13．撬重物的窍门
【课标落实】
1．本单元通过一系列实验操作、体验、设计等活动，落实《小学科学课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。
科学探究：
能基于所学的知识，制定比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
科学、技术、社会与环境：
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的阻力，技术的发展和应用深深影响着社会发展。
2．本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”高年段要求。
3．知道重大的发明和技术会给人类社会发展带来的深远影响和变化。知道完成某些任务需要特定的工具。知道杠杆、滑轮、轮轴、斜面等是常见的简单机械。使用杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械解决生活中的实际问题。
【教材分析】
《撬重物的窍门》是苏教版小学科学五年级下册第4单元《简单机械》第一课时。二年级时学习过运用工具，拧过螺丝、做过小板凳，但对属于简单机械的这些工具省力的原理认识不足，尤其对生活现象背后的原因缺少认知和思考能力。本课要引导学生观察和思考生活中简单机械的应用及蕴含的科学原理。
本课围绕撬动重物为导引，递进式地安排了五个部分的学习内容。第一部分，认识杠杆的结构特点。从比较搬动重物的不同方法中，发现用用支撑物垫着的木棍容易撬动重物，引导学生认识什么是杠杆。然后，教材采用描述性的语言“像这种……叫作杠杆”“它包括……”来介绍杠杆特点，让学生获得直观的认识。第二部分，用平衡尺研究杠杆的秘密。用平衡尺来代表生活中常用的杠杆，通过研究平衡尺在什么情况下能够保持平衡，发现支点的位置对所需用力大小的影响。第三部分，应用研究成果。此部分包括两个主要活动：一是解释现象和解决问题。解释现象的内容为辨析哪些是省力的杠杆，哪些是费力的杠杆。解决问题的内容为分析玩跷跷板时的具体情况，找出可行的平衡方法。第四部分，做小杆秤。教材出示了小杆秤的组成部分和怎样用小杆秤称重的图片，指导学生模仿样品进行制作，并解释其中的原理。第五部分，阅读介绍“阿基米德与杠杆”的资料，了解阿基米德在说明杠杆原理方面所作的贡献。
【学情分析】
对于学生而言，他们对机械的认识基本上集中于那些大型的机器，如挖土机、吊车等，而生活中的门把手、撬棍等工具，他们并不认为是机械；他们知道这些工具在生活中被广泛运用，但为什么在不同的场合要用不同的工具，其中都有什么科学原理，并没有基本的认识；在二年级时他们运用工具，拧过螺丝、做过小板凳，但对属于简单机械的这些工具省力的原理认识不足，尤其对生活现象背后的原因缺少认知和思考能力。本课要引导学生观察和思考生活中简单机械的应用及蕴含的科学原理。
五年级学生对于本学科的特点以及学习方法已经有所了解，已经具备了较高的抽象水平,可以离开具体事物进行抽象的思考。他们对于该学科的学习具有浓厚的兴趣，学会了小组之间、同桌之间合作学习，这都为本节课的教学做好了铺垫。
【教学目标】
科学知识：
1．通过比较和阅读，认识杠杆的结构，发现用杠杆撬起重物可以省力。
2．辨析生活中的杠杆，了解杠杆有省力的、费力的和为什么要用到费力的杠杆。
科学探究：
1．通过利用平衡尺研究如何才能平衡，了解利用杠杆撬起重物省力的原因。
2．会做小杆秤并知道道小杆秤称重物的原理。
科学态度：
1．喜欢进行科学探究活动，并从中体验和感受乐趣；留心周围事物，关注有关机械的使用和研究。
科学、技术、社会与环境：
1．在组装、制作杠杆的过程中，感受工具发展对社会和生活的影响。
【教学重点】
用平衡尺研究杠杆的秘密。
【教学难点】
将平衡尺平衡的秘密与用杠杆撬起重物建立对应关系。
【教学准备】
教师材料：课件和视频
学生材料：杠杆尺和钩码12套、杆秤制作材料12套
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
一、导入新课
1.谈话：今天老师给大家带来了一个礼物，它在这奶粉罐里，谁愿意上来打开它？
2.请学生尝试开盒盖并说说自己的感受和体验。
3.提问：谁能想个好办法很轻松地将盖子打开吗？
4.学生讨论并尝试用工具（螺丝刀）将盖子撬开。
5.请学生撬开并再次说说自己的的感受和体验。
［设计意图：利用打开奶粉罐的活动，引入杠杆，让学生亲身体验杠杆的作用，激发学生对学习杠杆的兴趣。]
二、探究新知
（一）认识杠杆
1.（出示图片）提问：如果现在要移动一块你徒手无法搬不动的大石头,该怎么办？
2.学生结合自己的生活经验说一说。
3.提问：同学们刚才想了很多方法，都很棒！结合前面打开奶粉罐的经验，我们可以用一根棍来撬，那么只用一根木棍就够了吗？
4.学生回答。
5.过渡：一根棍子，当在它下面垫一块石头或其他能支撑棍子的东西，用它撬重物时，就不再是一根普通的棍子，而成为一种简单的机械装置，像这种装置我们称之为杠杆。这些棍棒怎么会产生这么大的力量呢，这节课我们就一起来研究撬重物的窍门。
6.谈话：要构成一个杠杆，必须有一个支点和一根能绕支点转动的硬棒。
