資源簡介

Lesson 16 省力小車
教學內容
凡能夠改變力的大小和方向的裝置，統稱“機械”。利用機械結構既可減輕體力勞動，又能提高工作效率。機械結構帶來的省力的感受可以通過測力計來測量比較。真實生活中，路面具有一定的坡度，需要結合機械結構設計整體的省力方案。本節課以“哪種方式運送重物更省力”為問題展開實驗，我們通過使用像皮磚，小車模型，測力計等材料，將省力的感受轉化為可以比較的科學數據，實驗過程中設置物體運送的條件，測試不同運送方式下運送相同的物體所需要的力，比較哪種方式測力計測的度數最小（即為最省力） ，經過建立聯想、做出預測、制作模型、驗證推測、得出結論等一系列過程，培養學生將生活中的抽象的感受轉化為可比較的科學數據的科學探究能力。
教學目標
科學知識：因機械結構帶來的省力的感受可以通過測力計來測量比較。
科學探究：以“哪種方式運送重物更省力”為問題展開實驗，培養學生將生活中的抽象的感受轉化為可比較的科學數據的科學探究能力。
科學應用：滾動與滑動的比較。
跨學科內容：技術（T） ：學會使用固定圈加固車輪位置。
工程（E）：組裝可以滑動的車。
數學（M） ：學習讀取測力計的度數規則。
教學重點
測試不同運送方式下運送相同的物體所需要的力，比較哪種方式測力計測的度數最小（即為最省力）
教學難點
生活中的抽象的感受轉化為可比較的科學數據。
教學準備
解決問題所需要的材料：斜坡紙板、車身、車軸、輪子、固定圈、橡皮筋、羊角釘、橡皮磚。工具包：直尺、小型刻度測力計。
安全提示：本實驗中羊角釘為尖銳物品，請學生使用時注意尖銳端不要指向自己或其他學生，避免傷害。在非教師示意實驗環節，不可擅自嘗試或春食任何實驗素材，不可在小組中使用實驗物品進行打鬧，更，不可將實驗用品用于他用，一經發現，老師可沒收實驗材料，確保學生實驗安全。
教學活動流程
一、引入(5min)
師： STEAM科學大課堂開始啦！
讓我們看一段爆眼球的視頻。。
教師根據爆眼球視頻內容，引導學生展開討論。
* 主題引入
師：通過觀看視頻同學們看到了什么現象？ （提示：傳送帶傳送貨物）
師：你知道在我們生活中，哪些裝置或者設備是為了讓人更省力來設計的嗎？（提示：車輪、斜坡）
* 實驗引入
師：現在要把這個重物從樓梯下運到樓梯上，面前有樓梯，側面有一個坡，你有哪些辦法可以更省力的把它運上來？（提示：學生大膽提出自己的想法，找個有輪子的小車或直接抬上來，找繩子從坡上拖上來）師：如何比較這幾種方法究竟哪種更省力呢？只靠感覺科學嗎？比如比較天熱還是冷我們靠感覺可以嗎？ （提示：感覺并不客觀，需要有類似于溫度計的測量的設備）
今天，我們一起用科學的方式比較哪種方式的運送重物更省力。
二、實驗過程（30min）
* 認識材料
師：請取出袋子中的材料，看看它們如何幫助你解決實驗問題？
教師帶領學生從袋子中取出材料，根據學生水平及實驗需要，引導學生初步觀察，并了解不同實驗材料特征及使用方法。
開始實驗
教師引導學生開展探究實驗，（注意：探究過程中，應以學生自主探究為主，如果學生遇到操作問題，教師可根據情況選擇為學生展示相應的手部視頻，幫助學生了解操作方法。)
1.建立假設，制作模型
師：在把重物拿上樓梯前，現在我們聯系生活，來觀察思考一下：如果要將重物從點運到b點，你覺得如何能更省力？（提示：圖示見PP,增加輪子后滾動起來會更省力。）
學生觀察并聯系生活，提出自己的假設。
師：觀察材料，你打算用到哪些材料、如何來驗證你的推測呢？（提示：要使用一個小車模型，橡皮磚、車輪、測力計等，這一步引導學生自己選擇材料，不一定要全面)學生根據材料，選擇認為可以用來驗證自己推測的材料。
