资源简介

第 二 单 元 形状与结构
单元
教材
分析
自然存在的或是人工制造的物体，他们所具有的形状与结构都不是任意的，而是反映着大自然的客观规律或是表现了人类的智慧和科技发展的成果。学生每天都看到各种不同形状的物体，他们有时会产生这样的问题：这个物体为什么是这个样子的？这个样子有什么好处？问题的样子，也就是它的形状与结构，包含了很多的科学原理，有的是比较直观和有趣的，引导学生关注和研究物体的形状与结构，可以激发他们探究的兴趣，发展他们的科学探究能力。
引领学生从什么角度去研究物体的形状和结构呢？学生已经认识了改变物体运动状态的一些力，知道了力可以改变物体的运动状态。事实上力无处不在，静态的物体也无不受到力的作用，形状和结构就影响着物体承受力的大小。
本单元根据学生的认知水平，从不同形状结构的物体与它能承受力大小的视角，引领学生探究常见的形状和结构。本单元选取了几种最常见的形状结构，如横梁的形状、拱形、框架结构作为研究的对象，提够了丰富有趣的材料，联系学生身边的事物和社会生产实际，为学生的探究活动创造了良好的条件。
本单元教学展开的思路是，条形材料怎样抵抗弯曲——弧形结构——框架结构——结构科学在塔和桥上的应用——设计建造桥的模型、综合应用本单元的知识。
本单元活动涉及了探究过程的各个方面：提出问题、猜想与假设、制定计划、观察实验和制作、搜集信息、思考与推理、表达与交流等。教学中教师要引导经历这些探究过程，加深学生对科学探究的认识，提高他们的探究能力，要注意以设计为核心的技术教育，指导学生进行挑战性的设计制作。
单元
教学
目标
一、知识与技能：
了解一些常见的结构，知道物体结构是多种多样的。
能够说明结构上力的作用，知道力有使物体产生形变的作用。
知道不同形状结构承受力的大小不同，改变形状结构可以改变承受力的大小。
能设计、制作桥的模型，能够对桥模型的结构进行介绍和评价，并找出可以改进的地方，加深对设计重要性的理解，提高给予设计制作的能力
能够持续认真地参与探究活动，进行细致的观察。
在科学研究活动中乐于与同学合作，积极参与实验、分析和调查活动。
二、过程与方法：
通过了解物体的形状结构，感受形状结构的美。
通过我国古代和现代桥梁的了解，使学生逐步养成注意观察物体结构，分析受力状况的习惯。
通过经历不同方面、不同层次的探究过程，提高学生探究的兴趣和能力。
在交流评价中能够体会到交流与讨论可以引发新的想法，能够发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意见和虚心接受意见的诸多品质。
三、情感态度和价值观：
通过学习形状与结构的相关内容，培养学生热爱家乡、关心社会、有社会责任感的思想感情。
通过学习桥的有关内容，增强学生的爱国主义情感，使学生体会到科学和技术对社会发展的巨大影响。
单 元 训 练 重 难 点
重 点
难 点
认识改变薄形材料的形状可以增强材料的抗弯曲能力。
加强对框架结构的认识。
使学生认识框架结构的抗风能力比实体塔强。
在经历设计制作的过程中，使学生努力运用所学物体形状结构的知识及其他经验，能够体会到设计的重要性。
让学生学会观察、学会分析、学会独立思考。