7.教师画杠杆的示意图，引导学生结合示意图分析，认识杠杆的支点、用力点和阻力点。
8.提问：杠杆到底是怎样省力的呢？让我们借助平衡尺来探究杠杆省力的秘密吧！
9.教师（出示平衡尺）追问：平衡尺的支点、用力点和阻力点在哪里呢？
10.学生回答。
11.教师说明实验操作：
（1）调节平衡尺，使其在水平位置平衡。
（2）在支点左侧10
厘米处挂两个相同的钩码。（钩码需串起来挂）
（3）分别在支点右侧5
厘米、10
厘米、20
厘米处挂钩码，观察需要多少个钩码才能使平衡尺平衡。
（4）将左侧的钩码移到15
厘米处，在右侧怎么挂钩码才能使平衡尺平衡。
实验注意事项：
（1）每次平衡之前，都要先让平衡尺保持平衡。
（2）支点右侧每次只能挂一个位置，不能把钩码同时挂在右侧多个地方。
（3）小组分工合作，及时记录实验结果。
12.学生实验，并将结果记录在活动手册13页。
13.学生汇报实验数据。
14.提问：你们发现了杠杆省力的秘密吗？
15.生答。（距离支点越远，保持平衡需要的钩码越少，越省力。）
16.讨论：
（1）杠杆是否都省力？杠杆在什么情况下省力？以前面的平衡尺实验为例，当支点左侧10厘米处挂两个钩码，右侧在什么情况下挂的钩码数少于两个？
学生回答。（支点到钩码的距离大于10厘米时）
杠杆在用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时，用力小于阻力，属于省力。我们把这种杠杆称之为省力杠杆。
（2）杠杆在什么情况下费力？平衡尺右侧在什么情况下挂的钩码数少于两个？
学生回答。（支点到钩码的距离小于10厘米时）
杠杆在用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时，用力大于阻力，属于费力。我们把这种杠杆称之为费力杠杆。
（3）杠杆在什么情况下不省力也不费力？平衡尺右侧在什么情况下挂的钩码数等于两个？
学生回答。（支点到钩码的距离等于10厘米时）
杠杆在用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离时，用力等于阻力，属于不省力也不费力。我们把这种杠杆称之为不省力也不费力杠杆。
［设计意图：借助平衡尺平衡实验，引导学生学生自主探究杠杆省力的秘密，发现平衡尺距离支点越远，保持平衡需要的钩码越少，为知道杠杆省力的秘密构建脚手架，紧接着分析到支点的距离和钩码数量之间的关系，让学生了解杠杆省力的原因并认识杠杆的类型。]
（二）了解杠杆在生活中的运用
1.提问：在生产生活中有许多地方用到了杠杆，你能说出哪些？
2.学生回答。
3.图示各种运用了杠杆原理的物品，找出其中的支点，并分析属于省力、费力还是不省力也不费力。
4.讨论：有些杠杆不省力，为什么我们还要用它呢？
5.费力杠杆虽然费力，例如铁锹、扫帚、镊子、钓鱼杆等，但是使用它们可以使操作变得更加方便。
6.提问：杠杆原理在我们生活中也有广泛的运用，瞧，这是生活中常见的跷跷板，小朋友如何才能翘起坐在另一端的成人呢？
7.学生回答。（成人尽可能往支点靠近，小朋友越能轻松翘起大人。）
［设计意图：用生活中的物品引导学生用科学课堂上学到的知识来分析生活中的运用。]
（三）制作小秤
1.教师出示小秤，提问：这是什么？它是杠杆吗？
2.学生回答。（它是杠杆，支点位于提纽与秤杆的接触点，用力点位于秤盘或秤钩的吊线与秤杆的接触点，阻力点位于秤砣吊线与秤杆的接触点。）
3.提问：小秤如何使用呢？
4.学生回答并演示如何操作。（在秤盘里放入要秤的物体，另一头挂上秤砣保持平衡）
5.教师追问：小秤属于哪种杠杆？
6.学生分析并回答。（省力杠杆）
7.谈话：其实早在700多年前，我国就开始使用杠秤了，我们今天也借助身边的材料制作一个小秤，我们看看具体怎么制作。（播放视频）
8.提问：在做小秤的过程中有什么需要注意的地方？
9.学生动手制作。
10.学生利用制作好的小秤，尝试秤身边的物品。
11.提问：谁再来完整的说说看这其中蕴含的科学原理？
12.学生回答。
［设计意图：通过制作传统的测量工具杆秤，学会运用杠杆原理，在制作的过程中，手脑并用，提升学生的综合能力。]
三、拓展
1．提问：大科学家阿基米德曾经说过，如果在宇宙中找到一个支点，就能把整个地球撬起来。他说得有道理吗？
2.学生回答。
3.讲述：阿基米德与杠杆有着很深的渊源，投石器就是他发明的，我们一起来了解一下。（播放视频）
4.提问：投石器蕴含哪些科学原理呢？
5.学生回答。
［设计意图：通过这节课所学的科学原理，解释阿基米德的名言，并了解阿基米德与杠杆的故事。]
【板书设计】
13．撬重物的窍门
【知识要点】
1.杠杆的定义和结构
2.平衡尺实验
3.杠杆的类型
4.杠杆在生活中的运用
“打开奶粉罐”活动导入新课
【课堂流程图】
“平衡尺实验”探究杠杆省力的秘密
认识杠杆结构
（方
借助“平衡尺实验”定义三种杠杆尺
杠杆尺的运用——制作小秤
阿基米德与杠杆
分析生活中的杠杆
14．拧螺丝的学问
【课标落实】
1．本单元通过一系列实验操作、体验、设计等活动，落实《小学科学课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸，工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。
