《拱形的力量》教案及反思

【教材分析】

《拱形的力量》是教科版科学教科书六年级上册第二单元的第三课，学生通过前面两课的学习已初步了解改变材料的厚度和形状会增强抗弯曲能力。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。拱形结构有的书又叫推力结构，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。教材精心设计了几个体验和实验活动，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。

【教学目标】

1、通过实验，知道拱形受到压力时，能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。

2、能够边实验边思考，学生能根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。

3、通过实验操作，培养发现问题、解决问题的能力和探究的精神。

【教学重点】

弄清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。

【教学难点】

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】

教师准备：PPT课件，纸（180克的绘画纸），铁垫圈（M12）若干，书本6本，螺母若干，A4纸（上面画上10.5cm的平行线）。

为每组学生准备：纸3张，A4纸（上面画上10.5cm的平行线），铁垫圈40个，螺母6个，记录单两张，

教学过程

一、导入

师：同学们，茅以升小学是以我国著名的桥梁专家茅以升来命名的，相信大家对于桥梁都有一定的了解，现在我们一起来欣赏一些桥梁的图片。（播放PPT）

师：我们看了这么多的桥，它们之间有什么共同点么？

生（预设）：都有拱形。（师板书拱形）

师：为什么这些桥要做成拱形的呢？（沉默一会儿）

师：究竟在拱形中蕴藏着怎样的秘密呢？今天我们就来一起探究拱形的力量。（师板书：拱形的力量）

二、探究活动一：拱形桥和平桥承受压力的比较探究

师：今天老师要为大家搭两座桥。我用这两张材料相同、大小相同的纸来搭桥，来对比一下哪座纸桥可以承受更大的压力。（师出示两张白纸）

师：我们先来搭一座平桥。（边说边搭桥，一边放三本书，间距为13cm） 师：我们用桥承受的垫圈的数量的多少来测试桥能承受的压力。

师：先轻轻的放一个垫圈。

师：观察一下纸桥的形状发生了怎样的变化？

生（预设）：往下陷

师；请同学们继续观察纸桥形状的变化。

师（继续放直到桥面接触地面）：当桥面接触地面时，我们的桥就算塌了。 师：我们的纸桥究竟能承受多少个垫圈的压力？

生做答。（师引导学生注意桥塌了时的那个垫圈不算）

师板书记录。（板画平桥，上记录垫圈数量）

师：现在我们再用同样的纸搭一座拱形桥。（边说边搭桥）

师：请同学们再预测一下这座拱形桥能承受多少垫圈？

生预测。

师：放垫圈的时候要轻轻放。（师先放一个）

师：观察一下纸桥的形状发生了怎样的变化？

师（继续放直到桥面接触地面）我们的纸桥究竟承受了多少个垫圈的压力？ 生做答。

师板书记录。（板画拱桥，下记录垫圈数量）

师：通过刚才的对比，拱形桥和平桥哪一个可以承受更大的压力？ 生（预设）：拱形桥。

师：还发现了什么？随着垫圈的增多，平桥的形状发生了怎样的变化？ 生（预设）：平桥中间塌下去了。

师根据学生回答板画纸桥的形变。

师：拱形桥呢？

生（预设）：拱形桥的两边往外伸展。

师根据学生回答板画纸桥的形变。

师：刚才同学们说的纸桥的两边，我们称之为拱足，拱足就是纸桥与地面接触的地方。我们看到拱足往外移动，说明拱足受到了一个什么方向的力？

生（预设）：往外的力。

师：这个往外的力我们叫做外推力，这个力是从哪里来的呢？

生（预设）：从向下的压力来的。

师：拱桥的桥面受到了向下的压力，可是拱足处却受到了向外的推力，向下的压力在拱桥中是怎样传递的呢？

（沉默一会儿）

师（课件演示拱形的力量传递过程）：谁能描述一下在拱桥中向下的压力是怎样传递的呢？

生：向两边，向下传递。

师课件出示：拱形承载重物时，能把压力向下向外传递给相邻的部分。 师：拱桥将承受的压力分散开了，桥面就不容易凹下去，拱桥的形状就可以保持住，它就可以承受更大的压力。

三、使拱形承受更大的压力

师：刚才我们看到了拱形的桥确实能承受更大的力，可是老师觉得不满足，老师想挑战一下大家，你们能不能想想办法让拱形桥承受更大的力量？请小组讨论一下。

生汇报：抵住拱足。

师：能说出这样做的理由么？

生（预设）：抵住外推力，保持拱形形状不变，保持拱形跨度不变??

