小学科学教育科学六年级上册形状与结构教学设计六年级上册

六年级科学第2单元教案

2.1抵抗弯曲

【教学目标】

1.通过亲历“纸的厚度与抗弯曲能力大小”的探究活动，认识增加纸条厚度可以大大增加

纸条的抗弯曲能力，并用推理的方法认识横梁立着安放的道理。

2.巩固并学会相关的探究技能：控制变量实验，采集数据和记录数据，制作曲线图，运用

数据进行分析得出结论，对现象作出合理解释。

3.能根据已获得的信息对所观察的现象作出大胆而合理的预测。意识到科学探究要实事求

是，重视科学证据。

【教学准备】

1.小组实验用：分别把两张卡纸、三张卡纸、四张卡纸用极少量液体胶水粘在一起，使之

形成四张长、宽相同、厚度不同的纸条，分别标上1号•、2号、3号和4号，并在纸条

上做上记号，如图。

实验记录表，统计图。相同大小的铁垫圈，放钩码的盒子，橡皮擦。

教师用：小组用的实验材料一份，课件。

【教学过程】

一、谈话导入

1.（出示纸条）这是一张纸条，把它放在两个盒子上面，如果在上面放一个重物会怎样？

2.师演示，在纸条上放一个垫圈，纸条怎么样了？（纸条弯曲了）

3.纸条承受不住垫圈的重量就弯曲了，有什么办法可以让它不弯曲呢？也就是说让它抵抗

住弯曲呢？（学生说抵抗弯曲的方法：拉近盒子的距离、加支撑物等。）

二、探究“纸的厚度与抗弯曲能力的大小”