培养学生收集信息的能力。
使学生学会巩固学过的制定设计方案的方法，能够学会动手操作的技能和技巧。
单元
课时
安排
1．抵抗弯曲（1课时）
2．形状和抗弯曲能力（1课时）
3．拱形的力量（1课时）
4．找拱形（1课时）
5．做框架（1课时）
6．建高塔（1课时）
7．桥的形状和结构（1课时）
8．用纸造一座桥（1课时）
第一课时
课 题
抵抗弯曲
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
房屋、桥梁结构中有“柱”和“梁”，梁比柱容易弯曲。
增加梁的宽度可以增加抗弯曲能力，增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力。
二、过程与方法
识别和控制变量，记录数据，分析数据并得出合理结论。
用简单实验说明横截面为长方形的横梁为什么都是立着安放的。
三、情感、态度、价值观
能够大胆假设又能在实验中小心求证。
教学重点
使学生明白横截面为长方形的横梁为什么都是立着安放的原因。
教学难点
在实验中使学生学会分析数据并得出合理结论。
教学准备
学生准备：长度、宽度相同、厚度不同的纸条（相同的卡纸粘贴而成），长度、厚度相同、宽度不同的纸条；铁垫圈、竹片或尺子。
教师准备：有关的建筑图片。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
质疑导入新课
在三年级时，我们研究过纸承受拉伸和弯曲的性能。说说纸承受弯曲的性能如何？
1．图片导入了解：房子和桥梁都是依靠柱和梁支撑的。用板凳来比喻柱和梁，用板凳来比喻房子和桥梁，学生就容易理解房子和桥梁结构的共同点了，因为它们在结构上都和板凳是类似的。
2．通过对比让学生认识到，柱子承受的压力是要把柱子压短、压碎，这当然是很不容易的。横梁承受的压力要把横梁压弯、压断，这就比较容易了。所以，研究横梁抗弯曲能力就很重要了。
1．学生自由表述自己的想法和意见。
2．通过观察、比较最简单的房子和最简单的桥的结构特点来认识：房子和桥梁都是依靠柱和梁支撑
3．让学生自由观察图片，对比认识柱子和横梁承受压力的差别。
纸的厚度与抗弯曲能力的大小。
在同学们的学习生活中用得最多的就是纸，那么你们在学习中特意去留心纸的特性了吗？今天我们就一起来研究一下纸抗弯曲的能力与什么有关。
1．教师提出问题：薄的纸连自身重量都不能承受就弯曲了。那厚的纸呢？
2．通过同学们的猜想提出问题，在这个过程中教师加强引导，把学生的注意力集中到：影响弯曲的因素上。
3．针对学生的疑问，教师指导学生制定实验计划与实施中注意的问题。
（1）注意实验应控制哪些量不变。
（2）怎样表示纸的抗弯曲能力的大小？
4．最后得出结论：
1．同学们猜想，如果加大纸的厚度，纸的抗变曲能力会怎样呢？
2．学生自由讨论影响弯曲的因素。
3．学生以小组为单位做实验，并经过讨论填好表格。
纸的厚度
?
?
?
抗弯曲能力的大小
预测
?
?
?
实测
?
?
?
4．根据所得数据制成曲线图，进行数据统计和分析。
5．增加厚度可以明显地加强其承受重量的能力。
平放还是立放?