师：抵住拱足，真的能让拱形承受更大的压力么，这样拱形可以承受多大的压力呢？我们要做个实验看看。（出示实验记录单）

师:：同学们自己找材料抵住拱足，填写在实验方案中，并将实验结果记录下来。

生小组活动。（师巡视，拍照）

师投影记录单。

师：看样子抵住拱足确实可以让我们的拱桥承受更大的力。

师：通过刚才的两个实验，我们发现了拱形承重的秘密：拱形承载重物时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，抵住向外推的力，拱形就能承载很大的重量。

四、探究影响拱形承重的因素

师：可是老师有一个疑惑，刚才我们各小组用了同样大小同样材料的纸，为什么不同的拱桥承重力有这么大的差别呢？究竟是什么因素可能影响着拱形的承重力呢？

师：我们来回顾一下刚才同学们做实验时的精彩瞬间，投影照片。

（及时矫正一些操作问题：桥歪了也算倒塌，垫圈要怎么放）

师：究竟是什么因素可能影响着拱形的承重力呢？

生推测，师板书（拱足间的距离，材料，抵住拱足物体的高度，抵住拱足物体的重量??）

师：材料我们今天用的是同样材料的纸来做实验，那么其他的因素哪一些我们方便来研究呢？

生：跨度，抵住拱足物体的高度。

师：如果我们先来研究抵住拱足物体的高度，一会儿先做完实验的小组可以再来继续研究跨度的影响。我们用不同数量的螺母搭起来制造不同的高度，来看看拱桥的承重力有怎样的变化。实验中有什么要注意的么？

生：材料相同，跨度相同。

师：老师特别提醒下大家如果发现纸折了的话，就不是拱形了，请换一张纸。 师出示实验记录单。

小组实验，师巡视，个别小组完成发放另一份实验记录单，个别小组发放更多螺母。

师投影记录单，生汇报结果：抵住拱足的物体越高，拱形承受的压力越大。 师：如果我们的螺母继续搭上去，拱形的承重力会不会一直增加？

师投影记录单，生汇报结果：拱足间的距离越大，拱形承受的压力越大。 师：如果拱足间的距离继续减小，拱足承受的压力会不会一直增加？ 师：这些都有待同学们在课下继续研究。

师：通过刚才的实验，我们发现了这么多的因素都影响着拱形的承重力，看样子，搭一座坚固承重力大的拱桥还真不容易。

师：我国古代的劳动人民非常智慧，他们利用拱形的特点，用小块的石材和砖搭成了一座座拱桥，这座就是其中最著名的赵州桥。它经历了1400多年的风雨、洪水、地震，仍然屹立不倒，除了采用拱形的形状，它还蕴含着许多的智慧，同学们课下可以查阅资料，了解一下这座桥梁的秘密。

【教学反思】

这节课是准备90课时培训的公开课，总共试教了五节，每节课的教学环节与内容都有所改变。在磨课的过程中，对于如何提高科学实验教学的有效性有如下体会：

1.提高实验材料的有效性。

在该课的实验教学环节，需要用到纸和垫圈，纸太软容易弯折，拱形的形状不易保持；垫圈太重，比较拱形的承重时，区分不明显，实验效果不好，垫圈太小，实验时间过长；经过反复的比较和操作，我选择180克的绘图纸作为纸的材料，M12大小的垫圈配合使用。

在比较平桥和拱桥的抗弯曲能力时，由于桌面太光滑，拱形承重一个垫圈就会塌下来，比起平桥的承重没有明显提高，所以我在搭拱形时，为了增大摩擦力，在拱桥的下面垫了一张纸，刚开始用了绘图纸来垫，纸面太粗糙，看不出拱形受压力拱足会往外推的变化过程，达不到该实验的教学目的，选用了铜版纸来垫底，效果比较好，和平纸桥的承重有区分，但区分不大，很好地实现了该实验环节的目标，让学生观察到纸拱桥的承重比平纸桥的承重更大，也清晰地观察到纸拱桥

受压后变形的过程。在接下来研究如何提高拱桥的承重力的实验中，在这张纸上标好拱桥跨度的距离，可以方便学生进行操作。

在研究提高拱形的承重力的实验中，本来是参照教材使用书本来抵住拱足，后来发现书本厚度不够大，比较起来效果不明显，所以又选择了大的螺丝帽来抵住拱足，这样子实验效果更明显，区分度更大。并且选用了螺丝帽可以使得同学们抵住拱足的方式更多样，不仅可以把螺丝帽竖着搭高，提高抵住拱足物体的高度，还可以将螺丝帽横着摆放，以提高抵住拱足的物体的重量，学生在做探究实验的过程中可以更加开放。

通过实验材料的改良，不仅提高了实验教学的效率，学生方便操作，使学生在较短的课堂时间可以进行更充分的探究；而且提高了实验教学的效果，使学生在实验中的探究更开放，便于进行观察，给他们提供了更多自主选择与发现的机会。

