小学科学六年级上册第一单元《机械和工具》教学设计

第一单元 机械和工具
第一课 使用工具
【教学目标】
科学概念：认识机械指的是利用力学原理组成的各种装置。杠杆、滑轮、斜面等都是机械。简单机械又被人们习惯地称为工具。
过程与方法：常识在实践中解决指定的科学问题（如拔图钉、铁钉和木螺钉），发现做同样的事情，用不同的工具效果是不同的，并从中了解更多的常用工具。
情感、态度、价值观：意识到工具和机械可以帮助我们做一些事情，恰当地选用工具和机械可以提高我们的工作效率。
【教学重点】选用不同工具解决问题
【教学难点】选择不同工具解决问题的原因讨论。
【教学准备】记录表（学生）；常用工具，剪刀、螺丝刀、开瓶器、羊角锤、小刀、镊子、
老虎钳（教师）；钉有三个图钉、2个铁钉、两个木螺丝钉的木板一块。
【教学过程】
一、谈话导入新课
同学们，这个漂亮的窗花剪纸是用什么工具制作出来的？（出示窗花剪纸）。剪刀除了能剪窗花之外还能做些什么事？（剪绳、剪指甲……）那么锤子能帮助我们做哪些事情？（出示锤子）
二、我们用过什么工具
⒈在生活中，我们常常用工具来帮助我们做事情，今天我们就来研究我们常用的工具（板书课题：使用工具）
⒉你还知道哪些工具？他们能帮助我们做什么事？请大家在小组内讨论一下，然后把工具名称和能做的事情填在书本P2表格内。比一比，哪些同学想地更多。
⒊小组讨论填表
工具名称 可以做哪些事情 工具名称 可以做哪些事情

⒋小组汇报：请一个小组上台来介绍，并且可以使用老师讲台上的工具做示范（提供工具）。
⒌教师小结：看来同学们对工具的使用已经比较熟悉，并且能运用到现实生活中去了。那么下面就请大家来帮我解决一个问题。
三、选用什么工具好
⒈老师这里有钉有一些钉子的木板（出示木板），
⑴如果要把钉子冲木板中取出来，请问我该选择什么样的工具比较合适？
⑵请小组内的同学先观察一下钉在木板上的钉子，思考你需要哪些工具？
⑶说说你选择这些工具的理由
⒉小组长领材料，组织小组成员开展实验
⒊全班交流：说说你们刚才选择的工具是最合适的吗？分组发言共同评论。
四、完成三项任务的工具选择
⒈请大家观察P3的三幅图，请你在右边选择最恰当的工具来完成这3项工作。
并且说说你选择的理由。
⒉油桶通过斜面推上车，比较省力；大石头用撬棍当赶感去撬动比较省力；利用绳子和滑轮组成定滑轮可以很方面地将国旗挂到旗杆顶上。
⒊教师小结：有一些很费力、很难做的事情，如果我们使用了工具就可以省力、方便地完成了。巧妙地使用工具，能让我们做的更好。
⒋请大家看P3工具的定义，深入理解。
五、全课总结：对于简单机械，我们还有什么问题想研究？
 