了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。
科学探究：
能基于所学的知识，从事物的结构功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。
能基于所学的知识，从事物的结构功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。
能基于所学的知识，制订比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，不急于下结论而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。
能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法利用新的材料，完成探究、设计与制作培养创新精神。
能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境：
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
2．本课学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”高年段要求。
3．技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。知道杠杆、滑轮、轮轴、斜面等是常见的简单机械。知道使用杠杆、滑轮等简单机械解决生活中的实际问题。
【教材分析】
《拧螺丝的学问》是苏教版科学五年级下册第4单元《简单机械》的第二课时。通过二年级下册第4单元《打开工具箱》的学习，学生已经使用过螺丝刀，因此拧螺丝对学生来讲是一种非常熟悉的工具，但是学生并不了解螺丝刀是轮轴的一个模型。本课带领学生认识轮轴的结构特点及其省力的原理。
本课前一课学习了杠杆，而轮轴从杠杆转化而来，内容的研究从剪刀、螺丝刀、跷跷板变成了用钥匙拧开的门锁、可转动的门把手、提水的辘轳、拧螺丝的扳手，具有了别样的形态和使用方法。本课将轮轴最为一种简单机械，指导学生从四个部分来认识它、了解它。
第一部分，介绍轮轴的结构。教材先选择生活中最常见的螺丝刀和方向盘，引导认识轮轴的结构，说明轮轴的存在。在此基础上，通过具体事例辨析轮轴的两个部分，让学生寻找削笔器、门把手、水龙头哪部分是轮，哪部分是轴，将学生的视角从物体导向具体部位。
第二部分，研究轮轴在什么情况下更省力。引导学生分两个步骤进行实验，即：在轴上钩码不变的情况下，在轮上挂几个钩码可以使轮轴能够保持平衡；
换更大的轮后，所挂钩码的个数是否有变化，使学生懂得在轮上用力省力，还是在轴上用力省力。
第三部分，认识各种各样的轮轴。观察多种轮轴及其使用的相关图片，分析其使用原理，懂得如何使用这些轮轴。
第四部分，了解科学史。阅读介绍《天工开物》中关于轮轴的记载资料，了解使用轮轴工具的历史由来已久，且有些目前还在运用，说明这些发明创造推动了技术和社会的发展。
【学情分析】
通过二年级下册第4单元《打开工具箱》的学习，学生已经直观地认识了螺丝刀，了解螺丝刀的外观及其刀口分为“一”字型和“十”字型，学生不会有意识地去观察和归纳螺丝刀的基本模型是轮轴，他们对轮轴的结构特点和原理是陌生的。本课教学中要重点通过实验活动帮助学生认识轮轴的结构特点及其省力的原理。五年级学生经过前面四年的实验教学，已经具有较强的实验能力，在实验过程中，引导学生自己设计实验方案和学生自己动手实验，并着重培养学生仔细观察、及时记录和数据处理等实验习惯，对实验中出现的问题要引导学生及时分析并解决问题。
从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的小学生对未知原理的事物都充满好奇心，他们有很强的求知欲。通过二年级下科学四单元《打开工具箱》的学习，在二年级时他们运用工具，拧过螺丝、做过小板凳，但对属于简单机械的这些工具省力的原理认识不足，尤其对生活现象背后的原因缺少认知和思考能力。本课的内容是对低年级学习内容的深化，并引导学生通过实验、观察和思考生活中轮轴的应用及蕴含的科学原理。
【教学目标】
科学知识：
1．通过观察，知道轮轴装置的结构特点及组成。
2．通过实验，知道轮轴是一种简单机械。
3．通过实验，知道轮轴在轮上用力时，轮轴是省力的。
4.通过实验，保持轮轴的轴不变，且在轮上用力时，轮越大越省力。
5.通过实验，知道轮轴在轴上用力时，轮轴是费力的。
科学探究：
1.能通过观察，描述轮轴构造上的特点。
2.能通过实验研究轮轴省力的原理。
3.能寻找出与螺丝刀相同性质的轮轴用具。
4.能够识别出轮轴，并区分轮与轴。
5.能举例说明在轮上用力的好处。
6．能设计轮轴能省力的实验、仔细观察、及时记录、分析数据、得出并交流结论、及时反思等。
科学态度：
1．在科学探究中，能意识到要用实验证明自己的猜想。
2．在科学探究中，乐于尝试运用材料、多种方法证明轮轴可以省力。
