新苏教版科学五年级下册第四单元《简单机械》教材分析

新苏教版科学五年级下册教材分析第四单元  简单机械单元设计意图1.本单元主题的提出在工业化社会中，大到国家重大工程，小到家庭生活用品，机械无处不在。机械产品是科技不断进步的成果，也是人类智慧的结晶。理解简单机械的工作原理，学会使用简单机械，甚至创造性使用身边的材料制造简单机械，都是现代公民应该具有的素养。学习简单机械单元的内容，就是为学生们未来的生活奠定基础，让他们成为未来生活的改善者和创造者。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，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。本单元的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。此外，本单元的教学主题的设立与安排，不仅是教材内容螺旋式上升的一个重要组成部分，还是学生知识建构与能力培养的有机载体。学生参与这一主题内容的学习，特别是本单元的系列研究活动，如探究杠杆的秘密、研究轮轴在什么情况下更省力、研究用定滑轮和动滑轮提升物体时是否省力、研究拉小车的力与斜面坡度大小的关系，将为中学的物理学习奠定基础，同时提升学生的探究能力和思维水平。2.本单元对《课程标准》的落实(1)本单元通过一系列实验操作、体验、设计等活动，落实《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，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”的高年段要求。16.2工程和技术产品改变了人们的生产和生活。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。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。3.本单元在整套教材中与其他单元的关系4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元围绕简单机械展开，选取了生活中比较常见且应用广泛的四种简单机械——杠杆、轮轴、滑轮、斜面为次级主题，设置了《撬重物的窍门》《拧螺丝的学问》《升旗的方法》《斜坡的启示》四课。从杠杆、轮轴、滑轮、斜面的特征来看，轮轴、滑轮属于杠杆类机械，其本质为杠杆的变形，可将这四种简单机械划分为两组，即杠杆、轮轴、滑轮为一组，斜面为一组。因此，本单元的四课也可分为并列的两个部分，其中，《撬重物的窍门》《拧螺丝的学问》《升旗的方法》为第一部分，《斜坡的启示》为第二部分。在第一部分中，《拧螺丝的学问》和《升旗的方法》分别与第一课《撬重物的窍门》成递进关系。从教材内容的编排来看，由于《课程标准》没有要求落实杠杆类机械之间的关联，且将杠杆、滑轮、轮轴、斜面作为并列的简单机械，故遵照《课程标准》要求，从小学科学的教学出发，也可将本单元的四课视作并列关系。单元教学目标认识常见的简单机械——杠杆、滑轮、轮轴、斜面的结构特征。通过探究实验，了解不同的简单机械在什么情况下省力。能够辨别生活中的简单机械，会使用一些简单机械。在组装、制作简单机械的过程中，感受技术发展对社会和生活的影响。单元活动框架课时建议序号课题课时1撬重物的窍门12拧螺丝的学问13升旗的方法14斜坡的启示1总课时4第13课  撬重物的窍门1.教学内容本课以撬动重物为导引，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。从比较抬起重物的不同方法中，发现用支撑物垫着的木棍容易抬起重物，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……”来介绍杠杆的特点，让学生获得直观的认识。第二部分，用平衡尺研究杠杆。用平衡尺代表杠杆，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。此部分包括两个活动：解释现象和解决问题。解释现象的内容为辨析哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆;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。2.教学目标通过比较和阅读，认识杠杆的结构，发现用杠杆撬起重物可以省力。通过利用平衡尺研究杠杆，了解杠杆撬起重物省力的原因。通过辨析生活中的杠杆，了解杠杆有省力的、费力的，以及为什么要用到费力的杠杆。会做小杆秤并知道小杆秤称重物的原理。3.重点与难点重点：用平衡尺研究杠杆。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。4.教学准备教师材料：使用杠杆的图片或视频。学生分组材料：平衡尺、钩码、杆秤制作材料。 第14课  拧螺丝的学问1.教学内容轮轴从杠杆转化而来，研究的内容从剪刀、螺丝刀、跷跷板变成了用钥匙拧开的门锁、门把手、提水的辘轳、内六角扳手，具有了别样的形态和使用方法。本课教学内容分四部分。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，引导学生认识轮轴的结构，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《天工开物》中关于轮轴的记载，了解使用轮轴工具的历史，且有些目前还在使用，说明这些发明创造推动了技术和社会的发展。2.教学目标在比较中认识轮轴装置的结构特点。通过实验，发现施加在轮上和轴上的力的不同作用效果。了解轮轴在生活中的应用并能分析出其原理。知道轮轴的应用对生产发展的价值。3.重点与难点重点：研究轮轴在什么情况下更省力。难点：分析在轴上用力的轮轴的好处。