只有一个轮子，没有办法像汽车一样让两个前轮同步偏转。 生 2：推独轮车时，我们直接掰动扶手就能改变方向；就算是人骑独轮车，靠身体倾斜重心就能转弯，不需要轮轴方向盘。 师：补充完整：方向盘的作用是通过轮轴控制多组车轮同步偏转，独轮车只有单个车轮，无法实现同步偏转结构；它依靠人力扭转车身、重心偏移完成转向，加装方向盘不仅没用，还会增加重量、阻碍操作。
七、拓展延伸：生活里其他轮轴应用
（出示螺丝刀、水龙头、自行车牙盘、扳手、门把手、辘轳图片）
师：轮轴不只是用在车辆转向装置，生活里随处可见，我们分组分类梳理，区分轮上用力和轴上用力两种情况：
螺丝刀：手柄是轮，金属刀杆是轴，手握手柄（轮）用力，省力拧螺丝；
水龙头：顶部开关把手是轮，内部阀杆是轴，在轮上用力；
活动扳手：长长的手柄是轮，卡住螺丝的卡口是轴，轮上用力；
自行车脚踏牙盘：脚踏板区域是轮，中间转轴是轴，脚踩轮带动车轮；
门把手：圆形把手是轮，门锁芯是轴，推门把手（轮）开门；
水井辘轳：手摇曲柄是轮，缠绕绳子的原木是轴，摇动手柄省力提水。
师：统一规律：以上工具全部是在轮上施加力，利用大轮带动小轴，达到省力的效果；生活中也有少数工具是轴带动轮，费力但速度更快，比如自行车后轮。
八、课堂小结 + 作业
课堂小结
师：我们今天整节课梳理一下核心知识点：
简单机械轮轴：大轮 + 小轴固定同轴转动，轮上用力更省力；
汽车方向盘、自行车车把都属于轮轴式转向装置，能轻松控制车辆转向；
不同运输车转向方式不同：万向轮、人力扭转、轮轴传动，其中汽车轮轴转向最便捷；
动手制作玩具车转向装置，理解轮轴传递动力、控制车轮偏转的完整工作过程。
课后作业
找一找：生活中还有哪些地方用到了轮轴？。
师：今天课就上到这里，下课！

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