活动一：探究增加纸的厚度，会不会增加它的抗弯曲能力。

1.推测增加纸的厚度，会不会增加它的抗弯曲能力。

2.出示1号、2号纸条，研讨实验方法。实验应控制哪些条件不变？

3.学生分组实验。

4.汇报交流，并谈谈做了这个实验后有何感想。

活动二：探究纸的厚度与抗弯曲能力大小的关系。

5.引导预测3号纸可以放几个垫圈。交流如何预测。

6.实测3号、4号纸的抗弯曲能力。

7.汇报交流。

三、绘制折线图并分析

1.出示统计图，看得懂吗？横向表示纸的厚度，纵向表示垫圈的个数。请同学们把纸的厚

度与抗弯曲能力的关系用折线的形式画下来。

2.学生绘图。

3.展示，交流。（学生介绍折线图，有什么发现。）

4.小结：纸的厚度与抗弯曲能力的大小有什么关系。增加纸的厚度能显著提高纸的抵抗弯

曲能力。

四、联系生活

1.像纸这样的薄形材料抵抗弯曲的性能都较差，增加厚度能明显提高材料的抗弯曲能力，

所以在建筑中广泛采用厚度很大的横梁来承受巨大的重力。

2.欣赏图片。你们有没有发现这些横梁大多是立着放，而不是横着放的，能不能也用I今天

学的知识来解释一下这又是为什么呢？（课件演示）

3.交流。

五、小结、延伸

1.通过今天的学习，你们有什么收获？

2.通过这节课的学习我们知道了，增加材料的厚度可以明显提高材料抵抗弯曲的能力，可

是这种办法就需要增加材料的用量，我们不是提倡“全民节约”吗？那有没有两全其美的办

法，既增加材料的抵抗弯曲能力，又不用过多地增加材料用量，请同学们课后继续研究

2.2增强抗弯曲能力

【教学目标】

科学概念

薄形材料改变形状后抗弯曲能力是可以增强的，我们通过改变物体的形状结构可以改变物

体抗弯曲能力的大小。

过程与方法

情感态度与价值观

通过关注实验过程的公平性，培养学生养成一丝不苟、尊重事实的科学态度和科学精神。

【教学重点】

知道通过改变物体的形状结构能改变物体抗弯曲能力的大小。

【教学难点】

控制不变的量的确定。

【教学用具】

瓦楞纸、A4纸、双面胶、铅笔、橡皮、尺子、垫圈

【教学过程】

一、课前交流

1.“超级女生”比赛吸引了众多人的眼球，今天，我们科学教研组也不甘寂寞，组织了一场

“超级大力士争霸赛”，参赛双方是项老师和黄老师，猜猜看，谁会赢？为什么？你们觉得

这样的比赛公平吗？

2.两张同样的A4纸进行抵抗弯曲的比赛，怎么做才公平？我们应该控制哪些量不变？

预设：纸离地面的高度不变、两个盒子之间的距离一定、放垫圈的盒子摆放的位置一定、

所加垫圈的型号一定、纸的长度不变。

二、提出问题

如果只给你一张纸，同时控制了这些量不变，想要增加这张纸的抗弯曲能力，有什么办法？

预设：

1.改变纸的形状就可以改变纸的抗弯曲能力吗？

（指导小组开展实验）

2.我们来看一些钢铁构造图片，看看是否能对我们的学习有所帮助。

3.研究瓦楞纸的构造，你有什么发现？

三、瓦楞纸的研究

出示瓦楞纸包装箱：我们平时看到的很多物品的包装都用到这种包装箱，同学们知道制造这

种包装箱的纸叫什么名字吗？

1.感知瓦楞纸的特性

同学们平时应该接触过这种纸，现在老师也为大家准备了这种纸。每个小组一张，请同学们

从工具箱里拿出瓦楞纸，拿到手上感受一下：折一折，感觉一下它有多硬，抗弯曲能力如何？

（分组感知纸的特性）

2.解剖、观察瓦楞纸结构

（1）我们利用解剖的方法（用手剥开或借助小刀），观察瓦楞纸的结构是怎样的，看看各组

成部分的厚薄和软硬。仔细看看老师提供的瓦楞纸一共有几层？每层的厚薄、软硬一样吗？

