资源简介

第四单元 简单机械
一、单元学习目标
1. 认识杠杆、轮轴、滑轮和斜面四类简单机械，能指出主要结构并列举生产生活中的应用。
2. 知道简单机械能改变力的大小或方向，但省力通常伴随费距离；理解费力杠杆、动力作用在轴上的轮轴等也有速度、距离或操作便利的价值。
3. 能利用模型探究支点、动力点、阻力点位置，轮和轴半径，定滑轮、动滑轮及斜面坡度对用力的影响。
4. 能使用弹簧测力计获得数据，画结构示意图、比较表和受力关系，并依据证据选择合适的简单机械。
5. 在搭建、测量和使用工具中遵守安全规范，认识技术设计是在省力、距离、速度、稳定和成本之间进行权衡。
二、单元活动导图
课时 核心活动 思维发展
第13课第1课时 观察撬动场景→认识杠杆三点→搭建刻度杠杆→改变动力点位置测力 从外形相似走向结构模型；建立距离与用力的因果关系。
第13课第2课时 改变支点与阻力点→分类省力/费力杠杆→分析跷跷板→解释费力工具价值 从“杠杆都省力”走向多种功能；认识省力与省距离的对立统一。
第14课第1课时 观察螺丝刀和方向盘→认识轮轴→比较有无轮的用力→探究轮大小 从转动装置中抽象轮轴结构；用半径关系解释省力。
第14课第2课时 比较动力作用在轮或轴→内六角扳手体验→分类生活轮轴→分析古代轮轴 从单一省力到速度、距离和控制；理解不同用法各有价值。
第15课第1课时 观察升旗装置→认识滑轮构造→比较定滑轮和直接提升→发现改变方向 从“看起来省力”走向实测；区分改变方向和省力。
第15课第2课时 搭建动滑轮→测量用力→比较绳端移动距离→组合滑轮→选择方案 从单个滑轮到系统；用数据理解省力费距离。
第16课第1课时 认识斜面→测直接提升与斜拉→改变斜面长度/高度→分析坡度 从生活坡道走向变量实验；理解斜面越缓通常越省力。
第16课第2课时 纸三角绕铅笔→发现螺纹是变形斜面→分析螺旋千斤顶和盘山路→建构简单机械体系 从平面模型到螺旋迁移；综合选择不同简单机械。
三、单元思辩题（预设答案）
1. 使用简单机械一定省力吗？
预设答案：不一定。定滑轮主要改变力的方向，镊子、钓鱼竿等杠杆可能费力但能省距离、提高速度或便于精细操作。
2. 动力点离支点越远越好，这句话对吗？
预设答案：不完全。距离远通常更省力，但工具会更长、操作空间更大、移动距离更多，还要考虑稳定和使用场景。
3. 用动滑轮省了一半力，是不是也少做了一半事情？
预设答案：不是。通常要拉更长的绳子，理想情况下力和距离相互补偿；实际还要克服摩擦。
4. 斜面越长越省力，为什么楼梯和道路不能无限延长？
预设答案：斜面越长占地、材料、时间和成本越多，设计要在省力与空间、效率、成本之间权衡。
13. 撬重物的窍门
课题 13. 撬重物的窍门 课时 2课时
核心概念 3.物质的运动与相互作用；12.技术、工程与社会；跨学科概念：结构与功能。 学习内容与要求 认识杠杆及支点、动力点、阻力点；探究三点位置与省力关系，分析杠杆工具。
教学目标 科学观念：知道能绕支点转动的硬棒是杠杆，能指出支点、动力点和阻力点；知道杠杆有省力、等力和费力情况。 科学思维：能通过改变动力点、阻力点或支点位置分析用力变化，理解动力臂较长或阻力臂较短通常更省力。 探究实践：能搭建刻度杠杆模型，规范放置垫片或用测力计测量，分析生活工具的结构。 态度责任：能根据任务选择杠杆，认识费力工具的功能价值，注意撬动和重物安全。
重点 识别杠杆三点并用实验发现位置关系与省力的联系。 难点 分析复杂工具的支点和作用点；理解费力杠杆仍可能省距离或便于操作。
教学准备 教师：撬棍、剪刀、镊子、钓鱼竿、跷跷板图片，杠杆模型。 学生：底座、带刻度木条、垫片、钩码、弹簧测力计、三点贴纸、工具图片卡、记录单。
