资源简介

14.《拧螺丝的学问》教学设计
核心概念： 4.能的转化与能量守恒 12.技术、工程与社会
跨学科概念：稳定与变化、系统与模型
物质与能量、结构与功能
内容要求:
4.1②知道简单机械轮轴在生产生活中的应用。
12.2③知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计制作可以提高效率的作品。
教材分析：
本课是“简单机械”单元第2课，承接《撬重物的窍门》杠杆知识，聚焦轮轴这种简单机械展开探究。教材按照生活感知→概念建立→实验探究→区分应用→拓展迁移逻辑编排：首先借助螺丝刀拧螺丝、汽车方向盘等生活物品引出轮轴概念，识别轮与轴结构；接着对比粗柄、细柄螺丝刀拧螺丝的用力差异，通过分组实验探究轮轴省力规律，明确力作用在轮、轴上的不同效果；随后利用内六角扳手、竹蜻蜓、石磨等实例辨析动力作用位置，区分两类轮轴的作用优势；最后阅读《天工开物》记载的古代轮轴工具辘轳、飏扇，观察自行车脚踏结构分析轮轴应用。本课既是杠杆知识的延伸，也为后续滑轮、斜面学习搭建方法框架，帮助学生建立简单机械的知识体系，体会古代劳动人民的技术智慧。
学情分析：
五年级学生在生活中见过螺丝刀、水龙头、门把手等轮轴工具，有拧螺丝、拧水龙头的生活体验，但不知道这类物品属于轮轴，难以区分结构里的“轮”与“轴”。学生能够动手完成对比实验，可在记录轮轴拉力数据、归纳省力规律时，概括能力不足，容易混淆“轮上用力省力、轴上用力费力”的原理；对于动力作用在轴上的轮轴作用认知模糊，容易形成“轮轴一定省力”的片面认知。学生对古代机械工具了解较少，联系生活解释轮轴应用的能力有待锻炼，教学中依托实物操作、对比实验、生活辨析，纠正片面认知，落实探究能力培养。
学习目标：
1.科学观念：认识轮轴结构，知道轮上用力省力、轴上用力费力，了解生活中轮轴的不同应用。
2.科学思维：能根据实验现象对比分析，归纳轮轴省力规律，能辨析不同轮轴工具的工作原理。
3.探究实践：能规范完成轮轴对比实验，观察、记录实验数据，总结实验结论。
4.态度责任：感受轮轴在生活中的价值，体会古代劳动人民的发明智慧，乐于探究简单机械奥秘。
重点与难点：
重点：认识轮轴结构，掌握轮轴省力规律，辨别生活中的轮轴。难点：理解费力轮轴的作用与生活应用价值。
教法与学法：
教法：情境导入法、实验探究法、对比分析法、启发讲授法
学法：自主学习、合作探究
教学准备：
教师准备：课件、粗细手柄螺丝刀、螺丝、木板、轮轴实验套装、钩码、弹簧测力计、轮轴生活及古代工具图片。
学生准备：实验器材、实验记录单、铅笔。
教学课时：1课时（40分钟）
教学过程：
教学环节 教学活动 设计意图
情境导入发现思维 1.实物小游戏：出示两把手柄粗细不一样的螺丝刀，请两名学生上台，使用粗细不同螺丝刀拧同一颗螺丝，说说拧动时用力大小的感受。2.提问引导：同样一颗螺丝，为什么粗手柄拧起来更省力？螺丝刀藏着什么机械秘密？引出课题并板书课题。3.出示方向盘图片，对比方向盘和螺丝刀结构，有什么相同点，学生交流。 采用实操小游戏导入，用真实体验制造认知冲突，跳出单纯图片导入的模式；引导学生关注工具结构差异，激发探究欲望。