形状是怎样的？

（2）经过研究，我们产生了什么问题或想法？准备怎样继续研究？你能分析瓦楞纸抗弯曲

能力增强的原因吗？

四、形状与抗弯曲能力

1.通过上面的实验，我们分析得出：形状与抗弯曲能力是息息相关的.猜测一下，什么样

的形状有较好的抗弯曲能力？

2.改变一张纸的形状，也可以改变纸的抗弯曲能力吗？有哪些更多的改变形状的设计可以

增强物体的抗弯曲能力？老师给每个同学提供一张纸：根据你们的猜想开始实验。要求：不

改变纸的长度，每个小组成员都动手把自己设计的纸的形状折出来，然后组内讨论，选择最

佳方案把纸折成一定的形状，再来测试改变形状后纸的抗弯曲能力有什么变化？

五、探讨与交流

（1）与实验前的纸比较，改变形状后的纸的抗弯曲能力增强了吗？

（2）比较这些形状的纸抗弯曲能力的大小，试作出自己的解释。

（3）哪个小组的设计方案最好？能分析原因吗？

六、课后延伸

通过本堂课的学习，我们用实验的方法证明了通过改变物体的形状后物体抗弯曲能力可以得

到明显的增强。课后请同学们继续关注一些改变物体形状的结构并分析其抗弯曲能力增加的

原因

2.3拱形的力量

教学目标】

1.认识拱形结构和拱形受力的特点，了解拱形结构在建筑上的应用；

2.能够边实验边思考，逐步深入地研究一个问题。能根据拱形结构的形变，分析受力的状

况；

3.通过赵州桥了解我国古代工程技术的成就，增强自豪感。

【教学准备】

小组实验用：做拱形的纸，铁垫圈。

教师用：相关的图片资料。

【教学活动过程】

1.引入

（出示拱形建筑图片，认识图片上的建筑）

这样的形状叫什么形状？猜想一下为什么要做成这样的形状?（形状好看也是一个方面）

（出示一张纸）这张纸平着放，它连自身的重量都不能承受就塌下去了。把它做成拱形呢？它

还能承受压力吗?今天我们来研究“拱形的力量”。

2.拱形承受压力的测试

（1）实验一

自己想办法，用纸做一个拱形，用铁垫圈测试一下它能承受多大的压力?这个拱不能借助其

他物体帮助。

（学生分组实验，教师巡视指导）

你们在实验中发现了什么问题?准备怎样解决这些问题？

（2）实验二

按同学们的办法，用书抵住拱脚使纸拱不塌下来。

这样的拱形能承受多大的压力？

（学生分组实验，教师巡视指导）

⑶讨论

你们观察到随着压力增加，纸拱有什么变化？

要使纸拱承受更多的垫圈，要解决什么问题?怎样解决？

3.让拱形承受更大的压力

（1）实验三：

多用几本书抵挡住拱形，测试它的承重能力，汇报实验结果。

⑵研讨：

与横梁相比较，拱形结构承受压力性能怎样?为什么拱形能承受那么大的压力？

（3）阅读教材上的资料。

4.了解赵州桥及其他拱形建筑

你们知道哪些拱形建筑?它们用的是什么材料？

关于赵州桥，你们知道些什么？

阅读课本中关于赵州桥的介绍。

教师补充介绍赵州桥石拱的构造和特点。（

我国石拱桥有着悠久的历史，早在东汉中期就开始修建石拱桥。石拱桥的主要优点是能充分

做到就地取材，耐久性好，外形美观，桥下行船容易。石拱桥用雕凿成楔形的一块块小石块

（拱石）拼砌而成，桥洞呈半圆形或弧形，拱石间的所有缝隙都对准拱的中心（即圆弧的

中心）。为了使拱的正中间排列的不是缝隙而是一块拱石，所以拱石总是单数。中间这块

拱石叫龙门石，龙门石比其他拱石厚。在拱石受压时，必然会将力传递给相邻的拱石，各部

分拱石彼此挤推，彼此支撑，全部的拱推力，最后都集中在了拱脚上。每一块拱石受到的只

是压力，而这正是石料最能胜任的，所以没有断裂之虑。

