新教科版四上科学3.2《用气球驱动小车》教学设计

2.用气球驱动小车【教材简析】本课的活动，是帮助学生加深对力和运动关系的理解，指向核心概念“力可以改变物体运动的快慢”的建构。学生从感受气球喷气时所产生的气流和气球的推力开始，体会气流方向和气球运动方向之间的关系；再测试组装的气球小车能行驶多远，用更多的办法使小车行驶得更远，体会改变喷气装置会影响小车的运动速度。这样一方面可以认识“反冲力”，另一方面加深对“力可以改变物体运动的快慢”的理解。在生活中还有那些反冲力的例子。课文安排了学生在生活中常玩的气球，把气球吹足气，气球怎样运动中展开，然后让学生动手安装一辆喷气小车，让学生解释气球为什么能推动小车，最后让学生明白了要让静止的物体运动起来，必须对物体用力。要使物体运动得更快必须用更大的力。本课教学除了需要认识反冲力的核心概念，同时需要利用反冲力制作气球小车，并测试气球小车。在学习中思考应用，在应用中获得技能，夯实概念，落实应用，拓展思维。【学情分析】由于本课是关于气球驱动小车的问题，学生在实际生活中经常玩气球，也玩过小车，学生在玩中看到了气球吹足了气以后，会向相反方向运动，部分细心的孩子感受过气球喷出气体的方向和气球运动的方向是相反的，但没有考虑这两者之间的关系，大多数孩子没有注意或考虑过两者之间的关系。在此基础上，提出气球为什么能推动小车的问题，引起学生思考，激发兴趣。还有生活中常见的划船，游泳等。学生会想到这是用力一种相反的力，才使小船前进。作为学习、认知和应用的协同，学生需要基于生活经验基础上的科学思辨、科学实证和科学拓展，以提升认识世界的技能和方法，培养探究生活真相的意识。【教学目标】科学观念：通过思考生活中反冲力现象，经过实验设计、实验活动和科学研讨，认识以下科学原理；气球里的气体喷出时，会产生一个和喷出方向相反的推力，这个力叫反冲力；要使静止的物体运动，就要对物体施加力。反冲力越大，小车行驶得越远；科学思维：用观察、比较、实验、归纳、演绎等方法，能理解和认识反冲力的概念和生活应用。探究实践：会组装用气球反冲力作动力的小车；会研究小车运动快慢与反冲力大小的关系；能用实验数据证明自己的推测。态度责任：在科学实验探究活动中培养探知真相的意识和方法，体验合作的重要性，体会用反冲力应用给人们的生活带来的变化，激发利用科学技术改造社会的热情和兴趣。【教学重难点】重点：研究小车的反冲运动难点：对小车反冲运动的解释【教学准备】教师：小车反冲运动实验套材、长线一根、喷气式飞机等图片小组：小车一套【教学过程】一、揭示课题（预设5分钟）材料准备：气球1.把气球充足气后放开，气球会怎么运动？（1）玩气球，教师把吹足气的气球放开，气球会怎样？（2）请你也来这样玩一玩，想一想气球为什么会飞出去。你观察到什么现象？2.我们能用气球驱动小车吗？【设计意图】利用学生习以为常的气球导入，教师演示学生观察思考，激发学生的探究热情，为后续学习有效导入。二、探究活动材料准备：气球、教学课件、小车、实验记录单活动一：感受认识反冲力（预设10分钟）结合学生手册中的记录单，记录反冲力的方向。1.学生一起尝试气球游戏，并提出要求：把气球吹足气再松开口部，观察并画出气球喷气方向和运动方向，试着做出自己的解释。（操作方法，见PPT：释放气球原理运行路线）2.尝试固定气球的运动方向（拓展尝试：气球口夹回形针，气球固定到细线上吸管等）3.反思、研讨反冲力基本原理，研讨中图文并茂展示。3.科学词汇教学——推力和反冲力气球里的气体喷出时，会产生一个和喷出方向相反的推力，这个力叫反冲力。活动二：组装气球车（预设10分钟）1.交流讨论安装方法。2.出示小车安装示意图3.调试小车。4.试着让你的小车能行驶更远。5.思考，为什么充气的气球可以驱动小车呢？活动三：如何让小车跑得更远（预设15分钟）1.你认为可能影响小车行驶距离的因素有哪些？如果想要行驶更远，可以怎么改进？2.现在你们小组打算采取什么措施，让你的小车快速行驶；3.怎么比较他们的远近呢？交流探讨后得出车头开始车头结束为距离测量基本方法。4.记录实验数据后，整理数据探讨科学规律【设计意图】感受反冲力认识反冲力→组装小车动起来→如何让小车跑得更远，三步进阶从认识到应用，学生经历了充实的学习过程。