《滑轮》教学设计.docx

滑轮教学设计滑轮教学设计及教学反思 济南市历城区洪家楼第三小学 周燕 课标要求分析： 滑轮一课是青岛版科学教材五年级下册中第五单元生活中的机械中的第3课，这个课题在整个课程体系中隶属于“物质世界”部分的“运动与力”，课程标准中对"运动与力"部分的具体要求为：使学生了解位置与运动的概念，知道力与运动变化的关系，了解常见的简单机械：斜面、杠杆、滑轮、齿轮等。课标中指出：物质世界这部分所涉及的许多知识与技能都是现代科学和现代技术的基础，在这一部分应该充分体现出其与技术的关系。 课程标准中从三个角度对本课做了具体要求： 1能从“这是什么”“为什么会这样”等角度对周围事物提出问题；能应用已有知识和经验对所观察的现象做假设性解释；能用简单器材做简单的观察实验；能利用简单表格整理有关数据，对现象作合理的解释；能将自己得出的结果与已有的科学结论作比较；知道对探究结果提出疑问是科学探究的一部分，了解合理怀疑是科学进步的动力；能用擅长的方式如语言、文字等表述研究的过程和结果；能对研究过程和结果进行评议，并与他人交换意见。 2.尊重证据；愿意合作交流；在与他人合作学习和探究活动中，主动提供最积极的资料和想法，分享他人的智慧，体验合作的愉快；知道科学是不断发展的；善于用学到的知识的改善生活，关心日常生活中的新产品、新事物；意识到科学技术会给人类与社会发展带来好处。 3知道利用机械可以提高工作效率，了解滑轮等简单机械的使用方法。 教材分析： 滑轮是青岛版科学教材五年级下册中简单机械单元中的内容。在前几册的学习中，学生零散的认识了各种“常见的力”,在此基础上，本单元集中探究有关简单机械方面的科学知识，使学生对物质世界中的“运动和力”有一个完整的认识，体验并意识到物质运动与力之间的相互关系。本单元选取的内容充分体现了生活与技术的关系，向学生提供了充分的科学探究机会。通过本单元的学习，学生不仅能够获取机械方面的科学知识，了解科学发展的历史，而且可以体验到学习科学的乐趣，增长科学探究能力。在情感态度价值观方面，可以保持与发展学生想要了解世界、喜欢尝试新的经验、乐于探究与发现周围事物奥秘的欲望，让学生意识到科学技术对人类社会的发展的巨大的促进作用，从而引发学生利用科学提高生活质量的意识。 本单元课与课之间以“生活中的机械”为主线连为一体。从简单机械与生活入手，让学生根据生活中的经验自行探究其中的规律，认识到利用简单机械可以提高和工作效率，了解这些原理在生活中的广泛应用，进而尝试用所学到的科学原理解决生活中的一些问题，最终体现科学与技术、社会的关系以及来源于生活又服务于生活的课程设计理念。本课作为本单元的第三课内容，承接了第二课杠杆中的“杠杆原理”知识，用以解释“为什么定滑轮不省力、动滑轮省力”的科学探究结论：定滑轮实质是一个等臂杠杆，所以不省力，而动滑轮是一个动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆，从这个意义来看，本课可以作为杠杆一课的拓展延伸。但“滑轮”又具有自己的特点，广泛的应用于各种起重设备中，吊车就是利用滑轮来提起重物的。我国古代很早就有使用滑轮的记载。本课通过研究滑轮的作用，指导学生认识、探究有关滑轮的科学规律，从而激发学生进行科学探究的兴趣。 作为具有自身特点的一种简单机械，滑轮一课安排了一个大的探究活动，有两个内容：认识滑轮，组装滑轮、研究滑轮作用，目的在于让学生经历科学探究的一般过程，从中发现问题，提出问题，并通过实验解决问题，建构起对滑轮这一简单机械的认识，从而激发学生进行科学探究的兴趣。 本课在呈现课程内容的形式上采用图文结合的形式，分为四部分，各有明确的指向性。首先是给出了少先队员进行升旗仪式的压题照片，并配有旗杆顶部应用滑轮的放大特写图，又给出了本课探究活动的指向：“国旗是同学什么装置升到旗杆顶部的呢？让我们准备材料来研究吧。”紧接着用图示的方式提示了典型的材料：滑轮、细绳、钩码、测力计，提示师生要注意准备有关的探究材料。然后通过图片展示了两种使用滑轮的方法，并配以文字介绍：定滑轮和动滑轮。第三部分是组装滑轮、研究滑轮的作用，通过图片提示研究的方法，并配以文字引导学生在研究中去发现。最后是滑轮的应用，出示了滑轮在塔吊中的应用，以引导学生去发现生活中其他地方对滑轮的应用。 本课的教学重点难点：在探究中发现滑轮的作用是教学重点，又是难点，操作中的灵活性与准确性也是学生探究中的一个难点。 这是一节典型的实验探究课。 