新教科版四上科學(xué)3.5《運動與摩擦力》教學(xué)設(shè)計

5.運動與摩擦力【教材簡析】通過前面4節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)建構(gòu)起“力可以改變物體運動的快慢，也可以讓物體啟動或停止”這一概念，認識了反沖力和彈力，還通過彈簧測力計認識到力是有大小和方向的。本節(jié)課要研究摩擦力在什么情況下產(chǎn)生，摩擦力大小的測量以及減小摩擦力的方法。通過呈現(xiàn)古人用滾木搬運重物的場景，引出研究物體在運動中產(chǎn)生并受到摩擦力，以及如何減小摩擦力的問題。通過模擬生活中的真實情境，引導(dǎo)學(xué)生通過模擬搬運重物來體驗，并用墊圈的個數(shù)來表示摩擦力的大小，比較不同運動方式下摩擦力大小的不同。通過研討活動，學(xué)生通過實驗數(shù)據(jù)判斷哪種運動方式最省力，并利用所學(xué)科學(xué)原理來解釋現(xiàn)實中的問題。在拓展板塊，通過介紹氣墊船和磁懸浮列車減小摩擦力的原理，以及氣墊船模型和磁懸浮陀螺的制作，進一步引導(dǎo)學(xué)生認識摩擦力，將視野拓寬到現(xiàn)代各種交通工具上?；趩栴}，探究真相，拓展應(yīng)用是本課的基本設(shè)計思路，通過對現(xiàn)象的思考和研討，到科學(xué)實證科學(xué)問題和得出科學(xué)規(guī)律，再到思考生活應(yīng)用。學(xué)生有自主探究的空間，有學(xué)以致用加深理解，也有提升生活能力的益處，整體設(shè)計流暢自然，符合小學(xué)生的認知需求和特點?！緦W(xué)情分析】在學(xué)生的生活經(jīng)驗中，他們對摩擦這個詞已經(jīng)比較熟悉了，對物體運動會受到摩擦力的現(xiàn)象也是熟悉的，但是，對“摩擦力是在什么情況下產(chǎn)生的？摩擦力的大小怎樣知道？如何能減小摩擦力？”等問題并沒有進行過太多的思考，這也成為本課學(xué)習(xí)的起點。作為學(xué)習(xí)，小學(xué)生需要直觀、生動、自主的學(xué)習(xí)方式，基于問題的實驗探究是符合學(xué)生的認知心理特征的。【教學(xué)目標】科學(xué)觀念：通過研討、實驗、探究摩擦力的學(xué)習(xí)過程，知道摩擦力的相關(guān)科學(xué)原理：.一個物體在另一個物體表面運動時，接觸面會發(fā)生摩擦，產(chǎn)生摩擦力；摩擦力是有大小的，物體由靜止變成運動時需要克服摩擦力；摩擦力的大小與物體的運動方式有關(guān)，一般滾動時所受到的摩擦力小，滑動時所受到的摩擦力大?？茖W(xué)思維：用觀察、比較、分析、歸納、演繹的方法，能探究摩擦力的內(nèi)在原理和應(yīng)用空間。探究實踐：會用墊圈數(shù)表示摩擦力的大小，并對比不同運動方式下的測量結(jié)果；摩擦力是有大小的，物體由靜止變成運動時需要克服摩擦力；摩擦力的大小與物體的運動方式有關(guān)，一般滾動時所受到的摩擦力小，滑動時所受到的摩擦力大。態(tài)度責(zé)任：通過探究性學(xué)習(xí)，知道用不同方法科學(xué)標準的科學(xué)實證才能得出有效的科學(xué)結(jié)論，領(lǐng)悟生活中摩擦力原理無處不在的，科學(xué)技術(shù)與生活緊密相連。【教學(xué)重難點】重點：了解摩擦力，以及知道摩擦力是有大小的。難點：通過實驗探究摩擦力的大小與物體的運動方式有關(guān)，一般滾動時所受到的摩擦力小，滑動時所受到的摩擦力大?！窘虒W(xué)準備】教師：多媒體課件、皮球、學(xué)生實驗材料一套、班級記錄表。