第二课 杠杆的研究
【教学目标】
科学概念：认识理解杠杆有3个点：用力点、支点、阻力点。有的杠杆能省力，有的杠杆不省力，有的杠杆不省力也不费力。
过程与方法：用杠杆尺做实验、收集并整理数据，分析认识杠杆省力、费力和不省力不费力的规律。
情感态度价值观：体会到收集数据的重要意义，并意识到互相合作的重要性。
【教学重点】对杠杆尺进行研究
【教学难点】对数据的整理和分析
【教学准备】杠杆尺、钩码、记录纸（学生）；杠杆类和非杠杆类工具3~5种。
【教学过程】
一、导入新课
活动：请问我们班有没有“大力士”，谁能帮我把讲台抬起来，我的一枝笔掉到桌子地下去了。（请同学们推荐“大力士”上来抬讲台）哎，讲台实在太重了，搬不动，能不能利用工具来帮助我们做这件事？用吊机吊、把桌子撬翻、用滑轮吊……（请学生出谋划策）
二、认识杠杆
⒈今天，老师介绍给大家一种非常简单的却能很轻松地完成工作的工具————杠杆。
什么是杠杆？————在一根棍子的下面放一个支撑的物体，就可以用它撬起重物，人们常把这样的棍子叫撬棍。而今天我们科学地把像撬棍这样的简单机械称为“杠杆”。
⒉示范用杠杆撬讲台。
⒊板书分析杠杆的各个部分名称和定义：阻力点、用力点、支点
杠杆上有三个重要的位置：支撑着杠杆，使杠杆能围绕着转动的位置叫支点；在杠杆上用力的位置叫用力点；杠杆克服阻力的位置叫阻力点。
⒋出示P4的两张图片：压水井、跷跷板。请大家在上面画一画，他们的三个点分别在什么位置
⒌在展台底下进行反馈交流。
⒍分辨杠杆：观察P4 P5的这些工具，说说哪些是杠杆，哪些不是杠杆？并说明理由（找一找三点）学生自己体验杠杆尺的组成及变化。
三、研究杠杆的秘密
⒈刚才我们用杠杆轻松地撬起了讲台，那是不是所有的杠杆都是省力的呢？（学生一般认为都是省力的，教师在课堂上举例费力的是件）让我们用杠杆尺这个工具，来帮助我们更好地进行研究。
⒉对杠杆尺的构造进行介绍和使用方法
⒊教师问题的提出：如果我在杠杆尺的左边第四格挂上一个钩码，要使杠杆尺保持平衡，我应该在杠杆尺的右边什么位置挂上几个钩码 ？（请同学上台来试一试，并说说你是怎么想的）
⒋还有其他方法吗 ？
⒌老师刚才是在左边第四格挂了一个钩码，还可以怎么挂？那么右边又应该在什么位置挂几个钩码才能使杠杆尺平衡呢？请大家在小组内合作开展实验，并且把数据记录在P6上的表格内。完成实验之后再把实验数据进行统计：省力情况有（ ）种，费力情况有（ ）种；不省力也不费力情况有（ ）种。
⒍对所有的数据进行观察和分析。
⑴在什么情况下，杠杆省力？
⑵在什么情况下，杠杆费力？
⑶在什么情况下杠杆不省力也不费力？
⒎教师进行总结：省力、费力、不省力不费力各情况的比较和分析。
四、收集数据步骤的反思
我们是按怎样的方法步骤收集数据的？哪种方法更合理？
五、全课小结
 
第三课 杠杆类工具的研究
【教学目标】
科学概念：知道杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆、不省力也不费力杠杆。
过程与方法：通过实验认识到杠杆是否省力是由它的三个点的位置决定的。
情感、态度、价值观：意识到不同种类的杠杆有不同的用途，在不同条件下需要使用不同类型的杠杆。
【教学重点】对不同杠杆的比较和分析
【教学难点】找出不同杠杆的三个点和是否省力情况。
【教学准备】长竹筷、螺丝帽或其他重物、棉线或钓鱼线、塑料盘（学生）。杆秤、螺丝刀、开瓶器、镊子、油漆桶、啤酒、粉笔；画有螺丝刀撬油漆桶、镊子夹粉笔、开瓶器开啤酒瓶的图片（教师）。
【教学过程】
一、趣味引入
游戏：出示油漆桶一个、啤酒一瓶、粉笔5支；镊子、一字螺丝刀、开瓶器。
⒈用工具把油漆桶撬开，然后在里面倒一杯水；⒉用工具打开啤酒瓶，倒一杯啤酒；⒊用工具夹5支粉笔到一个空杯子里。
比一比，哪个同学完成地快，请其他同学为他们加油。
二、杠杆类工具的比较
⒈刚才三位同学的表演非常精彩，首先让我们思考一下，他们使用的工具合适吗？（合适）
⒉思考一下，他们所使用的三种工具哪种是省力的？哪种是费力的？或者不省力也不费力的？（请几位同学进行判断，并说说理由）
⒊判断他们是否是省力工具最好的方法是什么？（找出三个点，然后进行比较）
⒋请同学们在老师为你们准备的图片上画出每件工具的三个点。
⒌然后在小组内讨论一下这些工具是否省力？为什么 ？
⒍在全班内进行交流反馈；并对学生的画图进行展示交流。（重点分析镊子和开瓶器的三点位置的变化。开瓶器支点在前端，阻力点在中间；镊子支点在末端，用力点在中间）
⒎小结：怎么样的工具是省力的？怎么样的工具是费力的？（请同学找出其中规律）
三、给各种杠杆类工具分类
⒈请同学们在书本P8页的10种工具上画一画，找出每样工具的三个点。然后判断一下它是省力的还是费力的或不省力也不费力。
⒉学生各自作图、填表。
⒊汇报交流（请学生到展台下进行展示交流）
⒋思考：我们都知道杠杆能省力，能帮助我们抬起自己无法徒手搬动的东西；但是为什么刚才我们看到的这些工具他们有的是费力的呢？为什么这样设计呢？
四、小杆秤的研究
⒈俗话说：“称砣虽小，能压千斤”，今天老师就带了一把杆秤来，请大家来说一说，为什么杆秤的称砣这么小，却可以“压住”这么重的重物。（请学生从杠杆的三点之间的关系说一说）
⒉今天老师就带大家来做一杆小杆秤。小杆秤制作过程指导。（祥见教参P17~18）
⒊指导学生用逐个放砝码的方法在杆上画出50克、100克、150克、200克……的刻度。（在称盘内放一个50克砝码，然后使杆秤平衡，在杆上刻下刻度，放2个……）
⒋玩一玩自己制作的杆秤。（称一称自己的铅笔盒、书本等物体的重量）
五、课后思考题
出示教师用的杆秤进行示范，用不同的2跟提绳分别进行称重时，杆秤会发生什么变化？
 
