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苏科版科学五年级上册（2026新版）第五单元《仿生》
第18课《蛋壳与薄壳结构》教案
一、教学核心素养目标
1.科学观念目标：知道外形为弧形的建筑结构叫做拱；拱可以把受到的压力向两侧分解传递，两侧有坚实基础时承重能力更强；蛋壳曲面由无数拱组合而成，工程师受蛋壳启发发明薄壳结构；薄壳结构用料少、抗压能力强；能识别生活、建筑中的拱结构与薄壳结构，了解安全头盔是薄壳结构，具有保护作用。
2.科学思维目标：通过平桥、拱桥承重对比实验，对比分析数据，推理拱形承重更强的原因；观察蛋壳曲面，建立拱与薄壳结构之间的联系；能画出压力传递方向，理解力学分散原理；体会仿生思路：观察生物结构，研究受力特点，应用到工程建筑，形成结构仿生的工程思维。
3.探究实践目标：能够完成平桥与拱桥的模拟承重实验，记录能够承载的木块数量，画出桥面受压后的形状变化；体验握鸡蛋、四枚鸡蛋承压实验，观察蛋壳受力特点；小组合作规范操作实验器材，观察、记录实验现象，用箭头标注拱的压力分解方向。
4.态度责任目标：感受古代工匠建造赵州桥的智慧，体会仿生技术在建筑、生活用品中的巨大价值；认识安全头盔的保护作用，树立安全防护意识；实验中严谨认真，尊重实验现象，乐于观察身边弧形、薄壳类物品。
二、教学重难点
1.教学重点：认识拱结构，知道拱形承重能力更强；了解蛋壳与薄壳结构的特点，识别建筑与生活用品中的拱、薄壳结构。
2.教学难点：理解拱能够将压力向两侧分解；理解蛋壳曲面是多个拱形组合，压力可以分散到壳体各处，掌握薄壳结构的仿生原理。
三、教学准备
1.教师准备：生鸡蛋、瓶盖、平板、A4纸、小木块、PPT课件（赵州桥、朝天门长江大桥、无梁殿、古罗马水渠、头盔、雨伞图片）、实验记录单。
2.学生准备：科学活动手册、铅笔。
四、教学过程
（一）问题与猜想（8分钟）
教师出示鸡蛋，提出问题：蛋壳很薄，轻轻一敲就碎，但是均匀用力握鸡蛋，却很难握碎，这是什么原因？
引导学生在蛋壳上画一条线，从侧面观察，发现线条是弧形，引出概念：外形为弧形的建筑结构称为拱。
出示赵州桥、重庆朝天门长江大桥图片，介绍赵州桥由隋代李春设计，距今1400多年，是世界现存年代久远的敞肩石拱桥；朝天门长江大桥是现代大跨度拱桥。
提出探究问题：拱桥和平桥相比，谁的承重能力更强？拱的压力是怎样传递的？如果拱两侧没有坚实的支撑，还能承受巨大压力吗？
组织小组猜想，记录猜想：拱桥承重能力大于平桥；拱受到压力会向两侧传递推力，没有牢固基础就容易垮塌。教师板书猜想，引导学生用模拟实验进行验证。
（二）探究与结论（15分钟）
教师介绍模拟实验，明确实验条件：桥墩跨度保持一致，两张A4纸分别做成平桥桥面和拱桥桥面，依次在桥面中间逐个放置相同木块，观察桥面变形，记录能承载木块数量，画出受压后桥面形状。
学生分组实验，小组分工：搭建员、放重物操作员、观察员、记录员。教师巡视，提醒轻放木块，及时观察桥面变化。
实验结束，各组汇报数据，师生汇总得出结论：相同跨度下，拱桥能承载更多木块，拱形承重能力更强；拱承受压力时，会把竖直向下的压力分解，向两侧传递推力，需要坚实基础抵住推力。学生在活动手册用箭头标出拱压力分解方向。
开展蛋壳探究活动。活动1：尝试单手握住生鸡蛋用力挤压，体会均匀用力很难握碎鸡蛋。活动2：用瓶盖固定4枚鸡蛋，放上平板，逐步增加重物，观察蛋壳可以承受较大压力。引导学生思考：蛋壳上任意一点都属于拱，蛋壳曲面是无数拱拼接而成，压力可以分散到蛋壳各个部位。
教师小结：工程师从蛋壳中得到启示，发明轻薄抗压的薄壳结构；薄壳结构用料少、抗压能力强，广泛应用于大跨度建筑。
（三）反思与评价（7分钟）
引导学生反思实验，提问：哪些因素会影响平桥拱桥承重实验结果？学生交流总结：A4纸褶皱、桥墩间距改变、放木块时用力撞击桥面，都会造成实验误差。
开展小组互评，评价各组实验操作是否规范，现象记录是否完整。
思辨提问：如果把拱桥两侧的支撑去掉，拱还能承受重物吗？学生讨论。教师总结：拱形承重的关键，除弧形结构外，两侧坚实的基础用来抵消向外的推力，缺少支撑，拱就会坍塌。
课堂练习：观察南京无梁殿、古罗马水渠图片，找出建筑物和拱桥的共同点，填写在活动手册，学生上台汇报，全班订正。
（四）应用与迁移（7分钟）
引导学生寻找生活中的拱和薄壳结构物品：雨伞、安全头盔、石拱门、灯泡。重点交流安全头盔：头盔属于薄壳结构，遇到撞击时分散冲击力，保护头部，在骑行、工地作业、抢险场景，头盔是重要的生命保护罩。
组织学生思考薄壳仿生的价值：薄壳结构轻薄又坚固，节省材料，既可以用在大型建筑，也可以用在日常防护用品。布置课后任务：回家寻找身边拱或者薄壳结构物品，记录在活动手册。
（五）阅读与新知（3分钟）
拓展阅读赵州桥、朝天门长江大桥、无梁殿、古罗马水渠的建筑知识，感受从古至今，人类不断利用拱结构和薄壳仿生技术，建造宏伟工程。
课堂整体回顾：拱的定义，拱形承重原理；蛋壳是多个拱组成的曲面，启发人类发明薄壳结构；薄壳结构特点与生活应用。
课堂小结：拱可以分散压力，承重更强；蛋壳曲面是连续拱，仿生得到薄壳结构，用料少、抗压强，广泛用于建筑、生活用品。
五、板书设计
18.蛋壳与薄壳结构
拱：弧形结构，压力向下并向两侧传递，两侧需要坚实支撑
实验结论：相同跨度，拱桥承重＞平桥
蛋壳：曲面，由无数拱形拼接，压力分散到壳体各处
薄壳结构（仿生）：特点：用料少，轻薄，抗压能力强
应用：
古代建筑：赵州桥、无梁殿；现代工程：朝天门长江大桥
生活用品：头盔、雨伞、灯泡
仿生思路：观察生物结构→探究受力→工程应用
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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