《拱形的力量》教案

《拱形的力量》教学设计
港口中心小学杨晓芬
●教学目标：
1、认识拱形结构，知道拱形结构的承重能力比横梁要强。

2、能根据实验观察发现拱形受力后形状的变化，分析出拱形受力的状况，再根据拱形的受力状况，提出增强拱形承重能力的方法，并付之于实践探究。

3、能在合作探究中不断地思考，逐步深入地研究关于拱形的问题。

4、能初步感受到生活中的许多小事物蕴含着大道理，科学技术与我们的生活紧密相关。

●教学重点：
学生在实践探究中能根据拱形的形变来分析拱形受力的状况。

●教学难点：
学生能根据拱形受力后形状的变化，分析出拱形受力的状况。

●教学准备（按12组算）：
学生：拱纸3条、垫圈30个、实验记录单、螺帽若干个、粗笔1支
教师：拱纸10条、平纸3条、垫圈30个、实验记录单、螺帽25个、粗笔3支、教鞭、课件、演示台
●教学过程：
课前谈话：
1、师：今天我带来了一样夏天我们都爱吃的水果，（投影“西瓜”图片），什么？
2、上课前，我们先来分享这又甜又脆的西瓜吧！（演示“西瓜切成两半”），（演示“西瓜切成一块一块”）来！张大嘴巴一起吃。

3、（演示“西瓜取掉瓜肉”）阿呜！阿呜！吃完了西瓜肉，留下了一个什么形状？
4、对了，这是一个用西瓜皮做成的科学探究的模型———拱形。

（板书：拱形）
一、谈话引入
1、师：刚才我们从西瓜说到了拱形，在生活中还有许多拱形的结构，请看（投影图片），对于拱形你最感兴趣的是什么？
2、生说。

3、师：综合大家的问题，主要的疑惑是我们生活中为什么会有这么多的拱形结构，拱形有什么作用？今天我们就从“拱形的力量”上去找找答案。

4、出示课题：拱形的力量。

二、平纸与拱纸承重能力的比较
1、师：要了解拱形的力量有多大，我们不妨拿一张拱纸和一张平纸来做个比较，（出示拱纸、平纸）
2、师：（1）这两张纸的材料和大小都一样，跨度都是12厘米，现在如果在纸的中间轻轻地放垫片（出示垫片），你们估计一下哪张纸的承重能力强一些？
（2）检验一下，以碰到这个面为标准。

请数好。

（师演示，板书：）
3、相同材料和大小的纸，哪种形状的承重能力强一些？
4、现在你的脑海中冒出了什么问题？
为什么拱形纸的承重能力比较强呢？你能做出自己的解释吗？
5、刚才大家只关注纸能承受几颗垫片，忽略了它在承重过程中形状的变化，看一看当老师在两种纸上各放1个垫片时，平纸和拱纸的形状各有什么变化？放2个、3个垫片呢？
6、学生汇报：平纸向下凹，拱纸的脚（拱脚）向两边推（伸展）开去。

如果再在上面加一个垫片，平纸往下凹得更厉害了，拱脚也向两边推（伸展）得更开了。

7、师（板书：）
8、（1）静止的拱脚向两边推开，说明肯定对它施加了一个力，我们把这个力称为外推力，那么这个外推力来自于哪里呢？（垫片向下的压力）
师出示悬空的垫片，这样吗？压在拱纸上的垫片对拱纸产生了一个向下的压力。