師：根據手部視頻（提示：用皮筋將橡皮磚固定在小車模型上，將羊角釘固定在小車的模型上），觀察老師如何依次將橡皮磚放在沒有增加車輪和增加車輪的小車模型上進行測試，根據老師的示范來完成你的測試。
學生觀看手部視頻，嘗試組裝模型。
2.驗證推測，確定最優模型
師：從a點到b點，哪種方式更省力？這和你的推測一致嗎？（提示：增加車輪后的測試力更小）學生根據測量陳述實驗結果，比較與預測是否有差別。
師：在水平的路面上，車輪有什么作用呢？（提示：在水平路面上，車輪的作用可以更省力。）
師：如果現在我們要將重物運送到距離桌面4 m的高處，你有哪些辦法？請聯系生活說一說你的想法。(提示：可以建立一個有坡度的路面或直接提上去)
學生聯系生活建立推測。
師：在有坡度的路面上，車輪依然可以起到省力的作用嗎？你認為哪種方式更省力呢？根據實驗記錄單中的方式，說一說你要如何驗證你的推測。
學生依據實驗記錄單，建立關于哪種方式更省力的假設，并依據前一步的實驗選擇所需要的實驗材料。師：根據手部視頻，搭建好斜坡，進行測試，并將實驗結果記錄在實驗記錄單上。學生根據手部視頻，搭建斜坡進行測試，并將實驗結果記錄在實驗記錄單上。師：根據實驗記錄單的不同方式，哪種方式更省力呢？這與你的推測一致嗎？學生根據實驗記錄單上的數據說明實驗結果。
師：通過實驗，你得到什么結論？圓形車輪有什么作用？（提示：在有一定坡度以及平地上為重物增加有車輪的結構都可以更省力)
學生根據實驗，嘗試總結自己得到的結論。
3.改變實驗條件，設置實驗變量，收集數據
師：有車輪的結構在我們的生活中與路面是分不開的。有一定坡度的路面和平路相比，車輪在哪種路面上更省力？這說明什么？ （提示：在平路上更省力。坡度會增加小車的力）
學生根據上一步實驗，得出結論。
師：根據手部視頻，現在我們4人一組，當我們改變斜坡高度，測定從底端到頂端的小車需要的力的大小。思考：如何調整路面，讓小車到達頂端更省力呢？ （讓坡度盡可能平緩。做成z字形）
學生討論并作出假設。
師：你省力的方案是什么？說一說你的設計依據與結論。（提示：當坡度過陡時，可以通過設計z字形路面，減緩坡度，可以達到省力的作用）
學生四人一組，設計路面，測試并陳述結論。
4.分析實驗，得出結論
師：經過本次實驗，如果要將重物移動到高處，你要選擇哪種方案來完成這個過程？為什么？學生根據實驗記錄單上的記錄結果，分析實驗數據得出結論。
5.拓展活動
師：詹天佑的人字形的道路設計。一百年前，詹天佑主持設計修建京張鐵路時遇到了很多難題，其中最大的難題就是修筑從南口到八達嶺岔道城的關溝段鐵路。這段路地勢陡，坡度大，最大坡度達33%，即每前進1000米，坡度就上升33米。這樣的坡度，火車是不能直接爬上去的。因為，當時火車最高爬坡率只有25%，于是詹天佑借鑒美國高山地區鐵路設計，設計出用“長度”換“高度”的“人字形”鐵路。詳見ppt當中管天佑設計的真實路線，是如何解決生活中實際的問題的。
學生觀看資料，了解倍天佑鐵路設計的依據。
三、討論與分享（10min）
教師引導學生對以下問題展開討論，分享自己的觀點。
把重物提升到4厘米高度的過程中，哪種方法最省力？
坡度對于小車運送重物有什么影響？
3，在運送重物時，如果增加坡度，如何綜合設計省力方案？
四、實驗結論（5min）
師：通過這個實驗，請陳述一下你所看到的現象，并解釋這個實驗現象背后的科學原理。（教師可根據學生分享與討論的內容，結合以下信息做簡要總結。）
總結：
師：通過本節課的學習，我們學習到了利用機械既可減輕體力勞動，又能提高工作效率。在將重物運送到4厘米高度的過程中，直接提是最費力的，而用帶輪子的小車是最省力的。在實驗中，和平地相比，增加坡度后，運送重物需要的力增加了，坡度越高，小車運送重物需要的力越大，通過調節坡度修建z字形的路面，減小坡度，達到省力的結果。