小組：實驗用紙盒、粗線一根、托盤、鐵墊圈若干、圓鉛筆、四個小車輪、兩根車軸、學(xué)生活動手冊?！窘虒W(xué)過程】一、揭示課題（預(yù)設(shè)5分鐘）材料準備：皮球1.教師出示皮球，皮球在桌面滾動，最后停止。提問：你觀察到了什么現(xiàn)象？（預(yù)設(shè)：皮球慢慢減速，最后停下來。）提問：誰能解釋？（預(yù)設(shè)：皮球受到摩擦力。）板書摩擦力2.感受摩擦力。提問：我們有什么辦法感受到摩擦力呢？（預(yù)設(shè)：把手放在桌面上往前推。）提問：有什么感受？（預(yù)設(shè)：有一個阻礙手掌向前運動的力。）3.出示摩擦力的概念。4.出示古人搬運巨石的圖片。提問：古人是如何搬運巨石等重物的？（預(yù)設(shè)：使用滾木。）提問：人們在搬運巨石等重物的過程中會產(chǎn)生巨大的摩擦力，如何減小摩擦力呢？（預(yù)設(shè)：減少接觸面積、改變運動方式等）揭示課題：運動與摩擦力（板書）【設(shè)計意圖】利用身邊可及的常見摩擦力為學(xué)習(xí)素材，有利于激活學(xué)生的生活經(jīng)驗，調(diào)動學(xué)生的探究熱情，摩擦力概念認知的過程更加順暢。借用金字塔搬石頭搬運石頭的情景，因金字塔建造是未解之謎，搬運巨型石頭就是學(xué)生好奇的。用金字塔搬運石頭的情景作為摩擦力探究導(dǎo)入，可以調(diào)動學(xué)生的探究熱情。二、一探究竟：（預(yù)設(shè)25分鐘）材料準備：硬紙盒、重物、木板、滑輪、棉線、托盤、墊圈、剪刀、鉛筆5只、輪子四個、車軸兩根、學(xué)生活動手冊活動一：直接拉動重物1.討論：我們直接拉動重物，可能需要多大的力？2.學(xué)生說說可能要用哪些實驗材料，以及如何進行實驗。3.學(xué)生說說實驗中還要注意什么，出示溫馨提示，明確實驗要求。4.學(xué)生實驗，記錄實驗現(xiàn)象，并說說發(fā)現(xiàn)了什么？5.提問：紙盒裝載重物是如何前進的？墊圈很少時，紙盒為什么不滑動呢？小結(jié)：像這樣的運動方式，我們稱之為滑動。（板書滑動）活動二：使用滾木拉動重物1.討論：古人有什么好方法拉動重物？2.學(xué)生說說可能要用哪些實驗材料，以及如何進行實驗。3.學(xué)生說說實驗中還要注意什么，明確實驗要求。4.學(xué)生實驗，記錄實驗現(xiàn)象，并說說發(fā)現(xiàn)了什么？5.提問：滾木是如何帶著重物前進的？用“滾木”移動重物有什么優(yōu)點和缺點？小結(jié)：像這樣的運動方式，我們稱之為滾動。（板書滾動）活動三：改進滾木，使用輪子拉動重物1.討論：我們有比使用滾木更好的辦法搬運重物嗎？2.學(xué)生說說可能要用哪些實驗材料，以及如何進行實驗。3.學(xué)生說說實驗中還要注意什么，明確實驗要求。4.學(xué)生實驗，記錄實驗現(xiàn)象，并說說發(fā)現(xiàn)了什么？5.提問：輪子是如何運動的？用輪子和滾木相比有什么好處？（預(yù)設(shè)：像滾木一樣滾動。）【設(shè)計意圖】三個進階實驗設(shè)計，包含了滑動摩擦力和滾動摩擦力（木棍和輪子）的對比實驗，最終得出用輪子的滾動摩擦力最小。雖然，探究的深度不夠完全，但是已符合基于生活的摩擦力原理基本需要。實驗中只改變運動方式，其他條件不變，以滲透對比實驗的基本理念。三、探究發(fā)現(xiàn)（預(yù)設(shè)5分鐘）材料準備：學(xué)生活動記錄、班級記錄表1.學(xué)生根據(jù)活動記錄的數(shù)據(jù)，反饋交流：哪種方式搬運重物比較省力？（預(yù)設(shè)：使用滾木或輪子。）2.為什么？