（板书：）（2）垫片的压力是向下的，而“拱纸”的拱脚怎么会向两边推（伸展）呢？谁能解释一下这种现象？（向下压的力传向两边，所以，“拱脚”才会向两边推。

）
9、小结：
（1）动画演示（拱形受力状况）。

（2）出示文字（拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，产生外推力。

）
三、使拱形承受更大的重量
1、师：刚才的拱纸只能承受n个垫片，如果我想多放几个垫片，使拱纸承受更大的重量，你们有什么办法？
2、生答：拱足两边用物体抵住。

（板书：）
3、布置注意点：
（1）师：这个主意听起来挺不错的，我给大家提供的抵住拱脚的材料是螺帽（出示螺帽）。

（2）实验前，先要设计好你们的方案，需要几颗螺帽？怎么摆放？画在这张实验单上（投影实验单），螺帽可以放在上面描画，等会儿，小组凭这份方案到老师这里领取实验材料。

（3）实验时：
A、拱形放在这张实验单上测试，两只拱脚放在实验单的两条竖线记号上，如果不到12厘
米，请你轻轻地拉一下拱纸，超过12厘米，就用螺帽抵住。

以碰到纸面为倒塌标准。

不能在纸发
生形变的时候放垫片。

B、你们的方案要重复测试3遍以上，是不是一张拱纸测试3遍？为什么？每张拱纸测试完后要更换。

C、在考虑让拱形承受更大重量的同时考虑材料的合理利用。

（4）实验后：
A、完成实验单，题目看大屏幕，填写的数据必须是你们认为最合理的一次，数字要写得大，满格。

B、实验单完成后，按组号贴在黑板上。

请大家分析各小组的数据，看看有什么发现？
4、学生实验，张贴“实验单”于黑板：
5、师：同学们都非常能干，这一张张实验单上都闪烁着大家智慧的光芒，如果你们还能找出这些实验数据背后隐藏的秘密，那就更了不起啦！
在刚才的讨论中，你们发现了什么？你是怎么看出来的？（排列、统计的方法）
6、分析：
（1）我们来找找，哪个组的拱纸承受的垫片最多？
你们组愿意把实验过程说给大家听一听吗？
你们还有什么经验要告诉大家吗？
（2）按螺帽数从多到少排列实验单，进行统计。

（板书：螺帽数 垫片数）
（3）观察：抵住拱脚的螺帽数与拱纸承受的垫片数有什么关系？
抵住拱脚的螺帽数越多（重），能承受的垫片就越多。

（4）就黑板上的数据而言，抵住拱脚的螺帽数越多（重），能承受的垫片就越多，这是为什么？
抵住了拱形受压时产生的外推力。

（5）请大家关注：随着重量的增加，拱纸的形状有什么变化？
随着重量的增加，不光是拱脚会向两边伸展，拱的两侧也会向两边伸展，中间会向下凹。

中间向下凹说明拱受到一个向下的力，两侧向两边伸展说明拱受到一个向外的力。

7、归纳(演示动画)：拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，产生外推力。

如果能抵住这个外推力，拱形就能承载很大的力量。

8、抵住了外推力，它的承重能力是不是会无限制增加呢？你怎么知道的？
不会无限制增加。

因为随着重量的增加，拱形的受力点会向下凹或者断裂，引起拱形倒塌。

9、举例：（出示图片）知道这个事儿吗？
这是今年8月13日，湖南凤凰县的一座大桥发生了坍塌事故。

这座桥即将竣工，当时工人们正在拆脚手架，大桥突然倒塌，有几十人死亡。

在调查中人们发现，倒塌的原因之一是桥墩内没有钢筋，可见拱桥承重能力的强弱和它的材料密切相关。

如果把今天用的纸换成石块、钢筋混凝土，那么拱的承重能力将大大增加。

使拱形承受更大的重量 1、我们第 组的方案是：（画图） 2、螺帽数： 个。

3、垫片数： 个。

4、随着重量的增加，拱纸的形状有什
么变化？（画图）
注 意： （1）凭方案领材料。

（2）拱脚与竖线对齐。

（3）重复操作，更换拱纸。

（4）完成实验单。

（5）分析各小组实验数据。

四、搭建一个拱
1、师：刚才研究的拱都是老师发给大家的，想不想亲自动手来造一个拱呢？（投影：齐心协力来造拱）。

2、10个学生为一组搭建一个拱。

3、其他同学自由选择：
①看同学造拱，参与讨论。

②改进或继续拱纸的研究。

4、拱的承重测试。

5、奖励拱形结构的知识小卡片。

板书：拱形的力量。