我们发现桥梁的横截面一般是什么样子的？
观察桥梁的横截面，并说说这样安放的理由。并用实验来证明自己的理由。
课堂小结
同学们，通过本节课的学习使我们知道了房屋、桥梁结构中有“柱”和“梁”，梁比柱容易弯曲。并且了解了增加梁的宽度可以增加抗弯曲能力，增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力。
教学反思
第二课时
课 题
形状和抗弯曲能力
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
改变材料的形状，可以改变材料的抗弯曲能力。
二、过程与方法
做纸的形状与抗弯曲能力关系的实验。
三、情感、态度、价值观
意识到小组合作做实验进行探究的必要性。
乐于根据观察作出解释和提出问题。
教学重点
观察瓦楞纸板的结构，作出解释和提出问题
教学难点
认识改变薄形材料的形状可以增强材料的抗弯曲能力。
教学准备
学生准备：大小相同的纸若干张、铁垫圈、胶水、包装箱瓦楞纸板。
教师准备：一些不同形状的钢、铝型材样品或相关图片。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
复习 引入
通过上节课的学习我们知道增加物体的厚度可以明显地加强材料的抗弯曲能力，但这样就要增加材料的用量。同学们还能为工程师想想其它的办法吗？
学生自由讨论。
瓦楞纸的研究
我们平时看到的很多物品的包装都用到一种纸，同学们知道这种纸的名字吗？（这种纸叫瓦楞纸）
1．感知瓦楞纸的特性。
2．实验一： 我们利用解剖的方法，观察瓦楞纸的结构是怎样的，看看各组成部分的厚薄和软硬。
1．让学生把瓦楞纸拿到手上感受一下，并可以折一折，感觉一下它有多硬，抗弯曲能力如何？
2．分组感知瓦楞纸的特性，并说说感知到的现象。
形状与抗弯曲能力
实验要求：不改变纸的长度，把纸折成不同形状，预测并实际测试它们的抗弯曲能力小黑板出示问题：
1．与没有折的纸比较，它们的抗弯曲能力增强了吗？
2．比较这些形状的纸抗弯曲能力的大小，试做出自己的解释。
3．为什么有的钢材或铝材要做成“T”、“U”、“L”、“工”字或“口”字等形状？
1．以小组为单位进行实验，并填写测试表
形???? 状
?
?
?
预测抗弯曲能力
?
?
?
实测抗弯曲能力
?
?
?
2．针对教师提问，以小组为单位讨论并作出反馈
课堂小结
通过学习我们用事实证明了，哪些结构和情况下材料的抗弯曲能力可以得到明显的增强，指明学生回答，教师补充完整。
教学反思
第三课时
课 题
拱形的力量
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
拱形可以向下和向外传递承受的压力，所以能够承受很大的压力。
二、过程与方法
能够边实验边思考，逐步深入地研究一个问题，能够根据拱形结构的形变，分析手里的状况。
三、情感、态度、价值观
通过了解我国古代工程技术的成就，增强学生的民族自豪感。
教学重点
理解拱形可以向下和向外传递承受的压力，所以能够承受很大的压力。
教学难点
了解拱形在建筑上的应用。
教学准备
学生准备：若干张纸。
教师准备：若干张图片和纸。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
激趣导入
让学生看一些拱桥的图片。问为什么桥要做成拱形，特别是在古代，材料还不是很多，强度也不是很好的年代。其原因在那里？同学们原意和老师一起来解开这个千古之謎吗？
学生观察拱桥的图片，并自由讨论在古代为什么要建拱形桥的原因。
拱形承受压 测 试
提出问题让学生自主解决：
1．怎样使纸拱能承受更大的压力。
2．提示：根据拱形受压变形的现象，寻找克服变形的方法。
学生分组实验，并注意哪些量是要求不变的。再根据实验结果汇报交流克服变形的方法