赵州桥，又名安济桥，坐落在石家庄东南约40公里的赵县城南皎河之上，当地俗称大石

桥，建于隋代大业元年至十一年（605-616）,由匠师李春监造。它以高超的科学艺术价

值驰名中外，是中国现存最著名的一座古代石拱桥。

赵州桥全长米，拱顶宽9米，结构坚固，雄伟壮观。它的设计完全合乎科学原理，施工

技术堪称巧妙绝伦。古人说它“制造奇特，人不知其所为"。从整体来看，是一座单拱桥，

拱长达米，在当时可算是世界上最长的石拱。赵州桥桥洞不是普通半圆形，而采用了极其

平缓的圆弧形式，桥面坡度约为1：12,像一张弓，这种形式被称为“坦拱”。桥面平坦

宽阔，兼顾了水陆交通，方便了车船运行，又和一马平川的环境高度统一。宋代诗人杜德源

在“安济桥诗”中写道：“坦平简直千人过，驿使驰驱万国通。”是很有见地、很恰当的。

石拱由28道拱圈并列砌成，每道拱圈可独立站稳，自成一体，既便于施工，又便于单独修

补。这样大跨度的坦拱，对桥台水平推力很大，建造难度高。而桥台却是既浅又小的普通矩

形，厚度仅米，由五层排石垒成。其地基是承载力较小的亚黏土。在这样的地基上，用这

样的小桥台，建这样大跨度的石拱桥，在世界上是罕见的。

赵州桥最大的科学贡献，则在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌了四个并列的小

拱，既增大流水通道，节省石料，减轻桥身重量，又利于小拱对大拱的被动压力，增强了桥

身的稳定性。据测算，这四个小桥洞就可以减轻桥重500吨，节省石料约180立方米。这

就有力地保证了安济桥在1400多年的历史中，经受住无数次洪水冲击，8次大地震摇撼,

以及车辆重压，至今仍巍然挺立在皎河之上。

赵州桥又是一件建筑艺术的珍品。它横跨皎河，宛如一道长虹，气势雄伟。弧形平坦的主拱

线上，对称地轻伏着四个小拱，仿佛四个巨型玉环，装饰在桥身两肩。巨身空灵，线条明快,

在恢弘之中，透出矫健、轻盈的美感。大桥顶部，塑造出想像中的吸水兽，寄托了人们祝福

大桥不受水害、长存无疆的良好愿望；栏板上和望柱上雕刻着各式蛟龙、兽面、花饰、竹节

等，其中尤以蛟龙最为精美。蛟龙或盘踞游戏，或登陆入水，变幻多端，神态极为动人。雕

作刀法遒劲有力，艺术风格新颖豪放。1991年，美国土木工程师学会选定中国赵州桥作为

第十二个国际历史土木工程的里程碑，为中国石拱桥增添了新的光彩。

拱桥

主要受力构件是主拱圈，它主要承受压力，同时在拱脚处存在巨大的水平推力，这是拱桥的

典型力学特点。桥墩除承受垂直于地面的压力外，还需要承受拱传来的水平推力。所以，拱

桥桥墩要建在坚固的岩石地基上。拱桥是外观形式最为多姿、活泼的桥型。桥面可在拱形以

下、以上或穿过其中

2.4找拱形

教学目标】

科学概念：圆顶形、球形等弧形结构与拱形有紧密联系，生物体构造中存在着拱形结构。

过程与方法：能识别生活中的拱形、圆顶形和球形等弧形结构的物体，并通过联想、推理与

实验对弧形结构的物体作合理的解释。

情感态度与价值观：关注生物体构造与其生活的联系和科学技术在生产生活中的应用；体验

科学与技术结合的乐趣。

【教学准备】

完整的和剖成对半的乒乓球若干个；完整的和剪开的塑料瓶若干个；安全帽、贝壳、锅盖、

灯泡等；课件、录像。

【教学过程】

一、导入

上节课，我们在讨论拱形建筑时，关于这一类物品（出示圆顶形物品、建筑）是否属于拱形

有了争议。接下来，我们就来研究一下这类物品。要想了解它们与拱形是否有联系，我们要

从哪些方面去研究？（形状、承受压力的性能）课件演示拱形的形状与承受压力的示意图.

