资源简介

大象版科学五年级上册 第一单元《简单机械》4 轮轴 教学设计
单元 《简单机械》 课题 4 轮轴 课时 1
核心 概念 能的转化与能量守恒 学习内容 4.1能的形式、转移与转化
内容要求 4.1.2 知道简单机械(杠杆、滑轮、轮轴、斜面)及其在生产生活中的应用。
教学分析 在生活中，轮轴这种简单机械的使用事例还是比较多的，只是学生不知道而已，并且生活中的轮轴有一些变形。所以本课教学先探究典型的轮轴，然后再向变形轮轴过渡。 本课是在学生认识简单机械滑轮之后，以汽车方向盘这一常见物体为切入点，引出探究轮轴的作用。教学中先认识轮轴的结构，之后出示实验材料，精心设计探究活动，让学生分别探究在“轮带动轴”和“轴带动轮”两种不同方式下，通过轮轴作用实验搜集证据，对数据进行比较分析，归纳得出轮轴作用的规律。最后辨识生活中的轮轴装置，分析其类型与作用。 在日常生活中学生对汽车方向盘、水龙头、门把手等使用轮轴的装置并不陌生，但是他们不清楚这是应用轮轴原理的产品。杠杆和滑轮教学中学生设计实验、分析数据等能力为本节课探究轮轴作用、归纳总结得出实验结论奠定了坚实的基础。
教学目标 科学观念（对客观事物的总体认识） 科学思维（对客观事物的认识方式） 探究实践（科学探究能力 技术与工程实践能力 自主学习能力） 态度责任（科学态度 社会责任）
科学观念 借助汽车模型知道轮轴是常见的简单机械。了解轮轴的类型及其各自因结构不同而形成的不同作用。 科学思维 阅读资料或观看视频收集信息，提出关于轮轴作用的问题与假设，通过实验收集证据，运用比较与分类、归纳推理等思维方法分析数据得出结论，并通过演绎推理分析生活中的轮轴工具。 探究实践 学生将会对事物的结构、功能、变化及相互关系产生科学探究的兴趣，能接受别人的批评意见、反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。 态度责任 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
教学 重点 阅读资料或观看视频收集信息，提出关于轮轴作用的问题与假设，通过实验收集证据，运用比较与分类、归纳推理等思维方法分析数据得出结论，并通过演绎推理分析生活中的轮轴工具。
教学 难点 了解轮轴的类型及其各自因结构不同而形成的不同作用。
教学 准备 教师：多媒体课件、生活中的轮轴实例图片或视频。 学生：轮轴模型、线绳、钩码、弹簧测力计、记录表等。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图 教学提醒与备注
一、问题与假设（3~5分） 师：同学们，在我们丰富多彩的生活中，有许多看似平常却暗藏科学奥秘的物品，它们能巧妙地帮助我们轻松完成各种任务。让我们来看一段视频，思考汽车是如何完成转弯的？ 生1：通过方向盘完成转弯，手握方向盘，方向盘下面连接着轴。 生2：转动方向盘其实就是为了让下面的轴也跟着转起来。轴一转，就能带动连着的连接杆和车轮转动，汽车就能顺利转弯了。 生3：汽车那么重，但是转动方向盘就能轻松拐弯，所以我认为使用方向盘肯定能省力…… 师：同学们都提到了方向盘，让我们观察汽车的方向盘（出示模型），它由哪几个部分组成？推测它在工作时起到了什么作用？ 生：手握的大圆相当于方向盘，下面连接着轴，方向盘带动着轴转动，省力。 生：方向盘与轴是连接在一起的，所以方向盘才能带着轴转。 师：像汽车方向盘这样由一个轮和一个轴组成的装置叫轮轴，轮轴也是一种简单机械。轮轴的轮和轴固定在同一轴线上，能共同转动。方向盘这样的轮轴真的省力吗？今天我们就来研究一下。 【设计意图】 从学生熟悉的生活场景出发，创设真实的问题情境，引导学生说出方向盘转动起来带动汽车转弯，激发学生的好奇心和探究欲望。 若学生描述汽车转弯时，没提到省力，教师可以引导：汽车体积如此庞大，如果没有方向盘，转弯容易吗？有了方向盘呢？
二、探究与结论（25~30分钟） 师：大家看这些材料（PPT出示实验材料：轮轴模型、线、弹簧测力计、钩码），怎样用这些材料进行实验呢？ 生：模型中大的圆相当于方向盘的轮，小的圆相当于方向盘的轴；用线将轮和轴连接起来；在轮的一端拉动弹簧测力计，相当于转动方向盘的力，在轴的一端悬挂钩码，钩码相当于轴下端连接着的连接杆、车轮等物体的力。 师：为了便于大家看，你们可以在这个放大的轮轴模型上演示，谁来操作一下。 （预设情况：将线放在轮和轴的凹槽里，用线将轮和轴连接起来，缠绕的方向要相反；要缠绕两圈；在轮的一端放弹簧测力计，轴的一端悬挂钩码） 师：怎样知道是否省力呢？ 生：直接提起重物的力，与在轴上挂相同重物用轮带动轴所用的力相比较，如果轮带轴所用的力比直接提起的力小，说明省力；反之费力。 师：你的表达很有逻辑。大家想一想，如果在轴上用力，用轴带动轮转动会怎样呢？ 生1：也会省力。 生2：可能不省力。 师：到底是怎样的呢？我们可以通过实验亲自验证，并将实验的情况记录在记录单上。 