课时安排：1课时。 学情分析： 一、学生探究滑轮的经验基础 在生活中，机械无处不在，学生在生活中积累了大量的感性经验，只是对此熟视无睹，缺乏理性思考，如五年级中有学生担任过升旗手，但国旗杆的顶端的滑轮装置并没有多少学生注意观察过，家庭生活中的窗帘、晾衣架等都是应用滑轮的例子，但学生缺乏观察与思考，而滑轮应用比较多的起重设备又离学生比较远，所以学生对滑轮最直接的认识还停留在“这是一个轮子” 的层面上，而且容易把滑轮与齿轮混淆，这是学生探究滑轮的经验基础。 二、学生知识积累及探究能力分析 在本单元前两课的探究中学生既积累了简单机械斜面和杠杆的相关知识，知道了利用斜面和杠杆可以提高工作效率，又积累了动手操作的能力。在斜面一课中，学生在探究过程中，能用简单器材做了斜面省力的观察实验，并用测力计等简单测量工具对在不同斜面上拉动小车等物体所用力的大小进行定量观察，采集数据，并做定量试验记录，能用简单表格整理有关数据、解读数据，对现象作出合理的解释，能用自己擅长的方式表述研究过程和结果，能对研究过程和结果进行评议等。在杠杆一课中，学生善于对周围事物提出问题，并能通过动手操作寻找证据进行解释，能设计控制变量的探究实验，会涉及简单的实验记录，并运用器材及、整理、分析和解读数据。以上这些都为滑轮一课探究活动顺利进行做好了充分的准备与铺垫。 三、学生科学情感态度方面的发展 在科学情感的发展上学生尝试到了探究的乐趣，敢于大胆想象、推测，愿意合作交流，意识到合作交流的重要性认识到科学是不断发展的，关心日常生活中的科技新产品、新事物，乐于用学到的科学知识改善生活。在科学态度方面，知道了数据在探究中的重要性，认识到科学探究要尊重证据，这是学生科学素养的基础。 四、学生课前学习准备 在测量工具的使用上，四年级下册已经初步对测力计的正确使用方法有所掌握，在本单元的斜面一课中也已经再次巩固了正确使用测力计的方法；另外就是需要做生活经验方面的积累，可以要求学生在父母陪伴下到校外进行考察，注意观察：建筑工地上的提升架是怎样把重物运到高楼上去的？汽车修理工是怎样用支架把汽车的大梁、引擎等笨重东西轻松吊上吊下的？这些设备中运用了怎样的机械？只有孩子们课前做了认真细致的观察，才能激发起强烈的探索欲望。这项活动的进行，一定提醒学生在家长陪同下，注意安全。 教学目标： 本课的教学目标从如下三个维度确立为： 1.知识目标：知道滑轮的特点，了解定滑轮、动滑轮的作用；初步认识滑轮组。 2.过程目标：利用材料组装滑轮，并进行实验；会利用简单的实验记录表客观真实的进行记录，并运用其采集、整理、分析和解读数据，建构科学的结论。 3.情感目标：体会到科学技术与社会、生活密切联系；科学结论的得出以事实为根据，体验合作交流的乐趣。 评价设计： 1. 本节课，我们认识了一种简单机械，它是。 2. 不随重物上下移动的滑轮叫做，它可以改变的方向； 随重物上下移动的滑轮叫做，它能。 如果站在楼顶，我们可以借助滑轮把重物运到楼顶，如果站在楼下，可以借助滑轮把重物运上楼顶。 3 左图是装置，能起到既又能 的作用。 4. 你用什么方法证明了动滑轮省力？用你喜欢的方式描述。 5生活中还有哪些地方利用了滑轮，起到了什么作用？ 教学准备： 学生小组材料：测力计、钩码、铁架台、滑轮、细绳 教师：演示材料一组、相关课件 教学过程： 一、创设情境，提出问题 1.播放升旗和晾衣架视频 学生观看并谈发现。 提出：这是什么装置？使用这样的装置有什么好处呢？这种装置的组成？ 师：我们带着这些问题开始今天的探究之旅。 2.出示材料 学生了解材料并介绍测力计的使用方法，用正确测量方法测桌上的钩码。 学生指出不认识的材料滑轮，观察这个不认识的材料，它是什么样子的？有什么特点？ 师点拨：这是一个简单机械滑轮。 二、活动推进，自主探究 初步认识滑轮 1.引导：刚才大家测钩码重力时，将钩码提了起来。也就是说，提起一个钩码可以这样直接提起，你能借助滑轮这一简单机械提起桌上的钩码吗？你能想出几种方法？ 小组合作探究。 2.全班交流。前台展示两种不同的方法，随即板书画图。 引导：观察这两种方法，滑轮的使用有什么不同？ 引导：为了方便，大家给这两种不同用法的滑轮起个名字。在学生命名的基础上引导出定滑轮、动滑轮。 出示生活中滑轮应用的图片，学生观察并指出使用的哪种滑轮。 深入探究滑轮 1.提起一个重物，你认为使用定滑轮好还是使用动滑轮好？ 学生谈自己的看法 2.引导：大家提出了值得研究的问题，动滑轮费力？