3.在好奇心驱使下，对轮轴产生探究兴趣，在探究过程中愿意倾听、分享表达自己的观点。
科学、技术、社会与环境：
1．认识到机械能够省力，机械的发展给人们的生产、生活带来的便利。
2.在生活中寻找常见的简单机械的应用实例，观察简单机械装置的结构和作用，运用轮轴装置的传递改变力的大小。
【教学重点】
研究轮轴在什么情况下更省力。
【教学难点】
分析在轴上用力的轮轴的好处。
【教学准备】
教师准备：两种大小不同螺丝刀把手、螺丝刀各12套，内六角螺丝、内六角扳手12套，木板12块（含配套内六角螺丝孔一个），轮轴实验装置12套、轮轴古代工具的图片或视频。
学生准备：竹蜻蜓。
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
一、趣味比赛导入新课
1．PPT显示趣味比赛规则
班级里个头最大的同学和个头小的同学比赛转动桶装水瓶，比比谁能获胜。个头大的同学转动桶装水瓶口，个头小的同学转动桶装水瓶底部，两者朝着不同的方向转动。
2．谈话：同学们，猜一猜谁会获胜。
3．请个头最大的同学和个头小的同学上台比赛。
4．谈话：太出乎意料了吧！为什么个头小的同学反而获胜呢？
5．学生尝试解释原理。
6．教师小结，揭示课题：看来这可包含着大学问呢！今天我们一起来学习拧螺丝的学问就知道其中的原理了。
［设计意图：通过个头最大的同学和个头小的同学比赛转动桶装水瓶，智造意想不到的结果，引起学生探究兴趣，为引出轮轴做铺垫。]
二、观察螺丝刀和图片认识轮轴
1．谈话：其实生活中应用这个原理的装置有很多，比如螺丝刀和方向盘。这些装置有什么共同特点？（出示图片：桶装水瓶、螺丝刀、轮轴）
2．学生小组汇报：桶装水瓶、汽车方向盘和螺丝刀都分为两部分，一个大轮子和一根长轴。大轮子轮固定在长轴的一端，当我们转动轮时，长轴也跟着转动，并将运动传递给其他机械。
3．教师小结，添加观念：像螺丝刀、汽车方向盘这样，有一个轮固定在可以转动的轴上的机械叫做轮轴。（板书课题）
4．谈话：生活中还有哪一些轮轴装置呢？并说一说哪一部分是轮，哪部分是轴。为什么说它是轮？
5．学生思考并汇报。
［设计意图：学生虽然在生活中经常看到轮轴的实物模型，但是对轮轴这一科学概念是陌生的，所以通过大家熟悉的螺丝刀和方向盘入手，学生交流讨论后，教师引出轮轴这一概念。学生举例生活中的轮轴装置，教师不断追问学生，说它是轮轴，说一说哪一部分是轮，哪部分是轴？为什么说它是轮？从而强化学生对轮轴的理解，走出轮轴的轮一定是圆形轮子的误区。]
三、比较使用两种螺丝刀拧螺丝时的用力情况
1.谈话：感受使用两种螺丝刀的用力情况。大家依次用螺丝刀杆和套有螺丝刀把套的螺丝刀，分别拧两个型号相同的螺丝。亲身感受一下，看你们有没有新发现？开始动手吧。
2.学生动手实验，教师巡视指导。
3.学生汇报并总结：使用手把大的螺丝刀感觉比较省力。
［设计意图：承上启下，总结了前面选择手把大的螺丝刀能快速把螺丝拧进木头可能是因为省力，也为下面探究轮轴省力的奥秘做铺垫。]
四、探究轮轴省力的奥秘
1.谈话：使用手把大的螺丝刀感觉比较省力，也就说轮轴的轮越大感觉越省力。同学们，感觉一定准确吗？有没有什么办法证明轮轴的轮越大越省力？小组讨论一下。
2.学生汇报。（做实验）
3．分组实验探究:
提出假设，设计对比实验。
分组实验，研究轮轴的作用。（用钩码的重量充当重物和施加的力）
（1）
在轴上挂一定数量钩码的重物。
（2）
观察在轮上施加多少个钩码的力,才能使轮轴平衡，记录读数。
（3）
保持轴上钩码个数不变，换更大的轮，重复实验步骤
（2）。
4．教师巡视指导，指导学生作好实验记录。
5．汇报实验现象，交流实验收获。
6．教师小结：当重物作用在轴上，在轮上用力时，使用轮轴是省力的；且保持轴不变，轮越大越省力。
7.提问：请同学们再次观察实验数据，如果在轮上用力，从这些实验数据你们能不能得出新的结论？
8.学生观察数据，交流汇报。（提示：如果在轴上用力，轮轴依然还是省力的吗？）
9.教师小结：使用轮轴不一定省力的，省力与否取决于力作用在轮上还是轴上。当重物作用在轴上，在轮上用力时，使用轮轴是省力的；当重物作用在轮上，在轴上用力时，使用轮轴是费力的。
［设计意图：提供给学生实践得机会，让其通过在轮和轴上挂不同数量的钩码，再将轮变得更大以后，如何使轮轴平衡的探究活动，发现轮轴省力的奥秘。通过再次观察实验数据，引导学生思维的转变，把挂在轮上的钩码充重物，挂在轴上的钩码充当力，轮轴是费力的。启迪学生思维，多方面思考问题。]
五、知识应用和巩固
1.谈话：上面我们已经知道了轮轴省力的奥秘，接下来观察图片，当使用图中的各种用具时，哪些是在轮上用力？哪些是在轴上用力？并举例说明在轴上用力的轮轴有什么好处。
2.学生观察并回答问题。
3.在我们的生产、生活中广泛地用到了轮轴，你能举例说一说吗？
4.学生交流汇报。
［设计意图：应用并巩固实践研究的成果，分辨轮与轴上的具体部位，了解生活中多种轮轴的妙处，增进对轮轴的理解。]
六、畅谈收获
1.谈话：通过这节课的学习，你们有什么收获呢？
2.学生畅谈收获。
［设计意图：通过畅谈收获，总结所学的知识和方法，巩固学生这节课所学的内容。
七、拓展应用