经过充分的实验体验，学生对反冲力的探究性学习有了进阶式发展，积累经验和技能，培养探究意识。三、教学研讨（预设5分钟）材料准备：教学课件1.气球是怎样使小车向前运动的？通过实验推敲反冲力导致小车前进的原因，并用图文展示其中原理。小车气球吹气后会产生相反动力反冲力，使小车反方向运动。2.怎样改进可以使小车行驶得更远？力能使物体运动发生改变，力越大运动越远。【设计意图】经过三个实验活动，学生的体验得到有效充盈，体验越深，感悟越多，从明理到应用中学生的科学概念、学以致用理念都得到了发展。四、拓展：（预设5分钟）材料准备：教学课件生活中的反冲力1.你还知道哪些地方用到了反冲力？（1）联系生活，思考反冲力是怎样存在的？（2）出示喷气式飞机、火箭的图片，学生交流探讨。（3）图文并茂展示和分析反冲力原理。【设计意图】反冲力作为力的一种，体现在是力相互作用原理，反冲力在日常生活中应用广泛，飞机、火箭等就是典型事例。在领悟反冲力原理后，放眼生活寻找生活中的反冲力，这是学以致用的一种方式，对于培养学生的解决问题能力具有很好的引导作用。五、板书设计2.2.用气球驱动小车1.反冲力：气体喷出时，产生一个和喷出方向相反的推力。反冲力能使物体运动发生改变，力越大运动越远。反冲力的应用：乌贼、章鱼、火箭、喷漆飞机、烟花【疑难解答】1.气球小车前进距离怎么测量比较合适？关于这个问题，首先要考虑实验的测试的公平性。小学数学中有列车前后距离测量，如果列车有长短，那么开始的车头开始，记最后的车尾，就会发现车尾越长的有效距离越有短，反之越长；但是如果车头开始车头结尾，或者车尾开始车尾结束，这样所测距离就是一致的公平。再如跑步必要也是如此，因此一般来实说建议车头开始结尾最便捷。2.气球嘴大小与气球小车运动快慢实验该怎么做好？气球嘴大小与气球小车运动远近这是实验，首先受气球嘴材料所限，一般都比较难开展。如果有大小不同的气球嘴，此时就会发现不是气球嘴越大跑得越远，也不是气球嘴越小跑得越近，而是一个合适气球嘴大小。气球嘴太大，气体很快吹出，所产生的反冲力有限；气球嘴太细，虽然吹的时间长，但是反冲力太小，可能小车无法前进。总体看，气球嘴大小实验有研究的价值，可以作为拓展活动，全班活动选用，不做掌握要求。3.在影响小车行驶距离的众多因素有哪些？这是实验中需要了解清楚的问题，影响的因素有：小车大小、轻重，轮胎大小、宽窄、光滑度，以及接触面光滑度、倾斜度，气球大小、弹力角度，气球嘴大小等因素，不需要学生全部了解，但是总体来看了解越多说明学生的实验水平越高。4.弹簧测力计【教材简析】本节课《弹簧测力计》位于四年级上册第三单元《运动和力》单元的第4课，本节课的前3课主要研究了小车动力大小与小车运动的关系，也着重了解了重力、反冲力、弹力等类型的力。本节课安排了两个活动：第一是认识弹簧测力计，学生通过观察、认读和实际感受来认识弹簧测力计的结构、计量单位、刻度标识及如何读数，这是使用弹簧测力计的前提；第二是用弹簧测力计测量力的大小，一方面引导学生亲身感受不同力的大小，另一方面先估测、后测量实际的物体，这是本课的重点内容。研讨部分引导学生深入思考和总结归纳，以进一步认识弹力概念的内涵和实例。【学情分析】弹簧测力计是实验教学中测量力的重要工具，因其构造、原理、使用方法都比较简单，一直是小学实验器材的必备材料。学生已经知道弹力有大小，本课安排用弹簧测力计去测量力的大小以及对比研究橡皮筋测力计，符合学生的认识规律，通过做中学的方式更利于学生的科学进阶。【教学目标】科学观念：通过对弹簧测力计的探究性学习，知道并理解其基本原理：力有大小和方向，力的大小是可以测量的；弹簧测力计是利用弹簧“受力大，伸长长”的特征制作的，弹簧的伸长特征与橡皮筋相似；力的单位是牛顿。科学思维：用观察、比较、归纳、演绎的方法，能够领悟和掌握测力计的基本结构原理和使用方法。探究实践：认识弹簧测力计的基本结构；使用弹簧测力计测量力的大小。态度责任：在实验探究中进一步培养研究的兴趣，树立细致、严谨、有序的研究态度，体会到不同测量工具可以解决不同的现实问题。【教学重难点】重点：能正确使用弹簧测力计来测量力的大小。难点：能正确使用弹簧测力计来测量力的大小。【教学准备】教师：学生实验材料1套、班级记录表、弹簧测力计刻度板的纸板模型、教学课件。小组：弹簧测力计、钩码、用于测量重力的小物体。