二、研究圆顶形、球形承受压力的特点

1.观察圆顶形物品（图片）的形状有什么特点。

2.提问：这些物体为什么做成圆顶形，它们承受压力的能力如何？我们用什么方法可以了

解？

3.观察实验分析：

（1）观察剖成两半的乒乓球，看球壳的厚薄，捏一捏乒乓球的软硬。

（2）估计一下，把半个乒乓球扣在桌上向下压它，能承受多大的压力？（实验）

（3）你们认为圆顶形承受压力的能力如何？它与拱形有联系吗？试着解释一下圆顶形承

受压力的特点。学生各抒己见后演示课件说明圆顶形可以看成是若干拱形的结合。

（4）提问：拱形的拱脚是要用力抵住的，圆顶形为什么不需要？

4.出示整个乒乓球：两个半球形可以组合成一个球形，球形与拱形会有什么联系？

（1）学生推理，演示课件。

（2）演示握鸡蛋，说明：球形也可以看成是若干个拱形的组合，球形在各个方向上都是

拱形。球形的任何一个地方受力，力都可以向四周均匀地分散开来。这就是我们平时捏不破

鸡蛋的道理。另外比如电灯泡，为了更透亮，玻璃壳很薄，但做成球形，就比较坚固了。

5.我们还能列举出哪些类似拱形受力特点的形状？

（注：这个环节学生可能举出身体结构中的例子，如头、肩等。如果出现这种情况，后面“塑

料瓶形状的分析”与“生物体中的拱形”的活动顺序可以灵活调动）

四、塑料瓶形状的分析

1.谈话。

看来我们周围利用拱形增加材料强度的例子很多。（出示塑料瓶）这是生活中非常常见的塑

料瓶，它的形状设计包含了哪些科学道理？

2.指导研究。

（1）观察：塑料瓶上部、中部、底部是什么形状，表面还有哪些形状？

（2）推理：（以底部为例）塑料饮料瓶底部大多做成圆顶形，为什么？

（3）验证：比较平底瓶与圆顶形底瓶的承受压力能力。

（4）你从中发现了什么？

3.小组自主研究其他部位的形状。

4.汇报交流。

五、生物体中的拱形

1.我们研究了人工设计的物体。我们自己身体中存在着拱形结构吗？（板书：找）

2.观察乌龟、贝壳、蛋壳，这些形状对它们自身有什么意义？

3.还有哪些生物体中存在着拱形结构？

六、小结：研究了拱形之后，你有什么感想

2.5框架结构

目标定位】

理解作用在框架结构上的力所产生的效果。了解斜杠的“推”和“拉”的作用。

认识生活中的框架结构，了解框架结构的特点。

掌握用三角形加固框架的方法，设计、制作一个可以支撑重物的框架结构，发展动手动脑能

力。

能对框架的系统设计情况进行评估，并找到为提高效率而采取的改进措施。

【教学准备】

教师：教学课件，三角形、长方形、立方体的模型等。

学生：橡皮筋、筷子。

【教学过程设计与分析】

教学过程预设

（-）框架式结构的认识

出示埃非尔铁塔的图片。

1.介绍：巴黎铁塔是法国最著名的建筑，该塔高米，是当时世界上最高的建筑，并且保

持了世界记录40多年。

巴黎铁塔铁塔是谁建造的呢？著名建筑大师埃非尔，所以这座塔又叫埃非尔铁塔。据说铁塔

开始动工时，曾遭到一些文化艺术界名流的反对。铁塔工地附近的居民也被吓坏了，有人居

然还跑到法院起诉埃非尔。原因何在？因为该塔全身都是一根根的钢铁构成，用的是框架式

结构。

2.什么叫框架式结构？我们再来看几组图片。（出示其他的框架式结构的图片：塔吊、电塔、

游乐场翻滚列车支架等）

你能用自己的语言来说说什么是框架式结构吗？（学生无法理解时，用“骨架式”来帮助理

解）

3.你对框架式结构有哪些认识？框架式结构好不好？它有哪些作用？（学生无法理解时可

以让他们比较框架式与实体建筑的区别）学生并不是空着脑袋走进科学学习殿堂的，科学教

学必须了解学生的学习基础和知识储备，调动学生的初始想法和已有经验，让每个学生在“原

有基础”上有所提高，有所收获。

（框架式结构不仅节省材料，在很高的建筑物中还可以减少风对它的影响。）

4.让我们再回到100多年前，当时的文化艺术界名流以及铁塔工地附近的居民为什么反对

埃非尔的设计？最主要的原因是因为他们认为这种框架式结构不牢固。

框架式结构牢固吗？怎么向世人解释框架式结构的牢固性？

（二）做一个稳固的正方体框架

明确任务：用最少的筷子搭一个牢固的正方体框架，比一比哪组的作品承重能力最强。

学生制作，教师巡视指导。

以一根斜杆为例，说说它是防止正方体框架往哪边垮塌？

比一比哪组的框架承重最多，用的材料最少。

（-）三角形稳定性的研究

观察思考，我们是怎样把框架变稳固的，稳固的框架式结构中最小的格子大都是什么形状

的？为什么大都做成三角形呢？

出示三角形和长方形的模型，学生个别上台体验三角形的稳定性。

思考三角形和长方形再受到力的作用时有什么不同？

小组讨论，解释三角形的稳定性。

结合课件演示，分析三角形稳定性的力学原理：当三角架顶端受重力作用时;两边斜杆受压

力，下面的水平杆受拉力。由于三角形边长不变，角度也不变，是唯一不会变化的形状，所

以框架结构以三角架为基本构造。

想办法加固长方形框架。

增加的斜杆起了什么作用？（“推”“拉”的对初始想法的反思，改变有些根深蒂固的“成

见”，实实在在落实学生科学概念的发展。

解释的目的是为了促进理解，靠死记硬背得来的知识很少能被迁移，学习者只有在知道并理

解知识背后隐含的原理时迁移才能发生。

2.6塔的研究

【教学目标】

科学探究：引导学生经历一个“推测一一实验、制作和探索一一将探索结果与假设相比较”

的科学探究过程.