第四课 轮轴的秘密
【教学目标】
科学概念：认识在轮轴的轮上用力能够省力，轮越大越省力；在轴上用力费力。
过程与方法：通过在大小差别更大的轮轴上挂重物的实验分析，认识轮越大越省力。
情感、态度、价值观：积极了解轮轴在生活中的应用，发展研究简单机械的兴趣。
【教学重点】通过实验了解轮轴作用和轮的大小对轮轴作用的影响
【教学难点】轮的大小对轮轴作用的影响。
【教学准备】大螺丝刀1把、阀门式水龙头一个；每组钩码1盒、2段棉线、1个铁架台、1个大轮、1个小轮、一个轴（简易机械盒）
【教学过程】
一、导入新课
水龙头是我们每家每户都有的一种工具，他能有效控制水的流量。我请一位同学来拧开这个水龙头；（出示阀门式水龙头）出示水龙头图片，并指出轴、轮所在位置；像水龙头这样，轮子和轴固定在一起，可以转动的机械，叫做轮轴。
二、轮轴作用的研究
⒈设计家在设计水龙头的时候都是有一定目的的，那么水龙头上的轮有什么作用呢？（学生尝试回答）
⒉请学生尝试拧开去掉轮的水龙头，然后说一说轮的作用。
⒊用一个轮轴装置来研究轮轴的作用。
实验操作：
⑴把一些大小不同的轮和轴分别固定在一起，安装在支架上，在轮和轴的凹槽内装上棉线，把钩码分别挂在轮和轴上，试试看，能发现什么？
⑵学生分组实验并做好实验记录（书本P10），这里主要培养学生的协同分工能力。
⒋小组成员汇报数据，并进行交流和思考，发现了什么规律？（挂在轮上的钩码更少，证明在轮上用力能省力）
⒌轮轴作用的运用（小游戏）：猜猜胜者是谁？请几对同学上台来进行游戏。
一个同学握住螺丝刀柄，一个同学握住螺丝刀轴，2人按不同方向转。
三、轮的大小对轮轴作用的影响
⒈刚才我们通过实验和游戏了解了在轮轴的轮上用力是比较省力，那么如果轴固定不变，把轮换大些会怎么样呢？（请学生进行大胆推测）
⒉示范操作实验：把更大的轮和轴（不变）固定在一起，先在轴的棉线上挂3~5个钩码，然后请学生尝试在轮上加钩码，使轮上的钩码刚好能拉起轴上的重物。
⒊在小组内开展实验活动，用不同大小的轮和轴进行实验，并请学生记录实验数据，填入书本（P11）的表格内。
⒋交流讨论数据表，说说你是按什么顺序进行收集数据的？你发现了什么规律？（按轮从小到大或从大到小的顺序进行实验，然后进行对比；发现轮越大，越省力，轮越小，越费力的规律）
四、巩固与应用
⒈找一找，说一说在我们的生活中还有哪些地方应用轮轴？说说它们给我们的工作和生活带来了那些方便。
⒉这些轮轴的作用是什么？他们是省力的还是费力的？（方向盘、轱辘、门把手、扳手、牛顿盘）其中牛顿盘在旋转时是拧轴，属于费力的轮轴。
 