让拱形承受更大的压力。

1．实验：做一个纸拱，试试它能承受压力吗？
2．要求：测试纸拱能承受多大压力。
3．观察纸拱随着压力的增强，形状有什么变化。
1．学生分组进行实验并做好分工与记录。
2．分组表述自己的实验结果。
长寿的石拱桥
教师出示图片，让学生感受。
学生感受我国历史上丰富多彩和发达的造桥工艺。
课堂小结
同学们，通过本节课的学习，使我们理解了拱形可以向下和向外传递承受的压力，所以能够承受很大的压力；并且了解了拱形在建筑上的应用
教学反思

第四课时
课 题
找拱形
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学准备
一、知识与技能
圆顶形、球形等有和拱形相似的特点，可以承受很大的压力。
二、过程与方法
用已有知识对常见弧形结构承受力的特点作解释。
发展观察、联想和逻辑推理能力。
三、情感、态度、价值观
感受科学技术对我们生活的影响。
教学重点
使学生明白球形比任何形状都更坚固。
教学难点
发展学生观察、联想和逻辑推理能力。
教学准备
学生准备：完整的和对半剖开的乒乓球，完整的和剪开的塑料饮料瓶。
教师准备：类似拱形、圆顶形和球形的物品或相关图片，若干根相同的硬纸条（演示拱形拼成圆顶形和球形）。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
引入
我们周围有许多圆弧形的东西。它们和拱形有没有关系？
学生说说圆弧形的东西，并说说他们和拱形之间的关系
认识圆顶形、球形，研究它们承受压力的特点。
1．观察：观察课本中圆顶形建筑和物品的插图，或观察教师提供的图片。
2．这些物体的形状可以叫做什么形状？
3．演示：圆顶形与拱形有联系吗？演示几个相同的拱形可以拼成一个半圆形。
4．提问：我们看到的这些物体为什么做成圆顶形？圆顶形承受压力的能力如何？
5．观察、实验、分析：观察剖成两半的乒乓球，看球壳的厚薄，捏一捏塑料皮的软硬。你们估计一下，把半个乒乓球扣在桌上，向下压它，它能承受多大的压力？现在我们在三个这样的半个乒乓球上摞书，看能摞多少本？实验演示。你们认为圆顶形承受压力的能力如何？试着解释一下，为什么半个乒乓球能承受这么重的书？（适时提示：拱形的拱脚是要用力抵住的，圆顶形为什么不需要抵住？想一想，如果几个人手牵手围成一个圆，每个人都努力向外退，能走开吗？为什么？）
6．教师讲述：两个半球形可以组合成一个球形，球形也可以看成是若干个拱形的组合，球形硌个方向上都是拱形的。球形的任何一个地方受力，力都可以向四周均匀地分散开来，所以球形比任何形状都更坚固。巨大的贮油罐做成球形就是这个道理。电灯泡为了更透光，玻璃壳很薄，但做成球形，它就比较坚固了。
1．学生自由观察并进行反馈
2．以小组为单位讨论并做出反馈。
3．学生认真观察演示实验，并自由讨论。
塑料瓶形状的分析
谈话：在我们周围利用拱形增加材料强度的例子很多。我们来做一个“关于塑料瓶形状的研究报告”。你们可以先观察塑料瓶的各部分的形状，看哪些部位包含了拱形，与剖开的塑料瓶对比，试一试强度上的差别，写出发现。
小组研究、实验并写出研究报告。
认识生物体结构中的拱形结构
1．谈话：我们研究了人工设计的物体。我们自己身体中存在着拱形结构吗？人的肋骨是什么形状的？有什么好处？头骨是什么形状的？有什么好处？人的脚骨也是拱形的吗？它能使人的脚承受更大的重量且有弹性。
2．提问：
观察龟壳、贝壳、蛋壳等，说说这些形状对它们自身有什么意义？
1．小组讨论后汇报交流：它们能使人体承受更大的重量且有弹性。
2．学生自由回答。
课堂小结
研究了拱形后，你们有什么感想？
板书设计
圆形??? 拱形???? 环形
贮油罐 电灯泡 塑料瓶
肋骨 头骨 脚骨 龟壳 贝壳 蛋壳
教学反思
