拱形的力量教案与反思

《拱形的力量》教案及反思【教材分析】《拱形的力量》是教科版科学教科书六年级上册第二单元的第三课，学生通过前面两课的学习已初步了解改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力。

在本课中，提出了一种新的形状——拱形。

拱形结构是一类很重要的结构，应用广泛。

拱形结构有的书又叫推力结构，它的特点是把受到的压力分解成向下的压力和向外的推力，是所有结构中唯一产生外推力的结构。

研究拱形的承重特点更具趣味性和挑战性。

教材精心设计了几个体验和实验活动，让学生了解到拱形的结构特点是把受到的压力分解成向下和向外的推力，通过提出问题——尝试——总结经验——改进实验，再尝试——在获得成功的探究过程中找到拱形承受巨大压力的原因，认识拱形受力的特点。

【教学目标】1、通过实验，知道拱形受到压力时，能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。

如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。

2、能够边实验边思考，学生能根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。

3、通过实验操作，培养发现问题、解决问题的能力和探究的精神。

【教学重点】弄清拱形可以向下和向外传递承受的压力，设法保持拱形的形状，使它承受更大的压力。

【教学难点】拱的受力原理和如何更好地发挥出拱的受力特点。

【教学准备】教师准备：PPT课件，纸（180克的绘画纸），铁垫圈（M12）若干，书本6本，螺母若干，A4纸（上面画上10.5cm的平行线）。

为每组学生准备：纸3张，A4纸（上面画上10.5cm的平行线），铁垫圈40个，螺母6个，记录单两张，教学过程一、导入师：同学们，茅以升小学是以我国著名的桥梁专家茅以升来命名的，相信大家对于桥梁都有一定的了解，现在我们一起来欣赏一些桥梁的图片。

（播放PPT）师：我们看了这么多的桥，它们之间有什么共同点么？生（预设）：都有拱形。

（师板书拱形）师：为什么这些桥要做成拱形的呢？（沉默一会儿）师：究竟在拱形中蕴藏着怎样的秘密呢？今天我们就来一起探究拱形的力量。

（师板书：拱形的力量）二、探究活动一：拱形桥和平桥承受压力的比较探究师：今天老师要为大家搭两座桥。

我用这两张材料相同、大小相同的纸来搭桥，来对比一下哪座纸桥可以承受更大的压力。

（师出示两张白纸）师：我们先来搭一座平桥。

（边说边搭桥，一边放三本书，间距为13cm）师：我们用桥承受的垫圈的数量的多少来测试桥能承受的压力。

师：先轻轻的放一个垫圈。

师：观察一下纸桥的形状发生了怎样的变化？生（预设）：往下陷师；请同学们继续观察纸桥形状的变化。

师（继续放直到桥面接触地面）：当桥面接触地面时，我们的桥就算塌了。

师：我们的纸桥究竟能承受多少个垫圈的压力？生做答。

（师引导学生注意桥塌了时的那个垫圈不算）师板书记录。

（板画平桥，上记录垫圈数量）师：现在我们再用同样的纸搭一座拱形桥。

（边说边搭桥）师：请同学们再预测一下这座拱形桥能承受多少垫圈？生预测。

师：放垫圈的时候要轻轻放。

（师先放一个）师：观察一下纸桥的形状发生了怎样的变化？师（继续放直到桥面接触地面）我们的纸桥究竟承受了多少个垫圈的压力？生做答。

师板书记录。

（板画拱桥，下记录垫圈数量）师：通过刚才的对比，拱形桥和平桥哪一个可以承受更大的压力？生（预设）：拱形桥。

师：还发现了什么？随着垫圈的增多，平桥的形状发生了怎样的变化？生（预设）：平桥中间塌下去了。

师根据学生回答板画纸桥的形变。

师：拱形桥呢？生（预设）：拱形桥的两边往外伸展。

师根据学生回答板画纸桥的形变。

师：刚才同学们说的纸桥的两边，我们称之为拱足，拱足就是纸桥与地面接触的地方。

我们看到拱足往外移动，说明拱足受到了一个什么方向的力？生（预设）：往外的力。

师：这个往外的力我们叫做外推力，这个力是从哪里来的呢？生（预设）：从向下的压力来的。

师：拱桥的桥面受到了向下的压力，可是拱足处却受到了向外的推力，向下的压力在拱桥中是怎样传递的呢？（沉默一会儿）师（课件演示拱形的力量传递过程）：谁能描述一下在拱桥中向下的压力是怎样传递的呢？生：向两边，向下传递。