第五课 定滑轮和动滑轮
【教学目标】
科学概念：知道定滑轮固定在一个地方，不能随着物体的移动而移动。知道动滑轮不固定，可以随着重物的移动而移动。了解定滑轮和动滑轮的作用不相同。
过程与方法：通过自行设计实验方案来研究定滑轮是否省力、定滑轮和动滑轮的不同作用。
情感、态度、价值观：意识到定滑轮和动滑轮的不同作用，发展探究简单机械的兴趣。
【教学重点】认识滑轮的工作原理。
【教学难点】通过实验来认识其工作原理。
【教学准备】铁架台、滑轮、钩码、线、测力计、实验计划表
【教学过程】
一、激趣导入新课
⒈播放学校早晨升国旗的过程，并提问：“升旗的时候，我们的队员是往下拉绳子，为什么国旗就往上升上去了呢？”（学生回答：因为旗杆顶部有一个轮子）
⒉概念引入：像旗杆顶部的滑轮那样，固定在一个位置转动而不移动的滑轮叫做定滑轮。
二、研究旗杆顶部的滑轮
⒈请同学们小组合作做一个定滑轮，模拟升旗的情形，并思考：当我们利用定滑轮提升重物时，需要向什么方向用力？这说明定滑轮有什么作用？
⒉根据学生回答进行引导“定滑轮是否具有省力作用”（一般情况下，学生已习以为常地认为我们所学的工具都具有省力作用）
⒊请同学们自行设计研究定滑轮是否能省力的实验方案。（提供实验设计方案表）
要研究的问题 定滑轮是否能省力
预测 是（   ）否（   ）
要改变的条件 
不要改变的条件 
实验设计（可附图） 
⒋小组合作进行实验，并记录下研究的数据。
左边钩码个数 右边钩码个数 定滑轮的状态 我们的发现
     
小结：定滑轮的作用是可以改变力的方向，但不能省力。
三、会移动的轮子
⒈出示塔吊的滑轮图，并问：“这个滑轮是定滑轮吗？”
⒉认识动滑轮的定义。
⒊请学生通过小组合作，安装一个动滑轮。并思考：“动滑轮有什么作用？”
⒋在提升重物时，我们需要向什么方向用力？这说明定滑轮能否改变用力方向？
⒌用测力计研究动滑轮是否具有省力作用。
⑴学习使用测力计，认识力的单位：牛顿。并进行巩固练习，拉出3N、5N的力。
⑵教师示范用测力计测量将重物不通过动滑轮提升时的重力度数；示范用测力计测量将重物通过动滑轮提升时的重力度数。
⑶请学生小组合作用测力计按顺序分别测量不同个数（1~5个）的钩码直接提升的重力读数和用动滑轮提升重物的重力读数，并把实验结果填写在P13的表格内。并比较表内数据，发现了什么？
⑷全班内进行交流动滑轮能否省力？能省多少力 ？
四、比较定滑轮和动滑轮的作用的不同
五、想一想：定滑轮和动滑轮的作用有这么大的不同，那么我们在什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？
 
第六课 滑轮组
【教学目标】
科学知识：认识定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组，滑轮组能够改变力的方向，而且可以成倍地省力。
过程与方法：结合对滑轮组的研究，解释起重机的工作原理。
情感态度价值观：能积极参与科学实验和游戏活动并与同学友好地合作研究。
【教学重点】用实验研究探究定、动滑轮的作用。
【教学难点】认识起省力的大小关系和规律。
【教学准备】铁架台、线、滑轮、钩码
【教学过程】
一、导入新课
提问导入：不管是在城市还是在家村，都有许许多多的建筑工地，参观这些忙碌的建筑工地，我们会有很多的发现。（学生自由表述自己所看见的，并说说自己有些什么问题）起重机是怎样把那么重的物体送到高空去的呢？
二、研究滑轮组的作用
⒈滑轮组的定义引入
原来，起重机内发挥作用的是滑轮组，那么什么是滑轮组呢？（把动滑轮和定滑轮组合在一起使用，就构成了滑轮组。）观察结构图P14，理解滑轮组的构造。
⒉实验探讨简单滑轮组的作用。
⑴小组合作组装一个最简单的滑轮组。
⑵试用这个最简单滑轮组吊起一个1000克的重物需要多在的力？请学生猜想
⑶学生分组实验，分别用这个滑轮组吊起不同重量（学生自己定）的重物，并和直接吊起该重物的力比较，能发现什么？（实验要求：1、明确分工。2、拟定实验计划草案后实行。3、进行实验并作好实验记录。）
⑷汇报交流，说说有一个动滑轮的滑轮组的作用。（在这里可能会出现重物比较轻的时候省力效果不明显，但随着重物的增加，省力效果越明显，越趋向于省一半的力）
⒊实验探讨有2个动滑轮的滑轮组的作用。
⑴提出疑问：如果增加滑轮组的数量，（例如用2个动滑轮和2个定滑轮），用力大小会怎么变化？
⑵用与前面实验相同的方法进行实验，记录实验情况，并分析实验数据，得出结论。
三、游戏体验
小个子战胜大力士：游戏规则见教材P15
⒈出示游戏器木才，找2个大个子学生和一个小个子学生参加游戏。
⒉要求没有直接参加游戏的同学对数据进行记录，寻找其中的规律。
⒊说出自己的发现
学生自由表述自己的发现并从这个游戏中明白了什么？
从我们的研究中明白为什么起重机能够吊起那么重的物体。
 
