3.拱形的力量【教材简析】本课是教科版的《形状与结构》单元第三课内容。学生通过前两课的学习已了解改变材料的厚度、宽度和形状会增强其抗弯曲能力。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。教材精心设计了两个体验和实验活动，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。我们可以根据新版教材的设计思路进行重新解读。问题聚焦:通过生活中拱形类建筑的观察以及结合学生之前对形状与抗弯曲能力的认识，把问题聚焦到“研究纸拱的抗弯曲能力”上来。探索板块，通过测试纸拱的承重能力实验和不断想办法控制拱变形的问题，使纸拱不断承载更大的重压，引导学生认识拱形承重的特点。通过研讨活动，学生可以进一步认识到拱形承载压力的特点，并认识到拱形承重能力与抵住拱足的关系。拓展部分，通过搭一个瓜皮拱或者其他材料（泡沫、木头等）的拱，从丰富具体的体验活动中感受到拱形的承重特点。纸拱是很比较容易搭建的拱，做一个瓜皮拱（或其他材料的拱）不但有趣，而且当学生小心翼翼地把很滑的、小块的瓜皮搭成一个拱，看到这个拱并未垮掉甚至还能承重时，他们对拱形承重的特点会感受很深，会惊叹拱形的“力量”大。与前面实验相比，前者是更理性的探究，后者是更感性的制作，相辅相成。【学情分析】在之前的学习中，学生了解改变纸的宽度、厚度或者形状会改变纸的抵抗弯曲的能力。同时对这类探究活动产生了浓厚的兴趣，也习得了基本的探究此类问题的方法。在这这些前提下进一步探究拱形，学生们的热情会更加高涨、也基本形成了探究的思路，但对于设计实验方案明确具体步骤仍然需要加强。
同时，学生刚接触拱形这个形状，对这个形状的并不了解，有的会直接称其为半圆。让学生根据形状的变化来分析力的走向也是有一定难度。【教学目标】科学概念目标1.拱形受到压力时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。2.抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。科学探究目标1.通过重复实验和深入地研讨分析，让学生根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。2.能利用表格收集整理证据，用简图来记录和展示自己的思维过程。科学态度目标1.能对拱形的承重特点的探究活动表现出浓厚的兴趣。2.认识到边实验边思考，对不断深入研究的重要性。科学、技术、社会与环境目标1.了解拱形在生活中的应用。2.通过动手搭瓜皮拱，感受科学技术运用于生活的魅力。【教学重难点】重点：明白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。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：课件、瓜皮拱、钩码、搭建拱形装置（有条件）小组：做拱形的卡纸、铁垫圈、用于抵住拱足的书、作业本活动记录表、准备建拱形的泡沫塑料。【教学过程】一、聚焦：通过欣赏拱形建筑提出问题（预设3分钟）[材料准备：拱形建筑图片课件]1.课件播放拱形建筑的图片，学生欣赏，感知拱形在建筑上的广泛应用，时初步认识拱形结构。
拱顶拱足2.提问：那么多建筑都设计成拱形仅仅是为了美观吗？到底有什么秘密？（预设：拱形结构牢固、抗弯曲能力强）3.揭示课题：拱形的力量（板书）二、探索：测试纸拱的承重能力（预设17分钟）实验一：比较纸拱桥与纸平桥的承重能力（演示实验）[材料准备：卡纸、铁垫圈、作业本活动记录表]1.教师出示一座拱桥，一座平桥，学生猜测承重能力。2.出示作业本第14页表一，明确实验要求。3.学生上台放垫圈，测试两座桥的承重能力，并记录实验数据。4.小结：拱桥比平桥可以承受更大的压力。实验二：观察纸拱受力时的形状变化[材料准备：卡纸、铁垫圈、纸拱受力简图]1.观察纸拱受力时形状变化。2.学生用箭头画出受力形变的简图。预设：3.学生汇报交流，教师小结。当拱形受到一个压力的时候，它就会把这个压力分解成向下的压力和向外的推力，产生了外推力。实验三:让纸拱承受更大的重量[材料准备：卡纸、铁垫圈、抵住拱足书本、作业本活动记录表]1.分组讨论：怎样使纸拱承受更大的重量？（预设：用重物抵住拱足，阻止其向外推变形。）2.出示作业本第14页表二，明确实验要求，分组实验，记录数据。3.各小组汇报交流实验结果。
教师小结：拱形受压时会产生一种向外推的力，抵住拱足就等于抵住了这个力，拱就能承载更大的重量。三、交流研讨：拱形承重的秘密（预设12分钟）[材料准备：纸拱受力简图]1.学生在前面简图的基础上，分组画出拱形承重时的特点。2.全班交流展示小组的想法3.总结：拱形受压时会产生一种向外推的力，抵住拱足就等于抵住了这个力，拱就能承载更大的重量。四、拓展：搭建一个拱形（预设8分钟）[材料准备：搭建拱形演示装置（或西瓜皮、南瓜皮）、每组一套搭建拱形泡沫材料]1.各小组仿照课本32页搭建拱形。2.思考泡沫（瓜皮）拱为什么能够承受重物，不会垮掉？（预设：因为泡沫（瓜皮）拱把受到的力向下向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压，结合得更紧密，所以不会垮。）
【板书设计】3.拱形的力量抵抵住拱足可以承受更大重量【作业设计】1.寻找生活中与拱形相似结构的物品或建筑。2.课后尝试用其他材料搭建拱形。（选做）
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