师课件出示：拱形承载重物时，能把压力向下向外传递给相邻的部分。

师：拱桥将承受的压力分散开了，桥面就不容易凹下去，拱桥的形状就可以保持住，它就可以承受更大的压力。

三、使拱形承受更大的压力师：刚才我们看到了拱形的桥确实能承受更大的力，可是老师觉得不满足，老师想挑战一下大家，你们能不能想想办法让拱形桥承受更大的力量？请小组讨论一下。

生汇报：抵住拱足。

师：能说出这样做的理由么？生（预设）：抵住外推力，保持拱形形状不变，保持拱形跨度不变……师：抵住拱足，真的能让拱形承受更大的压力么，这样拱形可以承受多大的压力呢？我们要做个实验看看。

（出示实验记录单）师:：同学们自己找材料抵住拱足，填写在实验方案中，并将实验结果记录下来。

生小组活动。

（师巡视，拍照）师投影记录单。

师：看样子抵住拱足确实可以让我们的拱桥承受更大的力。

师：通过刚才的两个实验，我们发现了拱形承重的秘密：拱形承载重物时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，抵住向外推的力，拱形就能承载很大的重量。

四、探究影响拱形承重的因素师：可是老师有一个疑惑，刚才我们各小组用了同样大小同样材料的纸，为什么不同的拱桥承重力有这么大的差别呢？究竟是什么因素可能影响着拱形的承重力呢？师：我们来回顾一下刚才同学们做实验时的精彩瞬间，投影照片。

（及时矫正一些操作问题：桥歪了也算倒塌，垫圈要怎么放）师：究竟是什么因素可能影响着拱形的承重力呢？生推测，师板书（拱足间的距离，材料，抵住拱足物体的高度，抵住拱足物体的重量……）师：材料我们今天用的是同样材料的纸来做实验，那么其他的因素哪一些我们方便来研究呢？生：跨度，抵住拱足物体的高度。

师：如果我们先来研究抵住拱足物体的高度，一会儿先做完实验的小组可以再来继续研究跨度的影响。

我们用不同数量的螺母搭起来制造不同的高度，来看看拱桥的承重力有怎样的变化。

实验中有什么要注意的么？生：材料相同，跨度相同。

师：老师特别提醒下大家如果发现纸折了的话，就不是拱形了，请换一张纸。

师出示实验记录单。

小组实验，师巡视，个别小组完成发放另一份实验记录单，个别小组发放更多螺母。

师投影记录单，生汇报结果：抵住拱足的物体越高，拱形承受的压力越大。

师：如果我们的螺母继续搭上去，拱形的承重力会不会一直增加？师投影记录单，生汇报结果：拱足间的距离越大，拱形承受的压力越大。

师：如果拱足间的距离继续减小，拱足承受的压力会不会一直增加？师：这些都有待同学们在课下继续研究。

师：通过刚才的实验，我们发现了这么多的因素都影响着拱形的承重力，看样子，搭一座坚固承重力大的拱桥还真不容易。

师：我国古代的劳动人民非常智慧，他们利用拱形的特点，用小块的石材和砖搭成了一座座拱桥，这座就是其中最著名的赵州桥。

它经历了1400多年的风雨、洪水、地震，仍然屹立不倒，除了采用拱形的形状，它还蕴含着许多的智慧，同学们课下可以查阅资料，了解一下这座桥梁的秘密。

【教学反思】这节课是准备90课时培训的公开课，总共试教了五节，每节课的教学环节与内容都有所改变。

在磨课的过程中，对于如何提高科学实验教学的有效性有如下体会：1.提高实验材料的有效性。

在该课的实验教学环节，需要用到纸和垫圈，纸太软容易弯折，拱形的形状不易保持；垫圈太重，比较拱形的承重时，区分不明显，实验效果不好，垫圈太小，实验时间过长；经过反复的比较和操作，我选择180克的绘图纸作为纸的材料，M12大小的垫圈配合使用。

