第二单元      形状和结构

    学生已经认识了运动与力的关系，本单元引导学生认识物体形状结构与力的关系。教材选取了几种最常见的形状结构，如横梁的形状、拱形、框架结构作为对象，引领学生去探究它们能承受力的大小。

    本单元内容直观有趣，可以激发学生探究的兴趣，发展他们科学探究的能力。

一、单元核心概念

物体具有不同的形状和结构，不同的形状和结构，承受力的效果不同，在人们的生产生活发挥着不同的作用。

     1、“抵抗弯曲”

     材料的厚度与抗弯曲能力有关，材料厚度增加，抗弯曲能力大大增加。

     2、“增强抗弯曲能力”

     改变材料的形状，可以改变材料的抗弯曲能力。

     3、“拱形的力量”

     拱形可以通过材料向下和向外传递承受的压力，所以能够承受较大的压力。

     4、“找拱形”

     圆顶形和球形是拱形的组合，所以可以承受更大的压力。

     拱形在生活中有广泛的应用，在生物体中也可以找到类似的结构。

     5、“框架结构”

     三角形和四边形是最基本的框架，三角形框架的稳定性最好。

     利用三角形，可以增强各种框架结构的稳定性。

     6、“塔的研究”

     上小下大、上轻下重的物体不容易倒。

     框架铁塔的结构特点是上小下大、上轻下重，空气阻力也小。

     7、“桥的研究”

     现代大桥有各种不同的结构，它们有各自的特点。

     有的大桥综合利用了拱形、框架、拉索各种结构的优点。

     8、“设计建造我们的桥”

     桥的设计和建造需要综合考虑许多因素，如材料的特性和数量、形状和结构等。

 

二、本单元主要教学目标

    了解一些常见的结构，知道物体结构是多种多样的。

    知道不同的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。加深对设计的理解，提高设计制作的能力。

    经历不同方面不同层次的探究过程（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），提高探究的兴趣和能力。

    通过对我国古代和现代桥梁的了解，增强爱国主义情感，体会到科学和技术对社会的影响。

    通过了解物体的形状结构，感受物体形状结构的美。

1、抵抗弯曲

    (1)纸的厚度与抗弯曲能力的大小

    纸条要长宽相同，只有厚度不同。实验时控制架空的长度相同，放垫圈的位置相同（放在中间），弯曲的程度相同（纸条垫起相同的高度，每次实验以纸条弯曲接触到桌面为准）。

    做不同厚度的纸条可以用0．5毫米左右厚的卡纸粘贴而成，纸条厚度就用粘在一起的张数表示。

    重视分析所得到的数据      

    得出描述性的结论：

       ——厚度增加，抗弯曲能力大大增加。

       ——厚度增加一倍，抗弯曲能力增加超过一倍。

       ——……

    (2)平放还是立放

    说出理由，用实验来证明。

2、增强抗弯曲能力

    (1)瓦楞纸板的研究

    感觉软硬——解剖观察构造——发现提出问题。

    (2)形状与抗弯曲能力的研究（实验）

    用图画纸、牛皮纸那样厚的纸比较合适，容易折叠又比较容易保持住形状。

 

    实验不变条件是纸的长、宽和厚薄；架空的距离；放垫圈的位置。改变的只是纸条的形状。

    研究的最终目的不是要判明哪一种形状抗弯曲能力最强，而是发现改变薄形材料的“－”字形形状，可以增大它的抗弯曲能力。（学生一定还会有其它发现。）

    研讨和阅读。

３、拱形的力量

    (1)拱形承受压力的测试

    做一个纸拱，测试－－抵住拱足，测试。拱形受压的特点：产生向外的推力。

    (2)让拱形承受更大的压力

    (3)长寿的石拱桥

4、找拱形

(1)圆顶形、球形。观察－－分析－－乒乓球受压实验。

    (2)观察塑料瓶瓶身（综合性开放性）。让学生学会观察、学会分析、独立思考。

    (3)生物体中的拱形。观察、思考对生物本身的意义。

５、框架结构

    引入：认识框架结构（整体，小格子）

    (1)研究简单框架

    去发现三角形框架稳定性特点，加固四边形框架方法－－加斜杆。

    (2)做一个坚固的正方体框架

    要求：画草图，计算材料，有步骤制作。

6、塔的研究

    引入：观察，提出问题，进行猜想

    (1)实验研究塑料瓶不容易倒的秘密

         最容易倒—不容易倒—最不容易倒

    (2)制作不容易倒的高塔

      为什么教材上不制作框架式高塔？为什么选用这些材料？可以更换吗？

    (3)铁塔形状和结构的再思考

   通过实验和制作来探究物体稳定性问题。

   探究过程：推测――探索（实验和制作）――将探索结果与假设相比较。

7、桥的研究

    为什么研究桥？

    结构明显，容易观察。 巩固拓宽，综合培养。激发兴趣，引导设计。

    怎么研究桥？

    (1)美丽的彩虹－－拱桥：认识不同形式的拱桥，找拱桥的相同和不同，优点。 模拟实验。

    (2)拉索桥：观察，模拟，阅读。

8、设计建造我们的桥

     本课综合性强，过程包容了自主开放的探究过程、设计过程、制作过程。

     引入：任务－－

     (1)设计要考虑哪些问题

     (2)设计制作桥

     (3)介绍和评价我们的桥

三、教学建议

    1、充分利用周围丰富的教学资源

    教室里的横梁或三角架，课桌椅的木条或扁管，棚架、房子的结构等就是很好的观察材料。还可以在网上下载需要的资料和图片，也可以让学生收集，培养他们收集信息的能力。

    2、结合本地实际，具体深入的研究本地的桥，也可以联合语文老师，指导学生调查家乡的桥，写“家乡的桥”、“桥的变化”、“著名的桥” 。

 

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