（提示：根據師訓視頻中的實驗總結部分，了解本次實驗的原理。）
五、拓展與遷移（5min）
—科學大講堂
教師可利用“科學大講堂”視頻，幫助學生拓展本節課相關知識。
師：科學大講堂中發生了哪些有意思的事情和有趣的實驗呢？讓我們一起去看看吧。播放科學大講堂）視頻。。
六、回顧與總結（5min）
教師請學生拿出活動單頁，引導學生完成自我反思與評價。
師：經過本節課的學習，你得到哪些收獲和成長？請將你本節課的實驗收獲和心得以及還需提高和優）化的部分記錄在《回顧與總結》表中，并對自己本堂課在科學興趣、科學實踐、科學思維方面的成長給予評價。(共22張PPT)
省力小車
1.通過觀看視頻同學們看到了什么現象？
2.你知道在我們生活中，哪些裝置或者設備是為了讓人更省力來設計的嗎？
1.現在要把這個重物從樓梯下運到樓梯上，面前有樓梯，側面有一個坡，你有哪些辦法可以更省力的把它運上來？
2.如何比較這幾種方法究竟哪種更省力呢？只靠感覺科學嗎？比如比較天熱還是冷我們靠感覺可以嗎？
今天，我們一起用科學的方式比較哪種方式的運送重物更省力。
車身
車輪
車軸
固定圈
橡皮筋
橡皮磚
羊角釘
斜坡紙板
提示：其中直尺、測力計來自工具包，使用完畢后放回工具包當中。
直尺
測力計
1.哪種方法更省力？
觀察思考：如果要將重物從a點運到b點，你覺得如何能更省力？
2.制作模型并測試
觀察老師如何依次將橡皮磚放在沒有增加車輪和增加車輪的小車模型上進行測試，根據老師的示范來完成你的測試。從a點到b點，哪種方式更省力？這和你的推測一致嗎？
在水平的路面上，車輪有什么作用呢？
如果現在我們要將重物運送到距離桌面4cm的高處，你有哪些辦法？
3. 哪種方法將物體運送到4厘米高度最省力？
在有坡度的路面上，車輪依然可以起到省力的作用嗎？
你認為哪種方式更省力呢？根據實驗記錄單中的方式，說一說你要如何驗證你的推測。
搭建好斜坡，進行測試，并將實驗結果記錄在實驗記錄單上。
根據實驗記錄單的不同方式，哪種方式更省力呢？這與你的推測一致嗎？
通過實驗，你得到什么結論？圓形車輪有什么作用？
有車輪的結構在我們的生活中與路面是分不開的。有一定坡度的路面和平路相比，車輪在哪種路面上更省力？這說明什么？
4. 讓小車更省力
4人一組，增加高度，用木板模擬路面，測定從底端到頂端的小車需要的力的大小。
思考：如何調整路面，讓小車到達頂端更省力呢？
5.分析數據，得出結論
說一說：如果要將重物移動到高處，你要選擇哪種方案來完成這個過程？為什么？
6.拓展資料
詹天佑的人字形的道路設計。一百年前，詹天佑主持設計修建京張鐵路時遇到了很多難題，其中最大的難題就是修筑從南口到八達嶺岔道城的關溝段鐵路。這段路地勢陡，坡度大，最大坡度達33‰，即每前進1000米，坡度就上升33米。這樣的坡度，火車是不能直接爬上去的。因為，當時火車最高爬坡率只有25‰，于是詹天佑借鑒美國高山地區鐵路設計，設計出用“長度”換“高度”的“人字形”鐵路。
1. 把重物提升到4厘米高度的過程中，哪種方法最省力？
2. 坡度對于小車運送重物有什么影響？
3. 在運送重物時，如果增加坡度，如何綜合設計省力方案？
通過本節課的學習，我們學習到了利用機械既可減輕體力勞動，又能提高工作效率。在將重物運送到4厘米高度的過程中，直接提是最費力的，而用帶輪子的小車是最省力的。在實驗中，和平地相比，增加坡度后，運送重物需要的力增加了，坡度越高，小車運送重物需要的力越大，通過調節坡度修建z字形的路面，減小坡度，達到省力的結果。
請你回顧本堂課的學習過程
用心記錄下自己的成長與收獲吧！

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