在比较平桥和拱桥的抗弯曲能力时，由于桌面太光滑，拱形承重一个垫圈就会塌下来，比起平桥的承重没有明显提高，所以我在搭拱形时，为了增大摩擦力，在拱桥的下面垫了一张纸，刚开始用了绘图纸来垫，纸面太粗糙，看不出拱形受压力拱足会往外推的变化过程，达不到该实验的教学目的，选用了铜版纸来垫底，效果比较好，和平纸桥的承重有区分，但区分不大，很好地实现了该实验环节的目标，让学生观察到纸拱桥的承重比平纸桥的承重更大，也清晰地观察到纸拱桥受压后变形的过程。

在接下来研究如何提高拱桥的承重力的实验中，在这张纸上标好拱桥跨度的距离，可以方便学生进行操作。

在研究提高拱形的承重力的实验中，本来是参照教材使用书本来抵住拱足，后来发现书本厚度不够大，比较起来效果不明显，所以又选择了大的螺丝帽来抵住拱足，这样子实验效果更明显，区分度更大。

并且选用了螺丝帽可以使得同学们抵住拱足的方式更多样，不仅可以把螺丝帽竖着搭高，提高抵住拱足物体的高度，还可以将螺丝帽横着摆放，以提高抵住拱足的物体的重量，学生在做探究实验的过程中可以更加开放。

通过实验材料的改良，不仅提高了实验教学的效率，学生方便操作，使学生在较短的课堂时间可以进行更充分的探究；而且提高了实验教学的效果，使学生在实验中的探究更开放，便于进行观察，给他们提供了更多自主选择与发现的机会。

2.有效设计实验环节按照教材，《拱形的力量》中的教学与实验探究环节分为四个部分：一、比较纸平桥与纸拱桥的承重力。

该环节的教学目标：一方面让学生通过比较发现拱桥的承重比平桥的承重更强，一方面让学生通过观察拱桥在受压后的形变，来推测拱桥在受压后力量的传递特点：拱形承载重物时，能把压力向下向外传递给相邻的部分。

二、抵住拱足，使拱桥不变形从而承受更大的重量。

通过第一个探究活动中学生对于纸拱桥变形的特点的观察，使学生自然想到抵住拱足，可以使拱桥不易变形，从而承受更大的重量，并通过实验验证自己的想法，教材中是使用书本来抵住拱足，在纸拱桥的两边各放一本书。

三、使纸拱桥承受更大的重量。

这个实验室对第二个实验的进一步拓展与深入，学生采用更多的书本来抵住拱足，探究并测试拱形可以承受多大的重量，该部分的教学目标是，让学生通过观察实验发现，抵住拱足的书本数越多，是的拱桥的形状更不容易改变，从而可以承受更大的重量。

四、自己搭一个瓜皮拱。

让学生自己动手用小块的瓜皮模拟砖块搭一座拱桥，将知识内化，并在实践中观察拱形受压力后，各部分会相互挤压，结合的更加紧密。

在开始的试教中，我按照书本教学的环节，按部就班来开展实验探究，第一个环节我演示给学生来看，第二个环节和第三个环节让学生来操作，第二个环节的教学目标定位在设计实验，第三个环节目标定位在规范实验操作，并且按照书本上重复三次取平均数的方式来实验并收集数据，发现课堂时间不够用，第四个教学环节没有时间开展。

第二次的试教，我又将第二个实验和第三个实验合并起来，将书本发放给学生，让他们自己选择书本数进行探究。

这样的教学环节的设计虽然节省了时间，可是学生对于实验操作的规范不甚熟悉，学生对于垫圈的摆放、桥梁倒塌的标准不甚统一，造成了时间的浪费与实验数据的偏差。

第三次的试教，我又将第二个实验环节采用演示的方式，从而让学生对于实验操作的规范性有一定了解，第三个实验环节让学生去做，这样的教学环节设计虽然流程较顺利，思路较清晰，但是学生在第三次实验的环节缺少自主探究的热情，条件限制过多，学生只是机械操作，虽然对于科学实验的严谨性与数据采集的规范性有一定的提高，但是学生在课堂上的思维含量不高，更多只是机械操作，从而使得整堂课过于沉闷。