师：实验前先想一想，实验时需要注意什么？ 生1：我认为大家要分工明确。 生2：弹簧测力计使用前要归“0”位，测力时要匀速拉动并读数。 生3：我认为要多做几次实验，减小误差。 （学生分组进行实验，教师巡视指导） 师：哪个小组先来汇报轮带动轴转动的研究情况。 生：在轮上挂1个钩码，直接提起时用0.5牛的力，用轮带动轴时用0.25牛的力；在轮上挂2个钩码，直接提起时用1.0牛的力，用轮带动轴时用0.5牛的力；在轮上挂3个钩码，直接提起时用1.5牛的力，用轮带动轴时用0.75牛的力；说明用轮带动轴转动时省力。 师：其他组呢？ （再请2个组简要汇报） 师：看来用轮带动轴转动时是省力的。那么轴带动轮转动呢，哪个组来汇报研究情况。 生：在轮上挂1个钩码，直接提起时用0.5牛的力，用轴带动轮时用1.0牛的力；在轮上挂2个钩码，直接提起时用1.0牛的力，用轴带动轮时用2.0牛的力；在轮上挂3个钩码，直接提起时用1.5牛的力，用轴带动轮时用3.0牛的力；说明用轴带动轮转动时费力。 师：其他组呢？ （请2个组简要汇报） 师：同学们通过自己的努力，成功探究出了轮轴用轮带动轴转动时，轮轴省力；用轴带动轮转动时，轮轴费力，证实了你们的观点，真了不起。 【设计意图】 学生经历提出问题、作出假设、设计实验、操作实验、收集数据、分析数据和得出结论这一完整的科学探究过程，全面提升学生的科学探究能力。 设计实验方案时，轮轴模型、教师手中的放大版轮轴模型、线、弹簧测力计、钩码的作用（与方向盘的关联）要让学生说充分。
三、反思与评价（5分钟） 师：在探究轮轴作用的实验中，我们分别探究了轮带动轴和轴带动轮的用力大小随所悬挂的钩码数量变化而变化。如果用数值来描述轮轴的作用，我们可以怎样描述探究结论？ 生1：我发现用轮带动轴提起重物，物体重0.5牛时， 拉力是0.25牛；物体重1牛时，拉力是0.5牛，所以对这个轮轴我们可以归纳总结出结论是轮带动轴转动可以省力，而且是省一半的力。 生2：若用轴带动轮提起重物，物体重 0.5 牛时，拉力是1牛；物体重1牛时，拉力是2牛，所以对这个轮轴我们可以归纳总结出结论是轴带动轮转动是费力的，而且是费一倍的力。 【设计意图】 用数值描述探究结论，进一步培养学生对实验数据的分析和归纳总结的能力，鼓励学生深入思考现象背后的本质原因，培养学生的逻辑思维和批判性思维能力。 在解释轮轴省力、费力的原因时，若学生没有说出杠杆原理，教师可引导：这个和我们前面学习的内容有联系吗 使用杠杆工作时，如果支点到动力点的距离大于支点到阻力点的距离，所用的动力会小于阻力，也就是省力，轮轴上哪个位置是支点，哪个地方是动力点，哪个地方是阻力点呢？
四、应用与迁移（3分钟） 师：在我们的生活中，轮轴装置随处可见。请同学们仔细观察大屏幕上展示的这些物品，认真思考并找出其中哪些用到了轮轴原理，同时判断它们是省力还是费力的。下面开始交流。 （学生根据物品自由交流） 师：通过今天的学习，我们不仅深入了解了轮轴的作用，还学会了运用所学知识分析生活中常见物品的工作原理。这个单元的后面，我们还将继续学习简单机械的内容。希望同学们也像今天这样，保持一颗善于观察、勤于思考的心，去发现更多有趣的科学现象，探索其中的科学奥秘。 【设计意图】 运用所学的轮轴知识分析生活中的常见物品，进一步巩固学生对轮轴概念和作用的理解。 在学生讨论时为学生准备物品图片，汇报时准备实物供学生演示讲解。
五、板书设计
教学反思 在本节课的教学中，实验记录表的呈现和运用成为测评学生科学精神与探究知识、技能的良好载体。以此作为评价依据，不仅能反映学生实事求是的科学精神，也能够看出学生预测、观察、描述、记录实验结果、从实验结果中得出结论的情况。
指导点评 1.利用自制教具，解决教学重难点 本教学设计将教学的知识目标定位在帮学生理解轮轴是什么，它具有什么特点。 由于配套的实验器材不能满足教学的需要，所以教师设计并制作了演示教具。例如，驾驶模型的方向盘。利用自制教具演示实验，学生可以很清楚地看到轮带动轴和轴带动轮转动是怎样进行实验的，很好地解决了教学重难点。 2.从生活引入，感知科学概念 老师在设计这节课时，让学生从实际生活中找到应用轮轴的地方，并利用一段驾驶员开汽车的视频，让学生知道汽车实现转弯靠的是方向盘。老师再利用自制的模拟驾驶器，让学生做模拟驾驶的活动，在活动中感受驾驶器的方向盘相当于轮，而下面的传动轴相当于轴，知道它是一种轮带动轴运动的机械，由此推想、认识轮轴有省力作用。这样就将生活中看到的现象很好地迁移到课堂中了。 在进行探究轮轴作用活动时，学生通过演示实验知道怎样操作后，各研究小组再进行轮带轴和轴带轮的实验，学生们通过交流实验现象，归纳总结出轮轴作用的结论。 可以说，在整个活动中，轮轴作用等知识的学习是学生自己在探究活动中亲身体验、自悟自得、自行获取的，这个知识才是一个真正内化的知识，同时，学生的观察能力、分析能力也得到了强化与提升。

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