（預(yù)設(shè)：根據(jù)拉動重物的墊圈個數(shù)，知道滑動比滾動受到的摩擦力大。）（板書滾動摩擦力小，滑動摩擦力大。）3.提問：三種方式中，你認為哪種搬運重物的方法最好？為什么？（預(yù)設(shè)：輪子）4.提問：生活中哪些地方需要增大摩擦力？哪些地方需要減小摩擦力？【設(shè)計意圖】有效的實驗探究為了更好地整理數(shù)據(jù)得出結(jié)論，此時需要學(xué)生充分回憶實驗的過程、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，利用標準的數(shù)據(jù)來說話，培養(yǎng)學(xué)生實證意識，利于養(yǎng)成科學(xué)的研究方法和探究精神。四、拓展：交通工具是怎樣減小摩擦力的？（預(yù)設(shè)5分鐘）1.出示氣墊船和磁懸浮列車圖片。討論：氣墊船和磁懸浮列車是怎樣減小摩擦力，行駛得更快？2.生活中減小摩擦力的后果會怎樣？學(xué)生思考交流后，播放視頻：車輛雪地打滑大匯總?！驹O(shè)計意圖】科學(xué)原理有其簡約性，但是生活應(yīng)用就會根據(jù)不同需要對科學(xué)原理進行變式細化應(yīng)用。通過生活實例的研討，思考科學(xué)原理怎樣存在的，有利于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，最終可以掌握更多的生活能力和技術(shù)設(shè)計素養(yǎng)，并更好地服務(wù)學(xué)生的生活需求。五、板書設(shè)計55.運動與摩擦力摩擦力：阻礙物體運動的力滑動摩擦力大運動方式滾動摩擦力小【疑難解答】如何在科學(xué)教學(xué)中滲透對比實驗的科學(xué)原理？對比實驗是科學(xué)研究的基本方法和基本路徑，因為只改變一個條件，其他條件不變，因此實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象變化，可以直接和改變的條件變化進行對應(yīng)，對比實驗是科學(xué)研究獲取科學(xué)奧秘的核心技術(shù)。對比實驗是科學(xué)實證的利器，小學(xué)科學(xué)教學(xué)中也應(yīng)該經(jīng)歷由扶到放的過程，最終讓學(xué)生曉之以理，動之以行。摩擦力實驗探究中，只改變運動方式（滑動、木棍和輪子滾動），其條件不變。實驗前、中、后三個階段中都可以落實對比實驗的教學(xué)活動。設(shè)計階段思考怎樣設(shè)計可靠的對比實驗，實驗中怎樣操作符合對比實驗，實驗后思考數(shù)據(jù)和現(xiàn)象是否符合對比實驗要求。這就意味著教學(xué)中需要有意識地引導(dǎo)學(xué)生，以規(guī)范的實驗方法來科學(xué)實證科學(xué)猜想，這是必要的，也是可行的。7.設(shè)計制作小車（一）【教材簡析】通過前面6節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道運動的小車與其受到的動力、摩擦力的關(guān)系，知道根據(jù)需要如何減小或增大摩擦力，認識到了運動的物體具有能量，這些能量可以不同的形式來儲存。本節(jié)課將圍繞設(shè)計制作小車展開，這既是對之前所學(xué)知識和技能的歸納和總結(jié)，又進一步培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展對工程設(shè)計的認識、理解和應(yīng)用。明確問題板塊首先讓學(xué)生明白了本堂課的任務(wù)：利用生活中的材料設(shè)計制作一輛具有動力的小車，它能在5秒內(nèi)把兩塊橡皮運輸1米遠。