是呀，提起一个钩码用0.5N的力，再加上一个滑轮，更重了。动滑轮省力？也有道理，因为有两根绳子吊着，我们只用一半的力即可。定滑轮到底是省力还是费力呢？谁说的对呢？想个办法来证明自己的观点。 点拨：“那让我们测测看看，事实胜于雄辩。”指一名学生测，汇报数据，并进行比较，发现问题：为什么一个钩码加上一个滑轮会比提起一个钩码用力还小了呢？ 师出示实验提示 小组实验操作，收集更多数据。 三、点拨互动，建构结论 1、分析数据，得出结论。 看到我们得出的结论你想说点什么或又产生了什么新问题？ 学生可能想到：猜测有时是不准确的；定滑轮、动滑轮各有利弊；为什么动滑轮反而省力呢？ 师提出课下大家可以试着用杠杆原理解释一下：为什么动滑轮省力、定滑轮不省力。 2看来我们真的无法回答用它们提起重物，谁更好的问题了。如果我既想省力又能方便怎么办？ 学生思考提出把定滑轮和动滑轮组合。 师引出滑轮组。 观看滑轮组应用视频。 课下小组合作组装滑轮组，并研究起作用。 四、联系生活，拓展应用 1、在旗杆上、晾衣架上使用滑轮有什么好处呢？ 学生结合所学，谈认识，并说出生活中见过的滑轮及其发挥的作用。 师课件补充。 2、课下设计一个小小起重机。 结束语：通过这节课我们认识了滑轮这种简单机械。生活中还有很多其他的机械，希望同学们继续观察研究生活中的各种机械，来改进机械工具，使机械工具更好的发挥它们的作用，更好的服务于我们的生活，提高我们的生活质量。 教学反思 本节课的设计，我坚持启发式、探究式、参与式教学，注重现代教育技术在实际教学中的运用，力图让学生从经验走向理性，从生活走向科学，再从科学回归生活，让学生学会用科学的眼光和方法解读自己熟悉的生活，用探究的过程建构科学的认识。所以本节课安排了一个大的探究活动，有两个内容，一，认识滑轮，二，组装滑轮，研究滑轮作用，目的在于让学生经历科学探究的一般过程，从中发现问题，提出问题，并通过实验解决问题，建构起对滑轮这一简单机械的认识。 带着自己觉得还算不错的教学设计，把材料准备齐全，我开始了对本节课的第一次上课，但在课堂中却出现了意想不到的情况。我们都知道定滑轮的特点是不省力也不费力，但能改变用力的方向，这些特点是应该从实验中探究得到的，但在实际的实验中，绳自由端的拉力却小于钩码的重力，给学生造成了定滑轮也省一点力的假象，无法得出“定滑轮不省力”的结论，当时我以实验中有误差来及时的“引导”了学生，勉强的使学生接受了“定滑轮不省力” 的结论。课后请教其他老师也没有得到满意的答案，我开始思考问题到底出在哪里，自己作出了几种假设：摩擦力的影响、测力计倒置使用的原因、测力计内弹簧老化、测力计种类影响等等。但在反复实验中，发现使用平板测力计和圆筒测力计都会出现这种情况，排除了这方面的原因。从杠杆原理来解释：定滑轮不省力是因为它实质是一个等臂杠杆，而动滑轮是一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以动滑轮费力，由此也排除了摩擦力影响的因素。最终，把问题集中到了测力计倒置的使用，于是我开始上网查阅，发现这个问题是很多科学老师都遇到过的疑惑，其中一篇文章介绍到：这是因为弹簧测力计是反方向拉绳子自由端的，实验者也是反方向读数的。不排除实验者读数不准确、绳子与滑轮间有摩擦等因素的影响。但最根本的原因在于弹簧测力计是反方向测力的，以挂钩与绳子自由端的接触点为研究对象会发现，弹簧测力计的拉力应该等于钩码总重力减去挂钩和弹簧的重力。看了这个解释，感觉有些道理，可还是有些疑惑。于是，抱着试试看的想法，我增多实验砝码的个数，从原来的1个变为2个、3个、4个、5个实验中，我惊奇的发现越增大钩码的总重力，绳自由端的拉力越接近于钩码重力。当挂到3个以上的钩码后，绳自由端的拉力就基本等于钩码重了。由此得出探究实验中要尽量多挂些钩码，而且要让装置平衡，当然，被测钩码重力不能超过测力计的最大量程5牛。得到这个结果，我惊喜不已，以后再上这节课就有底气了。我对此的解释是：挂钩和弹簧的重力是不变的，经测量大约是0.1牛顿。当钩码的总重力较小时，挂钩和弹簧的重力会对实验产生较大的影响；当钩码的总重力较大时，挂钩和弹簧的重力几乎对实验没有影响。这就是为什么有时实验时会得出定滑轮有时会省一点力的错误结论。 试课中的这个小插曲，我意识到了： 课前对材料的检查及实验操作中可能发生情况的预测是课堂中引导学生探究活动成功的必要前提，也是对科学教师专业素质的考验。