4.教学准备教师材料：使用轮轴的图片或视频。学生分组材料：螺丝刀手柄、螺丝刀、内六角螺丝、内六角扳手、木板(含配套内六角螺丝孔一个)、轮轴实验装置、竹蜻蜓。 第15课  升旗的方法1.教学内容本课引导学生认识另一种简单机械——滑轮的结构及作用，分三个部分展开学习内容。第一部分，通过升国旗活动，让学生思考为什么国旗能轻松升上去，旗杆顶端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，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。2.教学目标认识滑轮的结构和作用。知道滑轮的特征、分类及其异同。能够通过组装滑轮进行实验，认识两种滑轮的不同作用。能说出生活中一些利用滑轮的实例。3.重点与难点重点：分辨不同滑轮的用力方向与作用。难点：组装滑轮装置。4.教学准备教师材料：滑轮使用的图片和视频。学生分组材料：定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、棉线若干。 第16课  斜坡的启示1.教学内容与前三课一样，本课依然采用从生活经验入手的方法，分四个部分展开教学内容。第一部分，说明斜面的存在价值。教材首先引导学生针对两幅图片表达的情境，引导学生思考怎样解决搬动重物费力的问题，然后指引学生观察古人搬运建造金字塔巨石的工作场景图，引导学生比照搬运困难与解决方法，发现斜面的存在价值，最后用图文结合的方法介绍了什么是斜面以及它的作用。第二部分，探究拉小车的力与斜面坡度大小的关系。通过用弹簧测力计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，认识斜面原理的应用。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来进行直观表现，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，都能减轻劳动强度，然后引导学生分析自行车包含的简单机械，并说明其各自的作用。2.教学目标知道斜面是简单机械，斜面可以省力。借助对比实验发现斜面的省力程度与斜面坡度大小之间的关系。能够发现生活中的斜面，能够借助斜面解决生活中的问题。知道哪些属于简单机械及简单机械的作用在于减轻劳动强度，提高工作效率。3.重点与难点重点：发现斜面的省力程度与斜面坡度大小之间的关系。难点：理解斜面的变形。4.教学准备教师材料：使用斜面的视频。学生分组材料：小车、弹簧测力计、斜面木板、书本、三角形的纸、螺丝、剪刀、铅笔。 参考资料简单机械简单机械是人类使用工具中最基本的机械，是机械的重要组成部分。在人类最早期的伟大发明发现中，对工具、火与语言的掌握，使得人类最终从一般动物中脱离出来。简单机械则是人类在改造自然过程中运用机械工具的智慧结晶，减轻了劳动强度，提高了工作效率。杠杆杠杆是一个在力的作用下能绕着固定点转动的杆。绕着转动的固定点叫支点，动力的作用点叫动力点，阻力的作用点叫阻力点。杠杆的支点、动力点、阻力点并不一定在固定的位置，可以发生变化，如剪刀(支点在中间)、铡刀(阻力点在中间)、镊子(动力点在中间)等。根据F1×L1=F2×L2，杠杆可以分为三类：若L1=L2，则F1=F2，这种杠杆叫作等臂杠杆;若L1>L2，则F1<F2，这种杠杆叫作省力杠杆;若L1<L2，则F1>F2，这种杠杆叫作费力杠杆。等臂杠杆既不能省力，也不能省距离，如天平、跷跷板等;省力杠杆在省力的同时费距离，如撬棒、羊角锤、开瓶器、核桃夹等;费力杠杆不能省力，但能省距离，如筷子、钓鱼竿、镊子、食品夹等。滑轮典型的滑轮是可以绕着中心轴旋转的圆轮。圆轮的圆周面具有凹槽，将绳索缠绕于凹槽，用力牵拉绳索两端的任一端，则绳索与圆轮之间的摩擦力会促使圆轮绕着中心轴旋转。滑轮实际上是变形的、能转动的杠杆。滑轮主要的功能是牵拉负载、改变施力方向、传输功率等。多个滑轮共同组成的机械称为滑轮组。滑轮组的机械效率较大，可以牵拉较重的负载。滑轮也可以成为链传动或带传动的组件，将功率从一个旋转轴传输到另一个旋转轴。轮轴轮轴是由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械。轮轴的实质是能够连续旋转的杠杆，支点就在轴线，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速，轮和轴是同心圆。轮半径和轴半径的差距越大越省力，但是越费距离。在使用轮轴的过程中，由于轮半径大于轴半径，当动力作用于轮上时，轮轴为省力费距离杠杆，如辘轳、石磨、卷扬机等;当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆，如汽车的后轴带动车轮，后轴转动一小圈，带动后轮转动一大圈。斜面斜面可用于克服垂直提升重物的困难，省力但费距离。斜面与水平面的倾角越小，则越省力。斜面的优点是能够将物体以相对较小的力从低处提升至高处，带来的问题是提升物体的路径长度也会增加。《天工开物》《天工开物》由明代宋应星初刊于1637年，共三卷十八篇，全书收录了各种农业、手工业生产技术，诸如机械、砖瓦、陶瓷、硫黄、烛、纸、兵器、火药、纺织、染色、制盐、采煤、榨油等。《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业的综合性著作，是中国古代一部综合性的科学技术著作，有人也称它是一部百科全书式的著作，外国学者称它为“中国17世纪的工艺百科全书”。明代是中国古代农业、手工业、商业都比较发达的时期。由于商品经济的发展，明代中期后，部分地区不少行业出现了资本主义萌芽。作者在书中强调人类要和自然相协调、人力要与自然力相配合。它是中国科技史料中保留最为丰富的一部，它更多地着眼于手工业，反映了中国明代末年出现资本主义萌芽时期的生产力状况。