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抵抗弯曲
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《抵抗弯曲》教学设计-马燕
一、教材分析
《抵抗弯曲》是六年级上册第二单元《形状与结构》的起始课。
作为本单元的起始课,《抵抗弯曲》的学习在知识和探究技能方面为本单元的后续研究奠定了基础。
从形状和结构的角度看建筑物,几乎所有的建筑物都有柱子和横梁或类似柱子和横梁的结构。
从承受压力的特征上看横梁,它的抗弯曲能力与其宽度成正比,与高度(厚度)的平方成正比,增加材料的厚度可以非常明显地增大抗弯曲能力。
作为本单元第一课首先引导学生研究纸的宽度、厚度与抗弯曲能力的关系,为后面的研究奠定认识的基础。
在本课中我认为重点要解决好三个问题:
1.认识建筑物的横梁和柱子,并了解横梁比柱子更加容易弯曲。
2.研究横梁的抵抗弯曲能力与什么有关。
在有关的因素中分别用实验的方法研究横梁的宽度、厚度与抵抗弯曲的能力之间的关系,重点发现厚度增加,横梁抵抗弯曲的能力大大增加。
3.能学以致用,研究横截面是长方形的横梁平着放好,还是立着放好。
让学生用前面研究的结果进行解释,并用做简单实验的方法来证明。
活动由教师指导下的研究变为学生独立的操作和研究。
二、教学设计
(一)教学目标
⑴科学概念
①房屋、桥梁结构中有“柱子”和“横梁”,横梁比柱子容易弯曲。
②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。
⑵过程与方法
①识别和控制变量,记录数据,分析数据并得出合理结论。
②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。
⑶情感态度价值观
①乐于探究不同宽度、不同厚度的纸与抵抗弯曲能力大小的关系,乐于通过小组合作积极主动完成实验。
②在科学探究的过程中既能大胆假设又能在实验中小心求证,在体会到科学探究的严谨性和科学性的同时,也能体验到探究的乐趣。
③初步感受到科学和生活的密切联系,进一步激发探究形状与结构的兴趣。
(二)教学重点、难点
1.教学重点:
通过实验研究,发现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。
2.教学难点:
能学以致用,了解横截面是长方形的横梁平着放好,还是立着放好。
(三)教学准备
1.分组材料:
⑴长度、厚度相同,宽度不同(1倍、2倍、4倍)的卡纸一组。
⑵长度、宽度相同,厚度不同(1倍、2倍、4倍)的卡纸一组。
⑶垫圈、直尺、橡皮、磁带盒两个。
2.教师材料:
⑴课件:
有关的新闻及图片。
⑵学生材料一套、钢尺一把、折叠好的卡纸一组。
(四)教学过程与设计意图
一、导入:
1.(出示图片)很多建筑都有平放的材料和立放的材料组成,我们把平放的材料叫做横梁,把立放的材料叫做柱子。
2.在现实生活中,有时会发生一些桥梁或者房屋倒塌的例子,我们看:
(课件出示图片)请大家观察图片,看桥梁倒塌事故中,断裂的主要是横梁还是柱子。
3.(课件图片)从刚才的事故照片中可以看出,横梁比柱子容易弯曲和断裂。
所以,如何增强横梁抗弯曲的能力是建筑上很重要的问题。
今天我们就来研究一下这个问题。
(此部分教学设计的意图有三:
一、指导学生认识建筑物由直立的结构-柱子和平放的结构-横梁支撑,为单元后续学习做准备。
二、从事故图片中比较清楚地看到横梁更容易坍塌。
三、由此自然而然地引入对增强横梁抵抗弯曲能力的研究。
)
二、分析哪些因素影响横梁抗弯曲的能力:
1.出示卡纸、磁带盒。
怎样才能搭出一座模拟纸桥(学生上台演示)。
2.桥面就是一根纸横梁。
3.什么情况下纸横梁可能弯曲(放重物-放垫圈),看到什么现象?
(桥面弯曲),我们就说它抵抗弯曲的能力比较弱。
4.有什么办法增强它抵抗弯曲的能力?