1.出示内六角扳手，谈话：内六角扳手也是一种轮轴工具。课后思考一下，在拧内六角螺丝时，怎样做更省力？为什么？有内六角扳手的同学也可以动手体验一下。
［设计意图：通过拓展应用，使学习科学不受空间和时间的限制，扩宽学习的空间和时间。]
【板书设计】
14．拧螺丝的学问
轴
轮
轮轴
在轮上用力时，使用轮轴是省力的。
保持轴不变，轮轴的轮越大越省力。
在轴上用力时，使用轮轴是费力的。
【知识要点】
1.像螺丝刀、汽车方向盘这样，有一个轮固定在可以转动的轴上的机械叫做轮轴。
2.当重物作用在轴上，在轮上用力时，使用轮轴是省力的；保持轴不变，轮越大越省力。
当重物作用在轮上，在轴上用力时，使用轮轴是费力的。
趣味比赛导入新课
【课堂流程图】
观察螺丝刀和图片认识轮轴
比较使用两种螺丝刀拧螺丝时的用力情况
探究轮轴省力的奥秘
知识应用和巩固
畅谈收获
拓展应用
15.升旗的方法
【课标落实】
1.本单元通过一系列实验操作、体验、设计等活动，落实《小学科学课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。
科学探究：
能基于所学的知识，制定比较完整的探究计划，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
科学、技术、社会与环境：
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用深深影响着社会发展。
2.本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”
3.“工具是一种物化的技术”。其中对高年级的要求是：
知道完成某些任务需要特定的工具。
知道杠杆、滑轮、轮轴、斜面等是常见的简单机械。
使用杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械解决生活中的实际问题。
【教材分析】
《升旗的方法》是苏教版科学五年级下册第1单元《简单机械》的第一课时。本课重在引导学生认识另一种简单机械——滑轮的结构及作用，并聚焦研究定滑轮与动滑轮的特点与作用。
本课教学内容分为三个部分：第一部分，通过升国旗活动，让学生思考为什么国旗能轻松地升上去，旗杆顶端会有一种什么样的构造，引发学生的探究兴趣。第二部分，出示滑轮实物，让学生在仔细观察的基础上，认识滑轮的组成部分及其作用；
通过两幅滑轮使用时的不同状态图，引出定滑轮与动滑轮的概念，指导学生了解定滑轮与动滑轮的特点及异同。第三部分，亲自动手组装定滑轮和动滑轮，并研究用它们提升物体时是否省力，发现定滑轮与动滑轮的不同作用。
【学情分析】
在二年级时学生运用工具，拧过螺丝、做过小板凳，但对属于简单机械的这些工具省力的原理认识不足，尤其对生活现象背后的原因缺少认知和思考能力。本课内容是对低年级学习内容的深化，并引导学生观察和思考生活中简单机械的应用及蕴含的科学原理。
学生对于本课学习的滑轮虽未曾深入观察过，但是却也实实在在感受到滑轮给我们带来的便利。本课教学中要重点通过活动，引导学生动手组装定滑轮装置、动滑轮装置，并在深入的对比观察中，发现两者之间存在不同特点。
从学生的年龄结构和心理特征来看，五年级的小学生对一切事物都充满好奇心，他们有很强的求知欲。通过二年级下科学《打开工具箱》的学习，学生对工具给我们带来便利已经有了初步的认识，由于学生在一、二年级已经有了科学课的实验教学，学生也掌握了一定的实验方法，这也为本届课的学习打下坚实的基础。
【教学目标】
1．知道滑轮的结构特征和作用，知道滑轮有动滑轮和定滑轮之分。
2．能够在具体情境中识别动滑轮和定滑轮。
3．会做滑轮的实验，并通过实验探究滑轮工作特点：定滑轮不能省力，可以改变力的方向；动滑轮可以省力，但是不能改变力的方向。
4．通过科学探究活动，体验和感受到科学可以服务于生活。
【教学重点】
知道定滑轮和动滑轮的区别及各自作用。
【教学难点】
组装滑轮装置进行探究实验，得出结论。
【教学准备】
教师材料：课件。
学生材料：滑轮、大沙袋、小沙袋、线、弹簧秤、铁架台（确定固定的高度，设计放置物资平台）
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
一、任务驱动
聚焦困难点
1.视频：同学们上课前，先让我们一起看一则(早间)新闻。
2.谈话：你这则新闻中获取哪些信息？（提物资，爬三楼）
3.体验：现在在各组的桌面上就有一袋需要运输的物资，如果以底部为敬老院地面，将顶端比作敬老院三楼，你有办法运用弹簧测力计测试提升爱心物资所需要的拉力吗？都有办法，那待会儿就请试一试，并将数据记录在设计图这个位置，都清楚了吗？2分钟时间，开始行动吧！
4.追问：都测完了，刚刚发现大家提起来似乎都很轻松，但是你知道吗？真实运送的物资却是这个的百倍、千倍。谁来体验一下？你的感受是？如果让你们提着它爬三楼的话，瞧
大家都面露难色了。
5.启思：为此，社区计划借用简单机械，来进一步减轻志愿者们的工作量，并发布如上项目，请阅读，项目的要求是....，你们敢不敢接受项目挑战呢？
6.过渡：看来大家都信心满满，那就让我们在边挑战、边思考中，设计机械，比一比谁加星最多，获得证书。