教学思路 第一课时从撬重物抽象杠杆结构，在刻度杠杆上保持重物和支点不变，改变动力点距离，测量用力。第二课时再改变支点或阻力点，分类省力和费力杠杆，分析跷跷板与工具，理解简单机械功能取舍。
核心问题/整合内容 核心问题：杠杆的三点位置怎样影响用力？为什么有些杠杆故意设计成费力？ 整合内容：数学（距离和比例）、劳动工具、体育（跷跷板）、工程设计与安全。
第1课时 认识杠杆三点，探究动力点位置
本课时核心问题：把动力点移得更远，撬起同一重物需要的力怎样变化？
教学环节 教学活动 二次备课
一、观察场景，抽象共同结构 【教师活动与语言】 师：撬石头、开瓶盖、跷跷板有什么共同结构？哪一点相对固定？ 师：请围绕“可绕点转动的硬棒”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：都有硬棒，能绕一个点转动。 生：人用力处、重物处和转动点不同。 【学生活动组织】 在场景图上标出三类位置。 用简化线段替代真实工具。 小组把关键证据记录在“杠杆结构图”中，准备在全班交流。 【设计意图】从具体工具中抽象杠杆模型，建立结构识别。
二、定义三点，建立语言 【教师活动与语言】 师：谁对杠杆施加动力？杠杆克服的阻力来自哪里？三点一定在棒的两端吗？ 师：请围绕“支点、动力点、阻力点”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：动力点是施力位置，阻力点是重物作用位置。 生：三点不一定在两端，要看实际作用。 【学生活动组织】 给三点贴不同颜色标记。 用手势模拟绕支点转动。 小组把关键证据记录在“三点标注卡”中，准备在全班交流。 【设计意图】准确区分作用位置，为变量实验和工具分析奠基。
三、设计测力，控制变量 【教师活动与语言】 师：保持支点和重物不变，只移动动力点，怎样比较用力？ 师：请围绕“动力点离支点的距离”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：在不同刻度挂垫片，记录刚能撬起重物的数量。 生：也可用测力计向下拉，方向要相同。 【学生活动组织】 确定三档动力点距离和判断“刚撬起”的标准。 预测距离与用力。 小组把关键证据记录在“杠杆实验方案”中，准备在全班交流。 【设计意图】把结构位置转化为可测变量，突出公平比较。
四、分组实验，整理规律 【教师活动与语言】 师：垫片数量或测力计示数出现波动时，怎样处理？ 师：请围绕“动力点越远通常越省力”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：重复测量并保持木条水平起始。 生：看总体趋势，不只看一次。 【学生活动组织】 完成三档距离测量。 画“动力点距离—用力”趋势图。 小组把关键证据记录在“杠杆数据表”中，准备在全班交流。 安全提醒：重物和垫片放稳，手不伸到杠杆突然下落区域。 【设计意图】用多组数据建立结构与功能的证据联系。
五、概括解释，迁移撬棍 【教师活动与语言】 师：为什么长撬棍把手常做得很长？支点应靠近重物还是靠近手？ 师：请围绕“省力条件的初步表达”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：手离支点远更省力。 生：支点靠近重物可缩短阻力点到支点距离。 【学生活动组织】 用三点和距离解释撬棍。 为第二课时提出“所有杠杆都省力吗”。 小组把关键证据记录在“撬棍解释卡”中，准备在全班交流。 【设计意图】从实验趋势形成可迁移的关系语言。
第2课时 比较多种杠杆，理解功能取舍
本课时核心问题：费力杠杆为什么仍被广泛使用？
教学环节 教学活动 二次备课