2.有效设计实验环节

按照教材，《拱形的力量》中的教学与实验探究环节分为四个部分：一、比较纸平桥与纸拱桥的承重力。该环节的教学目标：一方面让学生通过比较发现拱桥的承重比平桥的承重更强，一方面让学生通过观察拱桥在受压后的形变，来推测拱桥在受压后力量的传递特点：拱形承载重物时，能把压力向下向外传递给相邻的部分。二、抵住拱足，使拱桥不变形从而承受更大的重量。通过第一个探究活动中学生对于纸拱桥变形的特点的观察，使学生自然想到抵住拱足，可以使拱桥不易变形，从而承受更大的重量，并通过实验验证自己的想法，教材中是使用书本来抵住拱足，在纸拱桥的两边各放一本书。三、使纸拱桥承受更大的重量。这个实验室对第二个实验的进一步拓展与深入，学生采用更多的书本来抵住拱足，探究并测试拱形可以承受多大的重量，该部分的教学目标是，让学生通过观察实验发现，抵住拱足的书本数越多，是的拱桥的形状更不容易改变，从而可以承受更大的重量。四、自己搭一个瓜皮拱。让学生自己动手用小块的瓜皮模拟砖块搭一座拱桥，将知识内化，并在实践中观察拱形受压力后，各部分会相互挤压，结合的更加紧密。

在开始的试教中，我按照书本教学的环节，按部就班来开展实验探究，第一个环节我演示给学生来看，第二个环节和第三个环节让学生来操作，第二个环节

的教学目标定位在设计实验，第三个环节目标定位在规范实验操作，并且按照书本上重复三次取平均数的方式来实验并收集数据，发现课堂时间不够用，第四个教学环节没有时间开展。

第二次的试教，我又将第二个实验和第三个实验合并起来，将书本发放给学生，让他们自己选择书本数进行探究。这样的教学环节的设计虽然节省了时间，可是学生对于实验操作的规范不甚熟悉，学生对于垫圈的摆放、桥梁倒塌的标准不甚统一，造成了时间的浪费与实验数据的偏差。

第三次的试教，我又将第二个实验环节采用演示的方式，从而让学生对于实验操作的规范性有一定了解，第三个实验环节让学生去做，这样的教学环节设计虽然流程较顺利，思路较清晰，但是学生在第三次实验的环节缺少自主探究的热情，条件限制过多，学生只是机械操作，虽然对于科学实验的严谨性与数据采集的规范性有一定的提高，但是学生在课堂上的思维含量不高，更多只是机械操作，从而使得整堂课过于沉闷。

第四次试教，我在第一个实验环节中用演示的方法将放垫圈的方法轻轻放提示给学生，将桥梁倒塌的标准共同规范后，我将第二个环节放手让学生去做，没有给与学生“温馨提示”，没有规范学生采用某种材料，让学生自己找材料抵住拱足，学生有的用铅笔盒，有的用自己的科学书，有的用手来抵住拱足，我将他们做实验的过程用相机拍摄下来，学生通过实验活动，对于抵住拱足可以使拱桥承受更大的压力都有了认识。由于实验材料的多样性，造成了各个小组的拱桥承重存在较大的差异，从而我通过回放实验过程中学生采用不同材料的情形引导学生思考什么原因可能影响着拱桥的承重，学生提出了很多假设：拱足间的距离，拱桥的材料，抵住拱足的物体的高度等。根据学生的假设，便顺利进入了下一个实验环节——抵住拱足的物体的高度是否影响着拱桥承受重量的多少。并且在第二次实验活动中，学生亲身体会到实验操作中有哪些是需要注意的，在第三次实验前我提问学生实验的注意事项时，学生大多能自主说出注意事项，而不是我硬性灌输给他们。在第三次实验中，学生再次通过实践强化了实验操作的规范性，并通过较严格的控制变量的方法体会了科学实验的严谨性。从开放到严谨，学生经历这探究的不同层面，即激发了学生的探究欲望，给他们自主探究自主思考的空间，又让他们体会到科学实验的规范性与严谨性。

正式的公开课中，我在第二个环节又有改变，在实验完成后，我就将本课的教学目标中的拱形承重的秘密出示，学生说出可能影响拱桥承重的因素后，我提问学生哪些因素方便研究，学生自己提出可以探究拱足间的距离和抵住拱桥的物体的高度对拱桥承重力的影响，在接下来的实验探究环节，我预备了两份实验记录单，一些已经完成研究抵住拱足物体的高度的小组，我发放拱足间距离对于拱形承重力的影响的记录单，让他们继续探究，而另一些完成实验探究任务的小组，继续发放更多的螺丝帽，让他们深入探究继续提高抵住拱足物体的高度，能否不断增加拱形的承重力，这一部分实验环节的设计，一方面解决了部分先完成实验的小组无事可做，造成时间浪费，从而给与他们更多的挑战任务，进行进一步的探究，；也拓展了该课的教学目标，增加了对于影响拱桥承重力因素的探究，拓展了学生的探究内容，给予他们更多自主探究的空间，也激发他们自主思考，让学生认识到影响拱桥的承重力的因素有很多，所以要搭一座坚固的拱桥是很不容易的，进而认识建造赵州桥这座著名石拱桥的中国劳动人民的智慧。