【教学过程】一、揭示主题（预设5分钟）材料准备：拉力器、弹簧测力计1.出示拉力器，并简单介绍拉力器后，请两位学生上来比一比谁的力气大。2.请学生说说怎么判断出谁的力气大，引导学生关注力气大的同学会将拉力器的弹簧拉得更长。3.出示弹簧测力计，介绍：弹簧测力计也叫弹簧秤，是一种测量力大小的工具。这节课，我们来一起学习怎么使用弹簧测力计。（板书：4.弹簧测力计）【设计意图】拉力器是弹簧弹力原理的直观呈现，利用学生上台拉一拉，可以调动学生的探究热情，进而引出教学内容。二、探究发现（预设20分钟）材料准备：弹簧测力计、学生身边物体、学生活动手册（一）认识弹簧测力计1.教师出示图片，让学生了解弹簧测力计的构造、使用方法等内容。（板书：构造：提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩）2.发放弹簧测力计，小组观察、交流视频中提供的信息。3.小组汇报、交流弹簧测力计的信息。汇报要求：（1）能清楚指出提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩等部分的名称。（2）能大致说出弹簧测力计各部分结构的作用。（3）能完整说出弹簧测力计的使用步骤，以及“调零”、“平视”、“量程”等注意事项。（板书：构造：提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩）（二）用弹簧测力计测量力的大小1.体验：用手慢慢拉动挂钩，分别使指针指向1N、2N、5N等，感受不同大小的力。2.请同学们说说大小不同的力有什么不同的感受，弹簧的长度和指针的位置有什么不同？3.我们要用弹簧测力计来测量一些物体的重力大小，你们想测那些东西？4.有些物体可以用弹簧测力计测量重力，比如笔、橡皮、书本等，但是有些物体超过了弹簧测力计的最大测量范围（量程），比如书包、椅子等，就不能用弹簧测力计来测量重力了。所以，测量前要先估计一下物体的重力大小。5.使用弹簧测力计的注意事项：（1）拿起测力计，先检查指针是否指向“0”位置。（2）读数时，视线与指针平视。（3）测量的力不能超过测力计刻度标出的最大数量。（板书：使用注意：调零、平视、量程）6.学生小组使用弹簧测力计测量钩码、笔、橡皮、书包、剪刀等物体的重力大小，并记录在活动手册P10《用弹簧测力计测量物体拉力大小的记录表》中。7.学生汇报交流使用弹簧测力计过程中碰到的问题和测量的结果。【设计意图】认识弹簧测力计和使用弹簧测力计是有先后逻辑关系的，有效认识弹簧测力计的结构特征和使用方法，可以为后续的测量使用打好基础，因此认识环节要引以重视。三、交流探讨（预设10分钟）1.弹簧测力计的弹力是怎样产生的？为什么弹簧测力计能测量力的大小？2.学生说出由于弹簧被拉伸产生了弹力，在一定范围内弹簧受到的力越大伸长越长。3.生活中哪些地方还有弹力？这些弹力是怎么产生的？4.学生举例说明，要求明确是什么物体产生的弹力。【设计意图】实验后的交流环节是收集信息，梳理规律的时候，基于问题的提出，动员学生积极研讨，调用经验感知和思维加工来梳理归纳其科学原理。四、拓展（预设5分钟）材料准备：橡皮筋、硬纸板、回形针、钩码、笔、直尺等1.介绍制作方法：（1）用回形针把橡皮筋一端固定在硬纸板上，另一端用回形针当挂钩，用笔标出橡皮筋静止时最下端的刻度。（2）用钩码等已知重量的物体作重物，在硬纸板上标出1N、2N、3N等一大格刻度，然后在每一大格间平均划分10份或5份，标出数值。注意刻度的划分应该在橡皮筋可承受的拉伸范围内。2.要求学生回家制作一个橡皮筋测力计。【设计意图】弹簧和橡皮筋都具有弹力作用，但又有区别，材料不同、性能不同。制作橡皮筋弹力秤的基本方法和弹簧秤相似，重点是引导学生基于弹簧秤基本结构迁移同化设计制作。六、板书设计4.弹簧测力计4.弹簧测力计构造：提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩使用注意：调零、平视、量程原理：弹簧受力大，伸长长【疑难解答】1.主体部分：弹簧测力计弹簧弹力原理，拓展部分：橡皮筋弹力原理，两部分怎样权衡，怎样协同？弹簧和橡皮筋都具有弹力作用，但是材质和性能的不同，就会有不同的弹力性质。如果按教