一、改变结构，补充实验 【教师活动与语言】 师：保持动力点不变，移动支点或重物，怎样使杠杆更省力或更费力？ 师：请围绕“支点和阻力点位置”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：支点靠近重物更省力。 生：重物离支点远会更费力。 【学生活动组织】 选择一种变量进行补充测量。 将结果与第一课时合并为关系图。 小组把关键证据记录在“三点关系表”中，准备在全班交流。 【设计意图】从单变量扩展到三点相对位置，形成完整认识。
二、跷跷板问题，应用关系 【教师活动与语言】 师：儿童应坐在哪里才可能翘起成人？成人若向支点移动会怎样？ 师：请围绕“儿童翘起成人”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：儿童要坐离支点更远。 生：成人靠近支点，阻力作用距离变短。 【学生活动组织】 在刻度跷跷板模型上验证。 用距离而非“谁重谁赢”解释。 小组把关键证据记录在“跷跷板方案”中，准备在全班交流。 【设计意图】在真实问题中应用杠杆关系，修正单看重量的判断。
三、工具分类，标注三点 【教师活动与语言】 师：钳子、剪刀、开瓶器、镊子、钓鱼竿和天平分别是什么杠杆？ 师：请围绕“省力、费力与等力”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：实验或制作前先检查材料、明确分工和记录方式；操作中一次只改变一个主要条件，及时记录真实现象。 【预设学生回答】 生：开瓶器和钳子常省力，镊子和钓鱼竿常费力。 生：要先准确找支点、动力点和阻力点。 【学生活动组织】 逐件标三点并比较到支点的距离。 用“省力/费力/等力＋证据”分类。 小组把关键证据记录在“杠杆工具分类表”中，准备在全班交流。 【设计意图】把模型用于复杂工具识别，避免凭感觉分类。
四、体验费力价值 【教师活动与语言】 师：镊子虽然费力，为什么夹小物体方便？钓鱼竿为什么把手移动小、鱼钩移动大？ 师：请围绕“省距离、提速度和精细操作”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：阻力点移动距离更大或速度更快。 生：手部动作容易控制，工具能到达远处。 【学生活动组织】 比较动力点和阻力点移动距离。 列举“费力但有用”的功能。 小组把关键证据记录在“功能取舍表”中，准备在全班交流。 【设计意图】建立省力与省距离的对立统一，理解技术设计多目标。
五、任务选择，安全评价 【教师活动与语言】 师：撬井盖、夹取玻璃碎片、剪粗枝分别应选什么结构？ 师：请围绕“为不同任务选杠杆”先独立思考，再用完整的话说明自己的判断和理由。 师：交流时不仅要说结论，还要指出你依据的现象、数据、结构特征或生活事实。 【预设学生回答】 生：撬井盖用长柄省力杠杆。 生：夹碎片用长镊子便于精细和保持距离。 【学生活动组织】 按安全、力量、距离和精度评价。 提出正确使用和防夹伤规则。 小组把关键证据记录在“杠杆选择卡”中，准备在全班交流。 【设计意图】让学生依据任务需求选择工具而非追求单一省力。
课堂练习
1. 杠杆绕着转动的固定点叫（ ）。A.动力点 B.阻力点 C.支点 D.重心
2. 保持其他条件相同时，动力点离支点越远，通常怎样？
3. 为什么支点靠近重物时较省力？
4. 镊子是费力杠杆，为什么仍然有用？
5. 分析开瓶器时，应先找哪三个位置？
参考答案：1.C；2.需要的动力通常越小；3.缩短了阻力点到支点的距离；4.可省距离、提高操作精度并便于夹取小物体；5.支点、动力点、阻力点。
板书设计 13. 撬重物的窍门 杠杆：绕支点转动的硬棒 三点：支点、动力点、阻力点 通常：动力点离支点远 / 阻力点离支点近→省力 费力杠杆：省距离、速度快、操作方便 技术选择看任务，不只看省力
教学反思

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