经过一次次的打磨，自己感到要实现实验教学的有效性实在不易，可是从最后孩子们在实验探究中的投入与激情，让自己感觉到他们需要也喜欢这样的课堂。

 

第二篇：六年级科学上册 拱形的力量教案 教科版

拱形的力量

【教学目标】 

科学概念：拱形受到压力时，能把向下的力向下和向外传递给相邻的部分。如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受更大的压力。 

 过程与方法： 

1.根据学生原有的逻辑思维能力与学习水平，我对本节课的教学流程作了如下处理：①激趣导入，引出问题。②大胆假设，自主探究。③总体评价，归纳小结。④探究活动延伸。这样处理符合认识论过程和科学探究的要求，既体现了“从生活走向科学，从科学走向社会”，又“注意科学探究，提倡学习方式的多样化”，使课程结构自然流畅，学生易于接受。从提出问题走进探究，在做中学，又带着问题走向生活、社会，把探究的空间拓展到课外，拓展到了日常生活。 

2.能够边实验边思考，逐步深入地研究一个问题。能根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。学生在实验探究活动中，如何进行实验，如何分工合作，如何处理数据，实验中出现与探究课题不同或与生活常识有矛盾的问题，应如何对待，也需在实验探究过程中引导学生正确处理，并鼓励学生大胆尝试。培养学生实验动手能力的方法，一是让学生在实际操作中逐渐提高；二是教师在实验过程中给予恰当指导。 

情感、态度、价值观：让学生了解拱形在生活中的应用，同时体验科技的力量、创造的快乐。 

【教学重点】 弄清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。 

【教学难点】 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】 

教师准备：相关的图片资料，做拱形的纸，课件（教师用）。180g绘画纸一整张裁成长21cm、宽10cm的小块，铁垫圈、螺帽若干，垫板（三层板裁小长21cm、宽10cm大小）。 

 学生准备：每生带四五本书用于抵住拱足。 

【教学过程】 

一、引入 

    比一比：拱桥和平桥谁能承受更大的压力

第一步：两张相同材料相同大小的纸，一张用来做平桥，一张用来做拱桥，请你们轻轻地在它们的中间部位放一个垫片，仔细观察看看会有什么发现？（学生操作）

第二步：提醒学生：再往上面叠加垫片，观察有没有新的变化。

板书：拱形在受力时，力量的示意图

 

二、探讨

1.提出问题：在不改变材料又不变形的前提下，你有什么办法让拱桥承受更大的压力呢？

2.挑战自我：

?        挑战时间：12分钟；

?        先设计好方案再动手操作，设计一个做一个，并填写好记录单；

?        注意：别在形变过程中加垫圈；

可以利用身边的材料进行实验。

控制实验：当拱形弯曲到什么程度，就算做不能再加垫圈了。

实验记录表：

3.小小答辩会

实验汇报以答辩会的形势进行，汇报小组分组别座上答辩席，评委则是老师和其他学生组成，评委可以根据汇报情况任意提出自己的问题，

在学生充分认识和讨论后老师用电脑出示抵住拱足后的受力分析图，让学生更加清晰明了的建构 “拱形可以通过材料向下和向外传递承受的压力，抵住拱的外推力，就能承受更大的压力”这样一个科学概念。

教师演示课件说明:拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压，结合得更加紧密。拱形受压时会产生一个向外的推力，如果能抵住这个力，拱就能承载很大的重量。）

师：从同学们刚才的实验中我们看到抵住拱足的物体的多了、重了，拱的承重能力就增强了！那现在老师有个问题了，要是我们继续在旁边加书本，拱是不是会一直都这样，承受的物体越来越多呢？（引出极限、“限载”的含义） 

 师：大家都非常认真，终于将拱形的受力情况分析的清清楚楚。 

三、延伸课堂

1.提出问题：你知道了赵洲桥的长寿秘密了吗？

学生充分回答后，观看书上赵州桥的图片，播放一段赵州桥的视频。

2.拓展延伸：寻找生活中的拱形

3.激发兴趣：让学生按照书上的事宜，自己回家搭建一个瓜皮拱。

四、课堂延伸

今天我们认识了赵州桥是利用了拱形的原理建造而成的，（播放州州桥的视频）

我们身边也有雪多的建筑里用了拱形，同学们可以下课去寻找一下身边的拱形。下节课，我们看看谁找的有多有准；

设计意图：让学生源于生活，还原生活。让学生吸收信息，提高创新意识。