⑴长度:
由学生演示改变磁带盒距离。
(提示:
造大桥时设计很多的桥墩,就是为了改变横梁的长度。
)
⑵材料:
出示钢尺,用此材料做一根与纸横梁一样的横梁进行比较。
⑶宽度。
⑷厚度。
今天在课堂上我们就选择材料的宽度和厚度来研究。
(此部分教学设计的意图是:
一、学习搭一座模拟纸桥,确立进行实验研究的材料。
二、理解“弯曲”、“抵抗弯曲”。
三、初步猜测影响横梁抗弯曲能力的因素,确定实验研究的主要任务是研究材料的宽度和厚度与抵抗弯曲能力大小之间的关系。
)
三、研究横梁的宽度与抵抗弯曲能力。
1.研究横梁的宽度与抵抗弯曲的能力的关系。
⑴实验中,哪个条件一定要变?
(纸的宽度)
怎样控制纸的宽度比较容易看出抵抗弯曲能力的变化?
(成倍数增长)
出示1倍宽、2倍宽、4倍宽的纸。
⑵在这个实验中应该控制哪些条件不变?
如何控制?
A、横梁的长度不变。
(建议10CM左右)
B、横梁的材料不变。
(同一张纸上裁下来的)
C、横梁的厚度不变。
⑶几个细节问题统一一下:
A.垫圈放的位置有关系吗?
B.放的时候力度如何掌握。
C.多个垫圈怎样放更好。
(单柱叠放)
D.如何确定横梁抵抗弯曲的能力是多少。
为了更快地检测我们的这横梁的抵抗弯曲的能力,我们可在它的下面放一块橡皮,(演示)如果横梁底碰到橡皮了,那么我们数数横梁上放了几个垫圈,就是这横梁的抵抗弯曲的能力。
现在我们的横梁的抵抗弯曲的能力是2个垫圈。
2.预测纸横梁抵抗弯曲的能力。
3CM宽的卡纸的抗弯曲能力是多少?
如果用这张2倍宽(6CM)的卡纸来造桥,你预测桥的抵抗弯曲的能力会不会有变化?
12CM宽的呢?
3.出示温馨提示,分发材料。
4.学生实验。
把实验数据记入课本P27表格。
5.汇报数据,出示汇总表。
6.从实验数据中可以发现什么?
(纸的宽度增加,抗弯曲能力增强)——板书
(此部分教学设计的意图是:
一、了解对比实验中变化因素和不变因素的确定,进一步学习设计对比实验。
二、学习“控制变量成倍增长来比较实验结果”的对比实验方法。
三、培养预测的习惯和实验的能力。
四、培养学生实验分析的能力,得出“横梁的宽度增加,抗弯曲能力增强”的结论。
)
三、研究横梁的厚度与抵抗弯曲能力。
mm
1.那么,纸横梁的厚度会不会影响抵抗弯曲的能力呢?
我们可以怎样研究?
要保持哪个条件变化?
如何变化更加明显?
哪些条件不变?
2.预测。
⑴3厘米宽的一层纸的抗弯曲能力是多少?
(提高效率,可以用刚才的数据)
⑵2倍厚(2层纸)的纸横梁的抵抗弯曲的能力会怎么样?
预测一下:
能放几个垫圈?
⑶在2倍厚的基础上再增加一倍,也就是4倍厚(4层纸),预测能放几个垫圈?
⑷那么,同学们的意思是:
纸的厚度成倍地增加,抵抗弯曲的能力也成倍地增加?
3.我们的预测是否正确,可以通过实验来验证。
4.出示温馨提示,分发材料,记录实验数据。
5.学生实验。
6.汇报数据,填写汇总表。
7.你在实验中发现了什么?
(纸的厚度增加,抗弯曲能力会增加——增加的数据与我们的预测有什么不同——大大增加)
(此部分教学设计的意图是:
一、进一步运用对比实验中变化因素和不变因素的确定,进一步强化设计对比实验的能力。
二、继续学习“控制变量成倍增长来比较实验结果”的对比实验方法。
三、培养学生实验数据分析的能力,发现“横梁的厚度增加,抵抗弯曲的能力会大大增加”的结论。
四、培养发现“预测”与“实测”之间的差距,从而激化认知矛盾,引导淡化经验主义、及时更新认知的学习习惯。
)
四、整理应用
1.比较两张表格,发现了什么?
2.实验材料的比较:
我们在两次实验中分别得到了两组不同的数据,表格1和表格2中1倍宽和1倍厚的抵抗弯曲的能力基本一样,但是2倍宽与2倍厚,4倍宽与4倍厚的抵抗弯曲的能力则不相同,尤其是4倍宽4倍厚的数据相差很多,但是,4倍宽与4倍厚的纸横梁的材料的总量是怎样的呢?