同時讓學(xué)生明確了制作小車的三點要求：1.車身長度不超過25厘米；2.用橡皮筋或氣球做動力；3.只能利用提供的材料。也讓學(xué)生了解了設(shè)計制作的一般流程。制定方案板塊安排了兩個主要的活動，第一個活動是觀察小車模型了解小車各部分的結(jié)構(gòu)和作用，通過觀察學(xué)生知道小車的結(jié)構(gòu)包括車架、車身、車軸、輪子，它們各有各的特點和作用；第二個活動是通過討論確定小車的設(shè)計方案并繪制設(shè)計圖?！緦W(xué)情分析】學(xué)生具有豐富的想象空間，對許多事物充滿著好奇，也十分熱衷去制作一些新奇的物品，這都是開展設(shè)計的有利基礎(chǔ)。但要把想象變?yōu)閷嶋H的作品，要面對的困難是很多的，因此，教學(xué)中不僅要引導(dǎo)學(xué)生利用已有的經(jīng)驗、知識和技能去設(shè)計能“做得到”的產(chǎn)品，還要讓他們能持續(xù)圍繞一個主題設(shè)計開展有始有終的實踐活動?！窘虒W(xué)目標】科學(xué)觀念：通過對設(shè)計制作活動一般方法的學(xué)習(xí)，經(jīng)過設(shè)計環(huán)節(jié)的自主探究，需要了解的設(shè)計制作原理含：工程設(shè)計中需要運用相關(guān)的科學(xué)概念來解決問題；工程設(shè)計具有一定的執(zhí)行程序?？茖W(xué)思維：用發(fā)散和聚合思維的方式參與技術(shù)設(shè)計項目，能夠了解和領(lǐng)悟技術(shù)工程的一般方法。探究實踐：在教師引導(dǎo)下，能根據(jù)任務(wù)要求和材料條件進行設(shè)計，繪制設(shè)計圖；在設(shè)計討論活動中，能傾聽他人的想法，并與之交流；能對自己的想法和結(jié)果進行反思，做出自我評價和調(diào)整。態(tài)度責(zé)任：發(fā)展對工程設(shè)計和動手制作的興趣，激發(fā)創(chuàng)新精神；能夠接納他人的觀點，不斷完善自己的設(shè)計制作；體會到制作的關(guān)鍵在于設(shè)計；認識到人們不斷改進設(shè)計以滿足不斷增加的需求；意識到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展會給人類和社會發(fā)展帶來好處?！窘虒W(xué)重難點】重點：按照要求和材料條件進行設(shè)計，繪制設(shè)計圖。難點：繪制、修改下車的設(shè)計圖?！窘虒W(xué)準備】教師：學(xué)生實驗材料一套、班級記錄表、相關(guān)PPT（含設(shè)計制作流程）、一些做好的小車圖片或模型。小組：硬紙盒、安全剪刀、橡皮筋、輪子、連接軸、膠水、吸管、膠帶、氣球【教學(xué)過程】課前談話：出示單元目錄，交流探討已學(xué)課文的核心內(nèi)容，順勢引出設(shè)計制作小車的教學(xué)活動。一、明確任務(wù)（預(yù)設(shè)5分鐘）材料準備：各種車的圖片課、課件、制作小車的材料等1.課件出示各種車的圖片，提問：這些車分別有什么用途？他們各有什么特點？（預(yù)設(shè)：學(xué)生可能會從有四個車輪、車身、需要動力等方面考慮）2.揭示課題，提出任務(wù)：我們也要設(shè)計一輛具有動力的小車（板書課題）我們今天要利用生活中的材料設(shè)計制作一輛具有動力的小車，它能在5秒內(nèi)把兩塊橡皮運輸1米遠。3.明確要求：我們來看看設(shè)計的小車有什么要求。（課件出示要求并認識老師所提供的材料）4.我們一起來看看工程師是怎樣設(shè)計小車的。