第五课时
课 题
做框架
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
三角形框架具有稳定性，利用三角形框架可以加固框架结构。
二、过程与方法
用三角形框架来加固框架结构。
设计、制作一个可以支承重物的框架结构。
三、情感、态度、价值观
体验动脑、动手合作做框架的必要，获得成功的喜悦。
教学重点
加深对框架结构的认识。
教学难点
能够学会动手操作的技能与技巧。
教学准备
学生准备：筷子或塑料吸管、橡皮筋、剪子。
教师准备：框架结构建筑的图片或影像。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
新课引入
出示各种框架结构的图片(可选视频材料)
学生认真观察图片。
研究简单
框架
实践体会：利用筷子捆三角形框架和长方形框架。观察它们受到力的作用时有什么不同？哪一个容易变形？
学生根据要求分组操作，并作好各种形状的记录。
做一个坚固的正方体框架
1．请同学们思考如何制作一个坚固的方体框架。
2．做一个坚固的正方体框架要多少根横杆？多少根竖杆？多少根斜杆？它们的长短一样吗？
3．每根斜杆起什么作用？框架中有多少个三角形？
4．考验我们的正方体的承受能力。
在我们的正方体框架上一本一本地放书，它能承载多少本？
1．学生根据老师的要求，以小组为单位交流探究并制作一个较复杂的结构，先画草图，再计算材料。
2．以小组为单位做实验，并汇报交流实验结果。
课堂小结
同学们，通过本节课的学习使我们明白了三角形框架具有稳定性，利用三角形框架可以加固框架结构。
板书设计
? 制作的原则?????????????? 做成的形状
? 稳定
承压大
用料少
教学
反思

第六课时
课 题
建高塔
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
二、过程与方法
用简单材料独立地探究物体不容易倒的秘密
把探究的结果与最初的假设相比较。
三、情感、态度、价值观
体验合作与交流，尊重自己和他人的制作成果。
教学重点
应用知识和经验制作不容易倒的“高塔”。
教学难点
使学生认识框架结构的抗风能力比实体塔强。
教学准备
几个大小不同的塑料瓶、沙、吸管、胶带、水。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
导入新课
1．出示关于塔的图片资料，让学生感受到塔的神奇与生活中的巨大作用。
2．提出问题：这样高大的塔要承受哪些方面力的作用呢？
1．学生观察这些铁塔，并说说塔的神奇和它们在生活中的巨大作用。
2．小组汇报交流。
物体不容易倾倒的秘密
1．猜想是哪些结构特点使铁塔高耸入云又不容易倾倒？
2．实验证明
利用塑料瓶怎样放最容易倾倒？
塑料瓶怎样放最不容易倾倒？
怎样做，使塑料瓶最不容易倾倒？
3．要想使物体不容易倾倒，可以用些什么方法？
1．学生把自己的猜想写下来
2．学生分组实验并解决问题。
3．小组交流汇报。
制作不容易倒的高塔
1．老师要求学生用准备的材料做一个塔，并尽量使它不容易倾倒。比一比哪一组的塔又高又稳定。
2．教师提问：如果这是一座真正的高塔，它的抗风能力与框架结构的高塔有什么不同？
1．学生分组操作并测量哪组的塔最高，并测试哪组的塔最不容易倾倒。
2．学生交流反馈。
铁塔形状和结构的再思考
塔为什么不容易倒？看看我们先前的猜想，哪些得到了证实？哪些需要修正补充？
小组讨论交流并写出讨论结果。
小结
同学们，通过本节课的学习使我们了解了上小下大、上轻下重的物体稳定性较好；并且也认识了框架结构的抗风能力比实体塔强。你想建一座什么样的塔呀？
板书设计
塔不易倒的秘密
底部越大越不易倒
底部越重越不易倒
空体比实体抗风能力更强
地基陷于地下越多越不易倒?