［设计意图：以设计敬老院运送物资装置为课程整体框架，以引发学生的在真实情景下的全身心参与学习。在课程伊始，有意而为之让学生先测试缩小比例1000倍爱心物资，以此引发学生的真实感知，激发学生参与设计积极性。]
二、对比观察
选择最佳滑轮
1.质疑：首先迎接任务一的挑战，待会儿每组将从材料超市领取2个滑轮，请对比观察，选择其中一个最适合的滑轮，并在设计图纸上相应位置做好登记。都清楚要求了吗？1分钟挑选时间开始。
2.观察
3.启思：都选好了吗？快将你们选择的滑轮高高举起吧，哇，大家选择的结构都出奇的一致，你能说说另一个滑轮被淘汰的理由吗？
4.互动：看来一个合格的滑轮需要....［设计意图：对于小学生而言，对比观察可以让学生关注到重点部件。合适的滑轮对于项目的完成具有至关重要的作用。有意而为之设计两种不同的滑轮让学生进行选择，可帮助学生建立起对于滑轮结构的认识。]
三、初步组装
测试装置效果
1.谈话:现在就让我们拿着滑轮继续接受第二关的挑战吧，想一想，如果让你尝试运用滑轮、绳子，将物资运送三楼即桌子旁的挂钩处，你能做到吗？待会儿尝试后，请将最终能运送的装置图绘制下来，并完成完成下方的装置介绍哟。4分钟时间，开始！
2.巡视：动滑轮、定滑轮
3．谈话:大家通过自己的动手操作，都完成了任务，哪些小组愿意上台展示一番？
4．展示：先请第X组展示，成功了吗？快和大家介绍介绍，是的，像这样固定在一处，不随重物移动的滑轮，称之为定滑轮。再请第X组展示，这次结果怎么样？随着重物上下移动的滑轮称之为动滑轮。
（在黑板上直接展示装置，一直固定在黑板上）
［设计意图：区别与以往直接介绍两种滑轮的方式，让学生基于生活经验，尝试运用指定材料提升重物，在绘制设计图，以形成从尝试→建模的过程，深化学生对于两种滑轮的认识，更实现本次项目的第一层次需要，即是利用滑轮将物资运送到三楼。]
四、两两对比
发现装置区别
1．启思：既然两种装置都可以将重物运到三楼，那么选择哪一种方案会更加符合我们实际需求呢？（学生猜测）发现了吗？大家都不约而同的聚焦到了是否省力上。
2．思考：我们手中已经有直接提升物资需要的力，要想对比发现是否省力，我们还需要测试那个数据呢？比如定滑轮？
3．讨论：你能按定滑轮的思路来设计动滑轮方案呢？1分钟时间小组互相说一说。明确方案后就请试一试，并完成设计单相应位置内容。7分钟开始。
4．汇报：那个小组说说，实验后你又有什么发现？（省力、不省力）
5．学生汇报结论
6．谈话：结合你们本组运送的物质，你们认为应该选择哪一种滑轮呢？说说你们的理由？
定滑轮：改变力的方向，人无需上楼，但是不省力。
动滑轮：不改变力的方向，人需要上楼，但是省力。
7．谈话：我们借助滑轮成功社区解决问题，其实在生活冉冉升起的国旗，提升中国速度的吊塔等都离不开滑轮的助力。
8．小结：感谢你们的认真思考，课后老师会将你们的智慧成果发送给社区，由他们进行针对性选择。
9．颁奖：在咱们班这么多优秀设计团队中，有一组脱颖而出，你们知道是那一组吗？没错就是第X组，请上台接受证书。
10．结束：下课后，继续观察，你一定又会有更多新的发现。
［设计意图：学生基于实际需求，对于两种装置进行对比测试，以发现各个装置的特点。由于给各组的爱心物资存在轻/重两种类型，各组可以依据自己的实际需求选择，言之有理即可，更加体现装置的适切性要求。课程尾声更渗透滑轮的用途，以进一步打开学生的视野。]
【板书设计】
15．国旗怎样升上去
定滑轮：固定
作用：改变用力方向，不省力
动滑轮：移动
不改变用力方向，省力
【知识要点】
1．知道滑轮的结构特征和作用，知道滑轮有动滑轮和定滑轮之分。
2．能够在具体情境中识别动滑轮和定滑轮。
3．会做滑轮的实验，并通过实验探究滑轮工作特点：定滑轮不能省力，可以改变力的方向；动滑轮可以省力，但是不能改变力的方向。
4．通过科学探究活动，体验和感受到科学可以服务于生活。
任务驱动
聚焦困难点
激趣导入新课
【课堂流程图】
两两对比
发现装置区别
初步组装
测试装置效果
对比观察
选择最佳滑轮
16．斜坡的启示
【课标落实】
1．本课通过创设真实情境激发问题、建构模型实验探究和综合分析作出解释等活动，落实《小学科学课程标准》高年段的课程目标。
科学知识：
了解科学技术推动着人类社会的发展和文明进程。
科学探究：
能基于所学知识，初步具备实验设计的能力和控制变量的意识，设计实验方案。
能基于所学知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论。
科学态度：
表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。
科学、技术、社会与环境：
了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用深深影响着社会发展。
2．本课的学习内容基于《课程标准》课程内容中“技术与工程领域”的高年段要求：
学习内容16.2：知道重大的发明和技术会给人类社会发展带来的深远影响和变化。
学习内容17.3：工具是一种物化的技术。
知道完成某些任务需要特定的工具。
知道斜面是常见的简单机械。
使用斜面解决生活中的实际问题。
【教材分析】