3.展开实验材料,你发现了什么?
对你有什么启发?
(同样多的材料,增加厚度比增加宽度抵抗弯曲的能力更强)
4.出示一根直尺,假如这是一根在桥梁或房屋建筑中的横梁,我可以有几种放法?
(平放和立放)
你觉得哪种放法增强抵抗弯曲的能力更强?
为什么?
5.用实验的方法感受一下。
6.说说你的感觉和体会。
7.教室里哪里有横梁?
它是平放还是立放的?
根据今天所学习的内容解释为什么是立放的?
生活中还有哪些地方有立放的横梁,课外去找一找。
8.通过今天的学习,我们知道了增加宽度和厚度可以增强横梁抵抗弯曲的能力,尤其是增加厚度,更是能大大增强横梁抵抗弯曲的能力。
⑴现在,如果你是一位设计师,要你设计一座坚固的桥梁或房子,你怎样设计?
⑵增加厚度是一个很好的办法。
⑶但是也不能无限制增加厚度。
⑷想知道专门从事力学研究的设计师是怎么解决这个问题的吗?
想对这个问题进行进一步的研究吗?
在以后的科学学习中我们来继续研究。
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抵抗弯曲
教学目标:
1.理解支撑房屋的主要构件是柱子和横梁,横梁比柱子更容易弯曲。
2.通过动手实验,让学生认识到梁的宽度增加可以增强抗弯曲能力;梁的厚度增加可以大大增强它的抗弯曲能力。
3.学生能识别和控制本课实验的变量,记录数据,并能分析数据,自己得出相应的结论。
4.能用学过的知识解释和求证横截面为长方形的横梁为什么都是立着安放的。
教学重点:
通过对比实验得出数据,并通过分析数据得出结论。
教学难点:
实验操作中的变量控制及得出有效的数据。
教学过程:
一、激趣引入
1.师:
原始人居住天然的山洞中,随着社会发展,人们开始学会造房子、造桥梁,从开始的茅草房到石头房子,再到结构更为复杂的房子。
PPT出示亭台楼阁图片,思考这些建筑主要依靠什么来支撑?
(柱和梁)图片显示,认识柱和梁。
2.继续观看PPT,大桥的柱和梁(桥墩和桥面),加深认识。
二、讨论:
柱和梁哪个更容易弯曲和断裂?
说说自己的理由
1.小组讨论后,指名说。
师出示PPT(地震后断裂或塌陷的梁和依然挺立的柱)
(柱子:
压碎、压断,下面顶实;横梁:
压弯、压断,下面多是空的)
2.归纳,形成共识:
柱子不易弯曲,横梁容易弯曲。
师:
横梁的抗弯曲能力研究是建筑学上的一个重要课题。
三、研究横梁的抗弯曲能力和哪些因素有关
1.小组讨论:
横梁抗弯曲能力和哪些因素有关系?
(材料、长短、宽度、厚度)
2.这些因素中哪些的作用时显而易见的?
哪几个因素的作用值得课堂中研究一下?
(宽度、厚度值得研究)
3.研究纸梁的宽度和抗弯曲能力之间的关系。
(1)师:
需要准备哪些材料?
怎么做这个实验?
(生回答后师出示相关实验材料)
(2)小组讨论,设计实验方案。
(3)指名回答,PPT出示相关问题:
要变的是什么条件,控制不变的有哪些条件?
(改变:
纸梁宽度;不变:
纸张厚度,桥墩高度,桥的跨度,放回形针的位置…)师根据学生回答顺势演示,并追问:
放时要怎么放?
(轻放)怎样算纸梁垮塌?
(中间触地)怎么计量回形针个数?
(放最后一个垮塌,个数减一)师提示:
注意记录。
4.研究纸梁的厚度与抗弯曲能力关系的实验
师:
需要改变和不变的条件都是什么?
(改变:
纸厚度;其他都不变。
提醒:
纸梁两端不能压东西!
不是比哪组的回形针压得最多,而是比哪组测得最准确最快)
四、学生实验(先做宽度实验,完成后再领取厚度实验的材料继续做),师巡视指导。
五、交流实验结果
1.投影展示数据展示,分析数据,得出结论。
(增加纸梁的宽度和厚度,都能增强抗弯曲能力。
2.讨论有问题的数据,分析原因。
3.比较:
一倍宽度和一倍厚度的纸完全一样,在它的基础上增加宽度和厚度,你通过数据比较能发现什么呢?