探究活动发展思维 活动一：认识轮轴结构1.学习轮轴定义：像螺丝刀、汽车方向盘这样，轮和轴相对固定，轮转动时轴一起转动的装置叫作轮轴。2.识别结构：区分轮（外围大圆盘）、轴（中心细杆）3.依次出示门把手、水龙头、卷笔刀、自行车车把、活动扳手图片，学生小组讨论，找出物品当中的轮与轴，尝试用笔描绘轮转动轨迹。4.学生交流汇报：每样物品哪里是轮、哪里是轴，教师补充订正。5..思考讨论：轮轴为什么能帮我们省力？活动二：探究轮轴省力的秘密1.过渡提问：粗柄螺丝刀省力是不是和轮轴结构有关系？轮轴省力有什么规律？2.对比体验：观察粗细螺丝刀拧螺丝，猜想轮越大越省力。3.分组实验①：轴上挂钩码，在轮上用弹簧测力计拉动提起钩码，记录拉力读数。4.分组实验②：轮上挂上相同钩码，在轴上用弹簧测力计拉动提起钩码，记录拉力读数。5.各组展示实验数据，对比两组拉力大小，交流实验发现。6.师生小结：力作用在轮上省力；力作用在轴上费力。 从典型工具到生活实例，由浅入深识别轮轴结构，把抽象概念具象化，建立轮轴直观模型。采用对照实验，完整经历猜想-操作-记录-归纳探究流程，依托真实数据得出规律，训练定量实验意识，破除“工具一定省力” 的惯性思维，培养证据意识。
应用新知提升思维 活动三：辨析轮轴的生活应用，拓展古代轮轴1.动手体验：拿出内六角扳手，用手握扳手远端（大轮）与手握靠近螺丝处（小轮）两种握法拧螺丝，说一说哪种方法省力。2.图片辨析：观察、陀螺、石磨、轮胎扳手、风车、旋转木马，小组判断物品动力作用在轮上还是轴上，填写标注。3.小组交流分享，达成共识。4.思辨交流：动力作用在轴上是费力的，为什么竹蜻蜓、陀螺还要这样设计？说一说动力作用在轴上的轮轴有什么好处。5.阅读史料：阅读课本 “古代的轮轴” 材料，了解辘轳、飏扇，说一说古代轮轴给古人生产带来哪些便利。6.实践观察：踩动自行车脚踏板，找到自行车上的轮轴，判断动力作用位置，分析这样设计的优点。 跳出机械刷题式应用，设置思辨问题，引导学生辩证看待 “费力轮轴” 的价值，实现思维进阶；结合古代机械史料渗透传统文化，联系自行车真实生活场景，完成知识迁移，落实工程应用思维。
课堂总结布置作业 1.全课总结，学生畅谈收获。2.布置作业,寻找家里三种轮轴工具，标注轮与轴。 帮助学生内化思维成果，实现从动手探究到动脑概括的思维提升，落实教学评一体化，便于检测学生当堂掌握情况，为后续生活应用做好理论铺垫。
课堂练习 判断题1.螺丝刀拧螺丝省力，是利用轮轴原理，手柄相当于轴，金属杆相当于轮。（ ）2.轴的大小固定不变，轮越大，转动时越省力，但移动距离会变长。（ ）3.所有轮轴工具使用时都一定能够省力。（ ）4.用粗细不同的螺丝刀拧同一颗生锈螺丝，粗手柄螺丝刀更容易拧动。（ ）二、选择题1.使用两把杆身粗细一样、手柄直径不同的螺丝刀拧相同螺丝，下面说法正确的是（ ）。A.手柄细的省力，转动一圈移动距离更大B.手柄粗的省力，转动一圈移动距离更大C.手柄粗的省力，转动一圈移动距离更小D.省力情况一样，移动距离没有区别2.下列轮轴使用方式，属于费力轮轴的是（ ）。A.方向盘控制转向B.用螺丝刀拧螺丝C.手直接转动轴带动轮工作D.转动自来水龙头开关3.关于轮轴，下列理解符合课本知识的是（ ）。A.轮一定是圆形的部件B.轮轴是由轮和轴固定在一起转动的简单机械C.只要是轮轴，轮直径必须大于轴直径D.轮和轴可以分开独立转动4.拧一颗很紧的螺丝，手边只有一把细手柄螺丝刀，可行省力办法是（ ）。A.用力更快地旋转螺丝刀B.在螺丝刀手柄上加一根套管，增大轮的直径C.用力向下压紧螺丝刀旋转D.使劲左右晃动螺丝三、思考题使用同样大小的力，想要拧动生锈很紧的螺丝，选择粗手柄还是细手柄螺丝刀，请说明理由。四、创新拓展题生活中人们设计出动力作用在轴上的轮轴，费力却依然广泛使用，请举出一个例子，说一说费力设计的好处。
板书设计 14. 拧螺丝的学问轮轴：轮 + 轴，一起转动规律：轮越大越省力生活应用：螺丝刀、门把手、水龙头古代轮轴：辘轳、飏扇（提升生产效率）
教学反思

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