《斜坡的启示》是苏教版科学五年级下册第4单元《简单机械》的最后一课。学生在二年级下册《认识工具》中操作和使用螺丝刀、老虎钳和羊角锤等简单工具时，对工具的便利已经有切身的体验和初步的认识。同时在本单元前三课的基础上，接着学习斜面这一简单机械，丰富对经典简单机械的认知、体会机械能够省力和便于工作的作用。在教材中还渗透了机械与生活的关联，在生活中寻找和发现斜面的应用实例，体会机械对生活的影响。
本课教学内容分四个部分：第一部分，认识斜面。教材首先针对两幅情境图片，引导学生思考解决搬动困难的问题，然后指引学生观察古人建造金字塔时搬运巨石的场景，对比发现斜面的存在价值，引出斜面及其作用。第二部分，探究拉力与斜面坡度的大小关系。通过用弹簧秤测量竖直提起小车的拉力，再测量沿着斜面拉小车的拉力，发现斜坡省力的奥秘，加深对斜面作用的认识。第三部分，认识斜坡原理的应用。教材展现了斜面的两种变形：螺旋和盘山公路，并引导学生思考它们与斜面的关系。为了帮助学生理解斜面的变形，教材用直角三角形纸片缠绕铅笔，直观表现帮助学生理解变形斜面的来由。第四部分，找自行车上的简单机械。这一部分不仅与斜面有关，还是本单元的概括和总结。在此，教材首先说明杠杆、轮轴、滑轮、斜面都属于简单机械，都具有降低劳动强度的作用，然后引导学生分析自行车——集成多种简单机械的常见物体——所包含的简单机械，并说明其各自的作用。
【学情分析】
通过二年级下册《认识工具》的学习，学生初步认识并操作简单工具，体验工具的使用可以给工作带来便利。而在本单元前三课的基础上，学生认识了杠杆、轮轴和滑轮这三种简单机械的原理及其作用，所习得的科学方法可以为本课对斜面的认识奠定基础。
从学生的前概念来看，学生在日常生活中见过“搭建斜坡”运送东西的场景，已经初步建立“斜坡”能够省力的感性认识，本课以此为契机，创设了金字塔巨石如何搬运到塔顶的真实问题情境，引导学生在解决金字塔难题的同时，探究斜面省力的秘密。同时根据学生的年龄特点和认知规律，学生对于变形斜面的辨别和认知存在一定困难，需要教师启发学生发挥抽象思维能力，认识到“Z”形斜面和“螺旋”都是斜面的变形，而这个难点的突破同样涵盖在金字塔情境中。
【教学目标】
科学知识：
1．知道斜面是一种简单机械。
2．知道高度不变时，坡度越小（斜面越长）斜面越省力。
3．知道为了符合实际需求，有时需要将斜面“变形”，有“Z”字斜面和螺旋斜面。
科学探究：
1．能够对金字塔巨石搬运之谜作出猜想，并设计实验探究。
2．通过搜集证据和数据分析，发现斜面的省力程度与坡度大小之间的关系。
3．能够结合实际，对斜面的变形提出设想，能对巨石搬运之谜作出假设性解释。
科学态度：
1．积极表达与交流，体验和感受科学探究的乐趣。
2．乐于关注身边简单机械的应用。
科学、技术、社会与环境：
1．体会机械和技术促进人类文明的发展。
2．意识到斜面给人们生产生活带来的便利。
【教学重点】
发现斜面的省力程度与坡度大小之间的关系。
【教学难点】
理解“Z”字形和螺旋都是斜面的变形。
【教学准备】
教师材料：PPT、螺丝钉、三角形纸等。
学生材料：斜面装置、小车、弹簧测力计、钩码、记录单。
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
一、创设情境，探秘历史
1．出示图片和文字资料，讲述古埃及金字塔的神秘故事：同学们，你们喜欢解谜吗？今天我们解谜的对象来自遥远的古埃及——金字塔。它是一种方锥形建筑物，因为形似中文字“金”，所以被我们形象地翻译为“金字塔”。金字塔群已经有4500多年的历史，据考证，现存最大的胡夫金字塔建成时有146.59米高，相当于40层楼的高度！塔身由200多万块大小不一的巨石组成，平均重达2.5吨！为建成这个大金字塔，一共动用了10万人花费了20年的时间……2.5吨是什么概念？五年级的学生大约40千克，每块巨石相当于62个你们那么重！提出问题：金字塔的巨石是怎么从地面运送到金字塔高处的？（资料信息：受限于建造的时间要求、技术水平、人力资源等）
2．学生提出想法。
3．准备生活场景图片，学生猜测有困难时予以适当提示。（生活场景：搬运自行车上台阶、搬运钢琴上卡车等等）
4．引出斜坡的使用。
［设计意图：金字塔是人类文明的瑰宝，古埃及人建造金字塔时所运用的各种简单机械和巧妙方法是人类智慧的结晶。以“建造金字塔的巨石如何搬运到塔顶高处”这一问题的探秘为主线，创设了贯穿本课始终的情境，不仅引导学生认识斜面这一简单机械的应用，更返璞归真去探寻人类技术的发展，激发学生进行科学学习和科学探究的兴趣。]
二、建构模型，初探斜面
1．提出初步猜想：古埃及人利用斜坡运送巨石到高处。
2．提问：斜坡的使用能起到什么作用？（方便、轻松、省力……）
3．设计模拟实验验证猜想。出示装置，假设底座的高度就是金字塔的顶端高度，配重小车模拟要运送的巨石，拉动小车模拟运输巨石，猜测古埃及人会怎么做。
4．生上台演示，搭斜面拉动小车。
5．提问：怎么知道使用斜面可以更省力？要比较什么？（竖直提升和沿斜面拉动比较）
6．播放视频，帮助回忆测力计使用方法。
7．出示记录单，生说明注意事项。
8．学生分组实验。
9．小组汇报，师在黑板上记录数据。（斜面可以省力）