(要增强抗弯曲能力,增加厚度比增加宽度的效果要好。
)
六、实践应用
1.师出示一把直尺,模拟横梁。
这个横梁是平放效果好还是立放效果好呢?
思考后学生试用学过的知识解释。
2.演示实验验证:
直尺分别平放和立放,尺子中间挂一重物,观察直尺的变化。
(立方没什么变化,平放直尺中间明显弯曲。
3.PPT出示横梁的立方图。
归纳:
横梁立放,宽度变小,但厚度增加,所以抗弯曲能力明显增强。
七、课堂总结,布置作业。
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特级教师工作室:
《抵抗弯曲》教学设计
金华市婺城小学江美华
一、教材分析
《抵抗弯曲》是义务教育小学科学教科版教材六年级上册《形状与结构》单元的第一课。
本单元是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。
本单元知识的编排由浅入深逐步展开,先研究薄形材料怎样抵抗弯曲,再研究弧形结构和框架结构,最后再涉及研究结构科学在塔和桥上的应用。
本课从常见的房子和桥梁的共同结构引出本节课研究的内容:
“宽度、厚度增加,纸的抗弯曲能力会怎样”的问题,由此展开一系列关于形状和结构的研究。
所以,作为本单元的起始课,《抵抗弯曲》的学习在知识和探究技能方面为本单元的后续研究奠定了基础。
本课探究活动主要分为三个部分:
第一部分:
纸梁的宽度与抗弯曲能力大小的探究活动。
通过在不同宽度的纸梁上放垫圈,比较不同宽度的纸抗弯曲的能力。
然后收集数据,并通过分析整理数据,使学生认识到纸的宽度增加,抗弯曲的能力也会提高。
第二部分:
纸梁的厚度与抗弯曲能力大小的探究活动。
通过在不同厚度的纸梁上放垫圈,比较不同厚度的纸抗弯曲的能力。
然后收集数据,并分析整理数据,使学生认识到纸梁的厚度增加,抗弯曲的能力会显著提高。
第三部分:
研讨长方形截面的横梁平放好还是立放好。
这个活动是对第一个活动结论的应用。
通过观察,学生会发现承重的横梁都是立着放的,接着让学生解释横梁立着安放的现象,最后再通过演示实验来证明学生的想法。
二、学情分析
小学五年级的学生已经初步认识了力和运动的关系,知道了力可以改变物体的运动状态;可以使物体拉伸、压缩、弯曲。
通过前三年的学习,学生基本了解了科学课的学习方法,具备了初步的思维能力、实验操作能力、采集数据、分析数据的能力。
特别是贯穿在科学课中的对比实验思想,学生从三年级开始陆续接触,大多数同学已经领悟了,这对本节课的学习大有帮助。
三、教学目标
1.科学概念:
认识房屋、桥梁结构中有“柱”“梁”,梁比柱容易弯曲。
2.过程与方法;在实验中识别和控制变量,记录数据、分析数据并得出合理结论,了解增加梁的宽度和厚度可以增加抗弯曲能力。
3.情感、态度价值观:
能够大胆的预测与小心的求证,并通过实验获得科学实证意识,在小组探究过程中,体会同伴之间合作的重要性。
四、教学重点和难点
教学重点:
纸梁的宽度、厚度与抗弯曲能力的关系的研究;
教学难点:
对科学实验的变量识别与控制
一、视频导入
1.桥有横梁、屋有横梁、亭有横梁……
2.用立柱、塑料尺子搭建一座“桥梁”。
2.请大家想一想,如果“横梁”在受到重压时,会发生什么现象?
(动手操作)
今天我们一起来研究横梁的抗弯曲能力与哪些因素有关?
板书:
抵抗弯曲
二、自主研究
1.你认为横梁受压后抗弯曲能力与横梁的哪些因素有关?
2.同学们作出了许多的猜测,下面我们就要以纸来作为横梁,研究纸梁的抗弯曲能力,主要从两个方面来研究:
一是纸梁的宽度对抗弯曲能力的影响,二是纸梁的厚度对抗弯曲能力的影响。
你认为纸梁的宽度和抗弯曲能力有怎样的关系?
你认为纸梁的厚度和抗弯曲能力有怎样的关系?
介绍实验材料:
立柱、纸梁、垫圈等。
3.实验一:
纸梁的宽度与抗弯曲能力关系的测试
首先我们来研究“纸梁的宽度与抗弯曲能力的关系”,大家的猜测对不对呢?