教学反思

第七课时
课 题
桥的形状和结构
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
桥梁有多种不同结构，有的桥梁把多种结构合为一体。
桥的形状和结构与它的功能是相适应的。
二、过程与方法
提高观察、比较、描述和评价的能力。
三、情感、态度、价值观
体会科学技术对社会进步的作用。
教学重点
使学生努力运用所学物体形状结构的知识及其它经验，能够体会到设计的重要性。
教学难点
感受和欣赏桥梁的形状结构之美
教学准备
学生准备：吸管或竹片、粗线；木板或瓦楞纸板、绳子。
教师准备：各种桥梁的图片或影像资料。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
导入新课
我国著名桥梁专家茅以升说过：“桥梁是一种自古有之，最普遍而又最特殊的建筑物。”
学生齐读：桥梁是一种自古有之，最普遍而又最特殊的建筑物。
美丽的彩虹桥－拱桥
1．教师出示图片。
2．实验：用木棍做一个拱，然后两个做对比，看是那一个面的受力更大。
1．观察比较这些拱桥，它们有什么相同和不同？各有什么优点？
2．学生汇报交流：桥面在拱下方的拱桥，桥面可以拉住拱足，抵消拱产生的向外的推力。桥面被水平方向的力拉紧，还增加了桥面的抗弯曲能力。
拉索桥
1．观察拉索桥，它们的受力部分主要是哪些？
2．以实际例子说明，这些桥的结构是怎样的？拉索桥究竟有什么优点？
3．实验：模拟做一个拉索桥
（1）两人同时用力拉绳把“桥”吊起来。我们朝什么方向用力？
（2）把绳子拉平直些，再拉平直些，感觉用力有什么变化？
1．学生说出自己的观察结果和想法。
2．学生可结合我们家乡的桥作以说明。
3．在实验中学生边观察边思考问题，当演示完成后回答。
结合我们的生活自己来制作桥
利用课余时间进行，让学生分组完成也可以独立完成，再上交作品，由老师和同学们一起来评定其水平。
学生说出自己设计和制作桥的想法和原理是什么？
课堂小结
同学们，通过本节课的学习使你了解了什么？（学生各抒己见，教师适时的加以补充。）
板书设计
拱的高度不同
拱桥?????
拱的两边推力不同
拉索桥
教学反思
第八课时
课 题
用纸造一座桥
主备人
王丽
授课班级
六年级
授课人
授课时间
教学目标
一、知识与技能
设计和建造桥需要综合考虑许多因素，如造桥的要求，材料的特性和数量、形状和结构等。
二、过程与方法
应用形状结构的知识及经验设计和制作。
三、情感、态度、价值观
发展乐于动手、善于合作、不怕困难的品质。
发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。
教学重点
在交流评价中能够体会到交流与讨论可以引发新的想法，能够发展尊重他人、认真倾听、敢于发表意见和虚心接受意见的诸多品质。
教学难点
经历设计、制作、介绍交流的过程，体会设计的重要性。
教学准备
学生准备：旧报纸一张、胶带、剪子、尺子。
教学环节
教学内容及教师活动
学生活动
二次备课
检查各种桥模型
教师检查学生合作带来的各种桥模型并组织学生报名。
学生按照展览要求先报名，再统一在讲台前参展。
评委检查制作的材料
教师提出检查要求，并板书评奖项目：我们的桥展示评奖大会——最佳作品奖，最佳评委奖。最佳作品：描述分、比较分、承重分，总评分。单项奖：省料奖、美观奖、实用奖、参与奖。
在座的各位评委检查制作的材料是否统一，然后讨论分别从几个方面去评价这些不同形状的桥模型。
介绍自己的桥
教师引导学生应该从哪几方面介绍自己的桥。
学生按照报名的顺序，逐个介绍自己的桥：设计的想法是怎样形成的，出示设计图或设计过程。应用了哪些形状方面的知识。应用了哪些结构方面的知识。设计的桥哪里受压力，哪里受拉力……
制作过程中遇到了什么困难，是怎么解决的。哪些地方限于技术，做得还不够好。哪些地方是具有明显优势的。预计能承受多少重量。?
感受合作的快乐
教师适时指导评委组长宣读获奖名单。
评委组长宣读获奖名单。
学生尽情感受乐于动手、善于合作的快乐。
课堂小结
同学们，本次活动开展的非常成功，使我们体会到了小组合作的快乐和设计的重要性。在以后的活动中，同学们更应该如何做呢？
板书设计
我们的桥展示评奖大会?
描述分 比较分 承重分 总评分?
最佳作品奖?
最佳评委奖
?单项奖 省料奖??? 美观奖?? 实用奖???? 参与奖
教学反思

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