附:《框架结构》实录
张家港市乘航小学 季志芹
教材分析:
本课内容是教科版科学六年级上册物体结构单元中的一课,主要是让学生根据平时的生活经验来引入框架结构的研究,让学生从简单的框架开始研究,发现三角形的框架是比较稳定的,从而引导学生来研究怎样把不稳定的四边形框架进行加固,发现斜杆所起的作用,在此基础上,让学生来加固一个正方体的立体框架,由平面的研究活动引申到空间立体的研究活动,在整个教学过程中认识到框架结构的稳定性和节约材料等优点。同时在活动过程中不断的培养学生的探究能力和合作能力,同时也不断地培养学生良好的科学素养。
教学过程
一、框架式结构的认识
师:出示课件请大家看这是两座不同风格的铁塔,一座是外国的铁塔,一座是中国的古塔。仔细观察,你们能发现这两座塔在结构上到底有什么不同呢?
生:铁塔是用铁搭起来的,古塔是由砖或石头砌起来的;铁塔的下面大的部分是拱形结构;铁塔是空的,而古塔是结实的;铁塔是A字形的,而古塔一般是九层的,下面大,上面小。
师:还有不同吗?仔细观察放大的结构。
生:铁塔是在一个四边形内有许多个三角形组成,而古塔是不是这样的。
师:大家观察得真仔细,像铁塔这样,由一个个三角形或四边形组成的这种骨架式的构造在建筑学上叫框架结构,像古塔用石块或砖块砌起来的这种构造叫做实体结构。(板书框架结构)
师:可是当时造这种铁塔的时候,有很多人反对,你们猜猜是为什么呢?
生:怕不牢固;怕被风吹倒。
师:那么这种三角形或四边形的框架结构到底是不是牢固呢?让我们来研究一下,好吗?生:好。
师:那我们就先从最简单框架开始研究。
二、研究简单框架
师:请各小组分工合作,将盆子里的三根长的捆成一个三角形框架,将四根短的小棒捆成一个四边形框架。我们来比一比,看那组合作得最好,搭得最快。学生进行操作活动。
师:看来每个小组水平都很好,在搭建的过程中也有了很多发现,我们暂时先保密一下,我们再继续研究一下这两种结构,好吗?
生:好。
师:老师有个小小的建议:把将框架结构放平在桌子上,在连结点上往下压或者往上拉,或者把两边的斜杠往下压或者往两边拉。比较哪种框架稳定性好?同时请大家思考为什么会这样?
学生生进行活动,并讨论为什么会这样。
师:下面把你们的发现和想法来跟大家交流一下:哪种框架比较稳固?为什么?
生:(边演示边交流)我发现三角形的框架比较稳定,因为当我们再支点上往下用力的时候,下面的小棒就把上面的两根拉住了,变固定了;我也觉得是三角形的框架比较稳定,因为它们三根小棒相互牵制着,让它们谁也不能动,不像是四边形的框架,往下一压,其他的点全都移动了;四边形的框架会向其他方向变形的。
师:大家说得真好,下面我们来看一下物理学上是怎样解释这种现象的。
当三角架顶端受力作用时,两边斜杆受力向两侧扩张,下面的水平杆就
起到拉力的作用。当三角行两边斜杆受压力向内挤,下面的水平杆就起到推力的作用。三角形正是通过三边互相之间的推和拉的作用来保持它的稳固性。
师:如果想让你的四边形框架也变得稳固,你该怎么办?每个小组快速来试一试。
学生操作将四边形框架加固。
师:通过大家的努力,四边形都变得很稳固了,说说你们小组为什么要这么做?
生:我们用一根长一点的小棒绑在它们的中间的话,变成二个三角形,就可以牵制其它的四根的,让它们变稳固了。(图形一)
生:我们在两边用两根短一点的小棒分别成一个小三角形,这样也变得稳固了。(图形二)
生:我们小组把中间用两根长的小棒交叉后,然后再用橡皮筋将中间交叉的地方连结起来,就更牢固了。(图形三)
(图形一) (图形二) (图形三)
师:那你们发现加固后的四边形在结构上有什么特点?
生:出现了更多的三角形;三角形如果对称一点,橡皮筋绕得结实一点的话,可以更加稳固。
师:(出示课件)让我们来看一下这两幅图,加固后的三角形的底杆把两边都拉牢了,变得更加稳定了。
三、加固立方体框架
师:在实际生活中,更常见的是立方体框架,看(出示立方体框架),这个框架太不牢固了,今天我们来举行一次立方体框架加固比赛。(出示课件。介绍比赛规则)
师:但是一般在制作一个较复杂的结构时,我们应当先画草图,计算好材料。下面请各小组先来设计一下加固方案。把你们的方案画在记录纸上的立体框架上。同时想想怎样设计能起到加固的作用吗?怎样尽可能用比较少的材料?
生:设计方案。
师:下面我们来交流一下设计方案,你们小组准备怎么做?为什么要这样做?
生:我们准备在边上加上二根,再在中间加上二根;我们小组准备中间加上四根;我们中间在一根,上下左右分别再加一根。……
师:刚才每个小组的想法都很好,到底效果怎样呢?下面我们就来开始比赛,但是我们应该要考虑比赛的公平性,对吧?
生:对。
师:那应该注意那些问题呢?
生:时间要一样;检测的方法要相同。
师:好,我们开始准备,计时开始。
生:学生动手制作;老师,你不要帮我们,因为比赛要公平。
师:时间到,停止。下面我们来检验一下你们的成果。好吗?
师:请各组组长带上你们小组的立方体框架上台来,请全班同学作为评委,请组长在老师的指挥下一本一本的来放课本,放的方法要相同,看哪些小组的立方体能承受的课本最多。
生:一本一本的往上放书,进行比赛。
师: 为什么这几个小组的框架能承受这么多的书本?
生:因为他们搭得好,他们加的小棒比较均匀;因为他们讲究了对称,而且还在中间都用橡皮筋连结起来了……
师:因为我们同学添加了那么多的材料,就等于把一个立方体分解成了很多个三角形。不过失败的小组也没关系,我们可以通过研究失败的原因,就可以为以后的活动打好基础,相信再让你们来加固的话,肯定可以完成得更好,对不对。
生:是的,我们有信心。
师:现在通过前面的活动我们可以发现框架结构有什么优点呢?
生:比较稳定。
师:其实在我们的日常生活中还广泛运用这种结构,我们再来看些图片:(课件其他框架式结构的图片:塔吊、电塔等)
生:(观察课件)生活中的建筑。
师:它们都做成三角形的框架结构,除了稳定性好以外,还有什么优点呢?
生:节省材料;增加承重力。……
师: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,保持他的稳定性。
师:今天我们着重研究了三角形的框架结构,生活中还有不少四边形框架结构,它们又有什么作用呢?请大家回去后继续研究。
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