10．小结：斜面可以省力，帮助减轻劳动强度。它被称为一种简单机械。
［设计意图：对于金字塔搬运巨石到高处提出初步猜想后，引导学生利用装置建立模型进行探究，发现斜面可以省力、减轻劳动强度的秘密，既认识斜面作用，又暗含建模思想，促进学生模型思维的发展。]
三、深入挖掘，再探斜面
1．提问：各个小组测出的斜面拉力有所差别，这意味着什么？可能跟什么因素有关？（搭建的斜面不同）出示不同斜面图片。提问：你认为古埃及人会选择哪一种斜面更省力？
2．生提出猜测，说明理由。
3．谈话：把从斜面起点到搬运高处的长度称为斜面长度；斜面和地面的夹角称为斜面坡度（斜面长度和板长区分开）。描画出斜面、地面、金字塔高的直角三角形，引导观察，思考：斜面长和坡度存在什么关系？
4．发现：当高度一样时，坡度越小，斜面越长；坡度越大，斜面越短。研究斜面时我们就以坡度来描述。
5．引导学生设计实验步骤。（大中小三种坡度对比）
6．出示记录单，生说明注意事项。
7．学生分组实验。
8．小组汇报：
当高度不变时，坡度小的斜面比坡度大的斜面省力；
虽然坡度越小越省力，但斜面会越长，行驶的距离变长；
……
［设计意图：引导学生设计对比实验，并利用数学思想和方法，引导学生发现斜面长度和坡度的关系，接着启发学生发挥空间想象力，对斜面坡度进行无限小和无限大的联想，与平行拉动和竖直提升建立关联。同时发现坡度越小越省力，但会造成斜面越长，为后续金字塔的斜面“变形”埋下伏笔。]
四、联系实际，斜面“变形”
1．谈话：我们知道了为了省力要搭建坡度小的斜面，那金字塔旁的斜坡要多少坡度比较合适？出示数据：据考证，金字塔旁斜坡坡度大概5°、也就是斜面长和金字塔高比例大约在10:1时，是保证运输方便和使用最少建筑斜坡材料的最佳比例。我们今天使用的模型高度大约是20厘米，按比例斜面长是高度的10倍，也就是2米；而最大的胡夫金字塔建成时的高度是146.59米，换算下来，通往塔顶的斜坡长度将达到惊人的1465米左右，斜坡起点距离金字塔将达1457米远！
2．提出问题：怎么解决以上难题？
3．要求：
①能省力；
②不能把斜面建造得离金字塔太远。
4．学生思考，提出见解，互相质疑补充。邀请上台画一画想法。
5．出示生活场景图：人行天桥、盘山公路、螺旋滑梯。
①学生有想到方法，图片用来与生活建立关联；
②学生没有想到方法，则用来启发思考：将直线斜面变形成“Z”形斜面或螺旋斜面。
6．思考：“Z”形或螺旋为什么能省力？，引导观察“Z”形或螺旋是由一段一段斜面组成的，每一段斜面的坡度比直线斜面的坡度小，所以比较省力。
7．出示卷在铅笔上的螺旋，提问螺旋旋开可能是什么形状，当众旋开是三角形，发现是斜面的变形。
8．生对金字塔巨石搬运的方法作出假设性解释。
9．师小结：你们都提出了很棒的想法，事实上，4500多年前的古埃及人究竟用什么方式建造成这项世界奇迹，现在的我们已无从得知，它留下的许多未解之谜，仍然吸引着许多考古学家们利用数学原理和科学技术不断去探寻和解释，希望你们也能如此。
［设计意图：斜面的“变形”是本课的难点，但在前面环节的层层推进上，这个“变形”变得势必为之，借助生活场景图和实物模型启发学生思考，对金字塔斜面的搭建作出假设性解释，不管这个假设是否符合实际，只要学生能想到对斜面进行“Z字折叠”或螺旋变换，都应该予以肯定，体现了学生空间思维想象力的发挥，以及对斜面的深度理解。最后的小结是对科学探究的态度和价值观的升华，科学探索是建立在前人智慧结晶的基础上，不断地向前发展。]
五、习题应用，加深理解
1．斜面是一种
机械，它可以。
2．当高度一样时，越，斜面就越省力。
3．古埃及金字塔可能是通过建造
将巨石搬运到高处的。
4．以下物品不是运用斜面原理的是（）
菜刀
B.楼梯
C.起钉器
D.盘山公路
5．观察下图，思考螺丝钉的螺纹为什么要这样设计？
［设计意图：课堂习题可以简单快速地检测出学生对本课内容的掌握程度。包括基础类和应用类，基础类考查对斜面概念和作用的掌握，应用类则通过斜面在生活中不同的运用，考查学生对斜面及其变形的理解是否深刻。]
【板书设计】
16．斜坡的启示
坡度
高度不变，坡度越小，斜面越省力
变形：“Z”字斜面、螺旋斜面
【知识要点】
1.引导学生斜面虽然简单常见，但也是一种简单机械。
2.利用建造金字塔时巨石搬运到高处的难题，探究斜面可以省力的秘密，且坡度越小越省力。
3.引导学生意识到斜面长度与斜面坡度存在直接关系，当高度一样时，斜面越长，坡度也越小。
4.启发学生思考过长的斜面会造成不便，就需要将斜面进行“变形”，可以是“Z”字形，也可以变成螺旋形。
【课堂流程图】
创设情境，探秘历史
建构模型，实验探究
联系实际，斜面变形
习题应用，加深理解
（提出问题：建造金字塔时怎么把巨石搬运到高处；
作出假设：可以搭建斜面；）
（搜集证据：利用装置探究斜面是否省力；
处理信息：坡度越小越省力；）
（表达交流：斜面太长不符合实际，需要变形；
得出结论：斜面可以省力，但有时为了符合实际需要，要变形，如设计成“Z”字形或螺旋形；）
（反思评价：课堂习题包括基础类和应用类，简单检测对斜面的认识是否深刻，是否有缺漏。）
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