科学知识：通过经历塔的稳定性的探究过程，认识框架铁塔和其他物体稳固不倒的前提因素

是上小下大、上轻下重。

情感态度与价值观：在探究活动中培养合作意识，体验把探究结果与猜测相比较的重要性。

【教学准备】

相关图片、每组若干大小相同和不同的塑料瓶、砂子、杯子和水、吸管、铁垫圈、线、胶带

等。

【教学过程】

（-）引入课题

1.课件出示数张铁塔图片，观察这些图片，它们形状与结构上有什么相同的地方？

2.生观察，汇报交流。

3.根据学生的汇报，板书要点：塔、高、稳固不倒……

4.揭题：这节课我们就对这些高耸入云且稳固不倒的塔进行研究。（板书课题：塔的研究）

（-）猜测高塔不倒的原因

1.你们认为是什么原因才得以让这些高塔稳固不倒？

2.小组讨论，作出猜想，并在自己的科学记录本上及时记录自己的猜测。

3.让学生讨论交流，汇报时要求说说为什么这样想的。

（三）研究物体不容易倾倒的秘密

1.要知道自己的想法是否正确，该怎么办？

2.提供材料：两个相同的塑料瓶和沙子。

3.利用这些材料验证自己的猜测：怎样放最容易倒？怎样放不容易倒？怎样放最不容易倒？

4.学生分小组实验，填写实验报告单。

塑料瓶的放置方式稳定性表现

5.汇报交流：说说你们比较了哪些放置方式？各种放置方式的稳定性能各有什么差异

6.找出小组内“放的最稳”的好办法，然后再找出全班中“放得最稳”的好办法。分析这

些好办法的共同点。

(四)制作不容易倒的高塔

1.提供材料：大小不同的塑料瓶若干、水、垫圈、胶带纸。

2.利用这些材料你们能做一个又高又稳的塔吗？

3.利用前面所研究的成果：使“塔”最稳的方法一一上轻下重、上小下大。小组合作制作

一个既高又稳的“塔北用画简图的方式记录自己的制作方法。

4.交流成果，比一比哪一小组的“塔”最高？哪一组的“塔”最稳？(要公平合理地比较

哪组的“塔”最稳，该怎么办？讨论采用合理的办法，建议采用调节木板做成的斜面倾角的

大小来评价“塔”的稳定性。)

(五)关于铁塔形状和结构的再思考

1.现在把我们研究的结果与先前的猜想比较一下，哪些猜想得到证实，哪些猜想证明是不

对的？当时是怎么想的？

2.延伸：我们研究了框架式铁塔的稳定性因素，我们古代劳动人民也留下许多古塔，又是

什么因素使它们千百年不倒？(出示古塔图片)

3.总结本课。

板书：塔的研究高稳固不倒

更高更稳

2.7桥的研究

［教学目标】

1.理解作用在拱桥、斜拉桥上的力所产生的效果。

2.设计并制作拱桥、斜拉桥，探究它们的受力情况。

3.在探究过程中形成良好的科学态度和科学体验。

［教学准备］

桥梁图片，制作拱桥、斜拉桥的相关材料

［教学过程预设】

(-)提出研究问题

1.学习导入。

(1)多媒体展示各式各样的桥梁图片，相互说说，你看了桥梁图片后有什么感想？

(2)你对桥可以提出哪些问题呢?小组之间先相互讨论一下。

2.学生问题归类

(1)桥有哪些种类？

(2)赵州桥为什么要设计成拱形？

(3)世界上有哪些著名的桥？

(4)桥的建造演变历史？

(5)什么样的桥最牢固？

(6)斜拉索桥承受重量能力为什么会大大增加？

(7)立交桥是怎么产生的?与普通的桥相比有什么优点？

（8）为什么拱桥没有桥墩反而能