下面我们就要来做实验。
小组讨论:
1.在这个实验中需要改变哪个条件?
2.在这个实验中需要控制哪些条件不变?
(除了宽度可以改变之外,其他的都不变。
如纸梁长度、纸梁厚度、立柱高度、摆放垫圈位置、垫圈形状和重量、立柱间距、纸梁弯曲标准、放下去用的力等等。
)
表:
第组
实验名称:
纸梁的宽度与抗弯曲能力的测试
1.纸的宽度(2厘米、4厘米、8厘米)
2.纸的厚度(以粘在一起的张数计算)
1倍宽(厚)
2倍宽
2张厚
4倍宽
4张厚
抗弯曲能力的大小
预测
实测
我们的发现
1.分析1、2、4列中的数据发现:
2.分析1、3、5列中的数据发现:
其他发现:
4.实验二:
纸梁的厚度与抗弯曲能力关系的测试
接着我们来研究“纸梁的厚度与抗弯曲能力的关系”,大家的猜测对不对呢?
下面我们就要来做实验。
那么这个实验怎么做呢?
小组讨论:
1.在这个实验中需要改变哪个条件?
2.在这个实验中需要控制哪些条件不变?
(除了厚度可以改变之外,其他的条件都不变)
表:
第组
实验名称:
纸梁的宽度与抗弯曲能力的测试
1.纸的宽度(2厘米、4厘米、8厘米)
2.纸的厚度(以粘在一起的张数计算)
1倍宽(厚)
2倍宽
2张厚
4倍宽
4张厚
抗弯曲能力的大小
预测
实测
我们的发现
1.分析1、2、4列中的数据发现:
2.分析1、3、5列中的数据发现:
其他发现:
5.实验测试:
结合学生的回答小结:
(1)为了较好地控制立柱间的距离以及立柱的高度,老师给大家提供了这样一个装置,每次实验时我们只需要将不同宽度和厚度的纸梁放上去就可以了。
(2)我们要轻轻的将垫圈放到纸梁的中间位置,为了保证每次放置的位置相同,需要将垫圈重叠起来放置。
(3)统一以纸梁中间部位接触桌面为弯曲的标准。
如果放了三个垫圈,纸梁就触碰到桌面,那抗弯曲能力应该是多少?
课件小提示:
垫圈放在纸横梁的中间
轻轻的放
次实验以纸梁中部接触到桌面为最大弯曲度,这时承载的垫圈数为它的抗弯曲能力。
先预测,再实验;
先做实验一,再做实验二;
实验后分析数据,得出合理的结论。
6.大家会做吗?
请测量一倍宽纸梁的抗弯曲能力。
7.在学生回答的基础上,请同学们猜测2倍宽、4倍宽、2倍厚、4倍厚的纸梁的抗弯曲能力。
请同学们利用老师为大家准备好的材料有序地完成实验一和实验二。
8.学生实验,教师巡视;学生汇报,教师填写汇总表。
纸梁的宽度、厚度与抗弯曲能力的测试统计表
年月日
纸梁的宽度、纸梁的厚度
1倍宽(厚)
2倍宽
2倍厚
4倍宽
4倍厚
抗弯曲能力的大小(垫圈个数)
实
测
第一组
第二组
第三组
第四组
第五组
第六组
第七组
第八组
第九组
9.以一个小组实验结果为例,进行三次实验数据比较:
(1)纸梁的宽度增加,它的抗弯曲能力会增加。
(2)纸梁的厚度增加,它的抗弯曲能力也会增加。
(3)纸梁的厚度增加,它的抗弯曲能力会大大增加。
三、生活应用
1.教室的横梁是竖着放好,还是横着放好?
你能用实验的方法证明你的设想吗?
你能用今天所学的知识说说理由吗?
2.横梁立着放,抗弯曲能力确实是增加了,但又会带来什么新的问题?
2.如果横梁的宽度和厚度都没有改变,而横梁的跨度发生了改变,那横梁的抗弯曲能力会发生改变吗?
怎么改变?
我们可以采用什么样的方法提高他的抗弯曲能力?
(机动)
四、布置作业
增加材料的厚度能增强它的抗弯曲能力,增加了自身重量,同时又增加了材料的用量,有什么办法解决这个问题?
板书设计
抵抗弯曲
增加宽度 增加
抗弯曲能力
增加厚度 大大增加
注:
弯曲强度是指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力,用N/M^2[帕]表示。
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