第七课 斜面的作用
【教学目标】
科学知识：认识像搭在汽车上的木板那样的简单机械叫斜面，斜面可以省力。
过程与方法：制订一个简单的研究计划并用实验的数据来说明斜面的省力规律。
情感态度价值观：积极参与科学实验，愿意与同学进行合作交流。
【教学重点】认识斜面是如如何省力的。
【教学难点】如何把学到的知识运用生活中去。
【教学准备】1块搭斜面的平木板，4个不同高度的小物品（橡皮等）、钩码、测力计、实验计划表。
【教学过程】
一、结合影视导入新课
播放学生喜爱的《头文字D》动画片的赛车过盘山公路的录象。提问：虽然动画片很精彩，但是我们有没有想过一个问题“山上的公路和平地上的公路有什么区别？为什么要这样修建？”（学生自主思考猜想原因，并当众发表。）
二、探究斜面有什么作用
⒈提出一个简单任务：老师要把这个大木桶搬到讲台上来，有什么好方法？（学生拓展思维：滑轮组吊、杠杆撬……）今天老师就介绍一个更简单的机械叫斜面。（示范用木板把木桶滚上讲台）
⒉斜面概念引入：像这样搭在高台边缘上的木板那样的简单机械，叫做斜面。
⒊跟据老师提出的情境得出的问题：斜面能省力吗？我们能设计一个实验来研究这个问题吗？
⒋分组研究斜面是否能够省力。
实验要求：
⑴指导如何用测力计测斜面上的拉力。（拉动中，当测力计处于匀速运动时，读出其读数）
⑵小组讨论设计实验方案；反馈交流实验方案。
⑶分工提升不同的物体（每人一次，每次操作3遍）
⑷在操作员操作的时候，其他同学注意观察，并取其正确的值，做好记录。
斜面的状况 提升不同的物体 我们的发现
 A B C D
直接提升物体的力 
        
沿斜面提升物体的力         
⒌对研究结果作出分析，发现其中的规律。（发现同一物体从斜面拉上用去的力都小于直接把物体垂直提上去用的力，所以斜面可以省力）
三、研究不同坡度的斜面
⒈提问：刚才我们在实验过程中，和其他组的数据相比较，你还发现了什么？（发现每个组的用斜面拉上去所用力的大小不同，这是因为有的小组坡度高，有的小组坡度低）。
那么坡度不同对于沿斜面拉物体所用的力也不同吗？我们能不能设计实验来证明一下？
⒉分组设计实验，并分工合作完成实验和记录分析工作
⑴制定实验计划表（教师准备）
实验目的 研究不同坡度的斜面的作用
预测 坡度越大，用力越（ ）
坡度越小，用力越（ ）
要改变的条件 
不要改变的条件 
实验设计 
⑵交流计划中的要点，并进行相互修改。
⑶分工合作进行实验操作。（提醒：每个坡度做3次实验，取平均值填入表中P17）
⑷观察数据表格，讨论发现数据规律，进行总结。
三、巩固与拓展
⒈现在结合我们的生活说一说：如我们的盘山公路为什么会修成“S”型。）
⒉说说生活中还有哪些地方运用到了斜面工具？（螺丝、大桥……）
用纸片演示螺丝的斜面。