（課件出示設(shè)計制作的一般流程）本節(jié)課我們將完成明確問題、制定方案兩個流程。【設(shè)計意圖】單元導(dǎo)入是對所學(xué)知識的整理反思，為設(shè)計制作小車活動做好必要的鋪墊。明確教學(xué)內(nèi)容，并出示制作小車任務(wù)要求，做到學(xué)生心中目標，心中有基礎(chǔ)。然后引導(dǎo)學(xué)生了解設(shè)計制作活動的一般流程，讓學(xué)生心中有數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生參與一個完整高效的設(shè)計制作小車活動。二、制定方案（預(yù)設(shè)33分鐘）材料準備：小車每組1輛、記錄表、硬紙盒、安全剪刀、橡皮筋、輪子、連接軸、膠水、吸管、膠帶、氣球（一）觀察小車模型（預(yù)設(shè)5分鐘）1.要想設(shè)計一輛小車，我們首先要了解小車的結(jié)構(gòu)，老師給每組同學(xué)準備了一輛小車，請同學(xué)們認真觀察并思考小車包括哪幾部分？每一部分的特點和作用是什么？（課件出示問題）2.學(xué)生分組觀察，并記錄。3.學(xué)生分組匯報，教師把學(xué)生的想法記錄在班級記錄表上?！驹O(shè)計意圖】設(shè)計制作小車既是制作活動，同時也是實物建模的過程。觀察現(xiàn)有小車可以了解小車的基本結(jié)構(gòu)和功能，學(xué)生會以此為基礎(chǔ)，遷移和同化自己的設(shè)計小車思路，夯實已有基礎(chǔ)，為后續(xù)設(shè)計積淀基本經(jīng)驗。（二）確定小車設(shè)計方案（預(yù)設(shè)8分鐘）材料準備：課件、橡皮筋動力小車、記錄單1.在設(shè)計小車時，我們要考慮哪些方面的內(nèi)容？（教師根據(jù)學(xué)生的回答適時出示課件）2.提問：怎樣安裝橡皮筋和氣球？3.提問：怎樣增大小車的動力？如何延長動力作用與小車的時間？4.提問：用橡皮筋做動力時如何解決小車打滑的問題？5.小組討論設(shè)計方案，完成活動手冊中的材料選擇，合理分工，并在材料箱中選出所需的材料。6.提問：怎樣安裝車輪讓車輪可以轉(zhuǎn)動？（引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)輪軸可以用吸管做軸套與車身連接，讓輪子可以自由轉(zhuǎn)動。輪子必須能自由轉(zhuǎn)動的同時，所有輪子必須能平衡著地）7.合理的分工是設(shè)計小車的重要前提，你們是怎樣分工的？（小組交流分工情況，教師評價）【設(shè)計意圖】設(shè)計是工程的核心環(huán)節(jié)，而對于制作可能存在的問題進行梳理是必要的，而且考慮得越周到，越有利于設(shè)計的順利進行。本單元已經(jīng)體驗過氣球、橡皮筋小車，自己制作時心中就有一定底氣，但是具體到自制還有不少問題需要梳理剖析。用班級研討的方式，集思廣益，可以更好地促進團隊設(shè)計得更快更好地完成。（三）繪制小車設(shè)計圖（預(yù)設(shè)20分鐘）1.確定了設(shè)計方案，在制作小車前工程師們還必須要繪制小車的設(shè)計圖，請大家發(fā)揮小組的智慧把小車的設(shè)計圖畫在活動手冊上，要求畫三幅圖：正面看圖、側(cè)面看圖和上面看圖。畫好了可以進行修改，讓你的設(shè)計的小車更合理、更科學(xué)、更美觀。2.學(xué)生分組繪制小車設(shè)計圖。3.展示、交流設(shè)計方案。提問：這組的設(shè)計方案，哪些方面值得你學(xué)習(xí)的？你對他們組的設(shè)計方案有什么建議？4.小組修改