資源簡介

(共17張PPT)
不怕地震的房屋
1.從視頻中，你觀察到房屋在地震來臨時，發生了哪種變化？
1.根據你的推測，你覺得在什么情況下會發生這種情況？
2.是所有的地震都會發生這種情況嗎？
1.如果你是建筑師，你準備如何解決這個問題？
2.在實際開始之前，我們需要測試一下你的方案，你需要怎么測試？
今天，讓我們一起來想辦法讓“土壤液化帶上的房屋更加穩固”吧！
塑料盒
小木塊
沙子
木棍
雙面膠
提示：
1.教師需要準備清水。其中塑料盒、雙面膠來自工具包，使用完成后放回工具包當中.
2.沙子容易堵塞下水道，請勿直接倒入水池，可以用袋子裝好，倒入花叢及樹木根部.。
皮筋
鋁瓶蓋
建筑物貼紙
1.水是如何出現的？
建立模型。
思考：發生地震時，水是如何出現的？我們來測試一下，觀察這個現象是如何發生的。
2.如果在這個沙土上蓋房屋，會如何？
將模擬房屋的木塊貼好對應的貼紙，放在沙子上，模擬房屋，
再次搖晃塑料盒，觀察房屋此時會出現的現象。
3.如何讓液化土壤上的房屋更穩固？
你有什么辦法讓液化土壤上的房屋更穩固？
請說一說你將如何使用木棒、鋁瓶蓋、雙面膠、皮筋這些工具改造房屋結構，讓它更穩固？
那接下來我們來使用材料改造你的房屋外部結構，驗證你的推測。
4. 優化方案，再次測試
再次調整自己的方案，測試。
觀察調整后的房屋外部結構，房屋的穩固不僅與外部材質有關，還與什么有關？
將自己設計加固的房屋進行比較，將實驗結果記錄在實驗記錄單上。
5. 再次加固房屋
2人一組，房屋改造結構不變，調整地基插入土中的深度，放入后再次搖晃測試，觀察現象。
6. 拓展活動
多人（3-5人）一組，將你的樓房高度增加到盡可能高，而最底部地基不變，再次測試。觀察此時地基是否能負擔房屋的穩固功能。
1. 你想到哪些辦法穩固房屋？你是怎么想到的？
2. 請結合你的實驗結果說一說，哪些情況會影響房屋的穩固？
3. 如果要在土壤液化帶上讓房屋更穩固，你要選擇哪一種方案，你需要如何去做？
土壤液化是指在外力的作用下，原本是固態的土壤變成液態或流質。土壤液化主要出現在分布深度較淺，飽和的疏松細砂、粉土質砂或粘土，且其底部排水較差。通常在外力反覆震蕩下(如地震)，松散的土壤因受到壓縮，內部空隙減小，導致空隙內水壓升高，當水壓升高至超過土壤內承受的外部壓力時，加上水分不能從地底排出，就會產生土壤液化。
房屋建筑在這樣的地震帶上，在外力的作用下，會發生強烈的震蕩，造成財產損失和人員傷亡。因此，我們通過為房屋建地基，加強房屋的抗震能力，保護人和財產的安全。因此，地基對于抗震有很大的意義！
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！Lesson 7 不怕地震的房屋
教學內容
土壤液化是指在外力的作用下，原本是固態的土壤變成液態或流質。在地震時，松散的土壤因受到壓縮，內部空隙減小，導致空隙內水壓升高，當水壓升高至超過土壤內承受的外部壓力時，加上水分不能從地底排出，就會產生土壤液化，發生土地漂移或塌陷的問題。通過加強土壤液化帶房屋的地基結構，可以減少液化現象帶來的危害。本節課利用細沙模擬土質疏松且其底部排水較差的地震帶，使用外力反復震蕩（模擬地震情形）模擬土壤液化現象的發生過程，以“讓土壤液化帶上的房屋更穩定”為問題，驅動學生利用材料應用多種方案解決問題。
教學目標
科學知識：土壤液化是指在外力的作用下，原本是固態的土壤變成液態或流質。房屋建筑在流體地震帶和外力的作用下發生強烈震蕩，利用地基使得房屋穩固。
科學探究：通過觀察現象，培養學生發現問題、提出假設、使用不同方案解決問題的科學探究能力。
科學應用：利用工程結構加固建筑的穩定性。
跨學科內容：技術（T）：根據材質和用途的不同，選擇皮筋或雙面膠連接物品。
工程（E）：使用材料改變建筑的空間結構。
教學重點
根據問題，建立預測并用多種方案“讓液化帶上的房屋更穩定”。
教學難點
比較解決問題時不同方案的差異。
教學準備
解決問題所需材料：沙子、木棍、木塊、皮筋、雙面膠、鋁瓶蓋、建筑物不干膠貼。工具包：塑料盒。
教師需要準備：清水。
溫馨提示：本節課沙子容易堵塞下水道，請勿直接倒入水池，可以用袋子裝好，倒入花叢及樹木根部。
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：從視頻中，你觀察到房屋在地震來臨時，發生了哪種變化？（提示：房屋下陷）
師：根據你的推測，你覺得在什么情況下會發生這種情況？是所有的地震都會發生這種情況嗎？（提示：可能周圍或者地下有很多水的地區會發生這種情況。并不是所有的地震都會發生這種情況，這與該地區本身的地質結構有關。）