定滑轮的特点教学看似简单，操作起来却出现了意想不到的特殊情况，这就要求教师不能照本宣科，要亲自动手实验，遇到微小变化千万不能轻易放过，认真分析，抓住主要因素，忽略次要因素。同科教师间也要多探讨，共同提高，为自己科研能力的提高和学生科学素养的养成积累经验。 再上这节课，我把小组实验的钩码数量增加到3个以上，整个教学过程中，学生思维比较活跃，兴趣很高，顺利的完成了各项探究活动，“定滑轮不省力”的结论自然得出，由此也引导学生要有实事求是、尊重事实的科学态度,并且注重教学过程中的新情况、新变化，生成新的教学目标，将科学探究活动延伸至课下，课堂活动的结束成为学生课下探究的新开始。我始终坚信：让学生从生活走向课堂，再从课堂走向生活，这才是科学教学的真谛。整个教学只有以科学知识为载体，以科学探究为过程，以科学情感为动力，才能全面提高学生的科学素养。科学课堂不仅是学生探究、成长、发展的乐园，更是我们科学教师不断创新、探索发展的天地！ 资料链接： 定滑轮 定滑轮实质上是等臂杠杆定义 使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。 原理 使用时，滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向.杠杆的动力臂和阻力臂分别是滑轮的半径，由于半径相等，所以动力臂等于阻力臂，杠杆既不省力也不费力。利用杠杆原理，用公式推导就是(F是拉力，G是重物的重力，l1l2在图中有)： 特点 定滑轮不能省力，而且在绳重及绳与轮之间的摩擦不计的情况下，细绳的受力方向无论向何处，吊起重物所用的力都相等，因为动力臂和阻力臂都相等且等于滑轮的半径。 动滑轮 动滑轮和杠杆定义 定义1：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。 定义2：若将重物直接挂在滑轮上，在提升重物时滑轮也一起上升，这样的滑轮叫动滑轮. 原理 动滑轮省1/2力多费1倍距离，这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半，而且不能改变力的方向。实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆：图中，O是支点，F1是提升物体的动力，F2是物体的重力(也可理解为不用机械时提升物体用的力)，有(l1是动力臂，l2是阻力臂)： 注意 动滑轮省1/2力多费1倍距离，而且仅限于竖直向上用力时，用力倾斜的角度越大，用的力越多。而且使用动滑轮时滑轮的重量对用的力也有影响。不忽略滑轮重力且竖直向上用力时，有：F=(G轮+G物)/2。2 滑轮组 滑轮组定义 滑轮组：由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向.但不可以省功，因为滑轮组省了力，但费了距离。为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。 绕绳方法 滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中，省力多少和绳子的绕法，决定于滑轮组的使用效果。绕绳的原则是：当定滑轮和动滑轮数量相等时，绳子的自由端可以从动滑轮出来，也可以从定滑轮出来，而且从定滑轮出来时，绳子的固定端挂在定滑轮上;从动滑轮出来时，绳子的固定端挂在动滑轮上。定滑轮和动滑轮数量差不会超过1。他们数量不相等时，绳子的自由端从多的那一边出来，绳子的固定端挂在少的那一边。当绳子的固定端挂在动滑轮上时，滑轮组要比绳子的固定端挂在定滑轮时省力(因为有更多段绳子承担物重)。 变形滑轮组 设n为承受物重的绳子段数(如上面左边的滑轮组n=2，右边n=3)，则n段绳子能配n或n-1个滑轮，配n个轮子时，动滑轮和定滑轮数量相等，且绳子固定端在定滑轮上;配n-1个滑轮时，n为奇数，且绳子固定端在动滑轮。 使用滑轮组时，重物有几条绳索承受，提起物体所用的力就是物重的几分之一。 特点 滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了。使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.费距离的多少主要看定滑轮的饶绳子的段数，用滑轮组做实验，很容易看出，使用滑轮组虽然省了力，但是费了距离动力移动的距离大于货物升高的距离。