＊實驗引入
師：如果你是建筑師，你準備如何解決這個問題？（提示：我是建筑師，我需要讓建筑在土壤中更牢固，可以改變建筑的外部的結構，讓它更加牢固。）
師：在實際開始之前，我們需要測試一下你的方案，你需要怎么測試？（提示：需要有這種類型的土質、有水、有模擬的建筑，用于測試。）
今天，讓我們一起來想辦法讓“土壤液化帶上的房屋更加穩固”吧！
二、實驗過程（30min）
＊認識材料
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操作視頻，幫助學生了解操作方法。）
1．建立假設，制作模型
師：根據手部視頻，建立模型，思考：發生地震時，水是如何出現的？我們來測試一下，觀察這個現象是如何發生的。
學生按照手部視頻模擬地震，觀察水是如何出現的。（注意：將溢出的水倒入量杯，保證水浸濕沙子但不溢出沙子表面即可。）
師：如果在這個沙土上蓋房屋，會如何？
學生將模擬房屋的木塊貼好對應的貼紙，放在沙子上，模擬房屋，再次搖晃塑料盒，觀察房屋此時會出現的現象。
師：根據上一步的測試，請思考，你有什么辦法讓液化土壤上的房屋更穩固？請說一說你將如何使用木棒、鋁瓶蓋、雙面膠、皮筋這些工具改造房屋結構，讓它更穩固？
學生2—4人一組，討論方案討論完成后，分別陳述小組的方案。2．驗證推測，確定最優模型
師：根據大家的想法，主要有以下幾種（例如：增加地基等；教師總結歸納學生方案，將學生的方案類型展示在黑板上）。那接下來我們來使用材料改造你的房屋外部結構，驗證你的推測。
學生使用手邊材料（皮筋、木棍），改造房屋結構。
師：再次震動模擬地震（注意：不要用勁過大，不要上下晃動，左右晃動）比較一下，你所測試的方案中，哪一個更實用，效果更佳？（提示：學生組裝好模型，觀察與比較，確定他認為的最優方案。）
3．優化方案，再次測試
師：在這個過程中，如何更合理的使用這些材料呢？結合大家的探索我們再一起看看手部視頻中老師是如何操作的。
學生觀看手部視頻，再次調整自己的方案。
師：再次測試，觀察調整后的房屋外部結構，房屋的穩固不僅與外部材質有關，還與什么有關？（提示：結構與房屋的連接方式和位置有關。）
學生將自己設計加固的房屋進行比較，將實驗結果記錄在實驗記錄單上。
4．改變實驗條件，設置實驗變量，收集數據
師：現在請兩人一組，房屋改造結構不變，調整地基插入土中的深度，放入后再次搖晃測試，觀察現象。學生兩人一組，測試如果士壤過少，埋入土壤的深度過淺效果是否依然可以。
5．分析數據，得出結論
師：如何改造的房屋結構更能防震？請將實驗結果記錄在實驗記錄單上。學生分析已有實驗數據，將實驗結果記錄在實驗記錄單上。
6．拓展活動
師：現在我們多人一組，將你的樓房高度增加到盡可能高，而最底部地基不變，再次測試。觀察此時地基是否能負擔房屋的穩固功能。
學生多人一組，將木塊用雙面膠疊加增加高度，最終測試地基的穩固還與什么條件有關。
三、分享與討論（10min）
教師引導學生對以下問題展開討論，分享自己的觀點。1．你想到哪些辦法穩固房屋？你是怎么想到的？
2．請結合你的實驗結果說一說，哪些情況會影響房屋的穩固？（提示：地基的深度和數量、房屋的高度，都會進一步增強房屋的抗震能力。）
3．如果要在土壤液化帶上讓房屋更穩固，你要選擇哪一種方案，你需要如何去做？
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：土壤液化是指在外力的作用下，原本是固態的土壤變成液態或流質。土壤液化主要出現在分布深度較淺，飽和的疏松細砂、粉土質砂或粘土，且其底部排水較差的地質環境中。通常在外力反覆震蕩下（如地震），松散的土壤因受到壓縮，內部空隙減小，導致空隙內水壓升高，當水壓升高至超過土壤內承受的外部壓力時，加上水分不能從地底排出，就會產生土壤液化。房屋建筑在這樣的地震帶上，在外力的作用下，會發生強烈的震蕩，樓層斷裂，造成財產損失和人員傷亡。通過在房屋中加固地基并控制地基深度和樓層高度，加強房屋的抗震能力，最終讓房屋更加穩定，保護人和財產的安全。
（提示：教師可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）
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）
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。

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