《拧螺丝的学问》教学设计

宜兴市官林实验小学  刘君丽

一、教材分析

轮轴从杠杆转化而来，变成了用钥匙拧开的门锁、可转动的用把手打开房门，还有提水的辘轳、拧螺丝的扳手，具有了别样的形态和使用方法。本课将轮轴最为一种简单机械，指导学生从四个部分来认识它、了解它。技术发明都是对科学原理创造的结果，从而让学生在理解轮轴概念的基础上发现身边更多的技术运用。本课的学习内容是对工程技术领域技术的核心是发明这一内容的具体物化。

本课的学习内容分为三部分。

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，引导认识轮轴的结构，说明从整体上认识轮轴的存在。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，将学生的视角认知上来说，从物整体感知导向部位局部聚焦的过程，符合从具象到抽象的原则。

第二部分，研究探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能够保持平衡； 或者换更大的轮后，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。在换上更大轮的情况下，使轮轴保持平衡的情况，以此建立对轮轴省力的认知。同时要求实验中积极思考，发展探究及思维能力。

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。辨识生活中广泛使用的轮轴工具的情况，用力在轮上还是轴上，让学生体会在轴上施加力的好处，发现轮轴的用途。

第四部分，了解科学史。阅读介绍《天工开物》中关于轮轴的记载资料，，了解使用轮轴工具的历史由来已久，且有些目前还在运用，说明这些古代中国人的这一发明创造推动了技术和社会的发展。

二、学习目标

科学观念：在比较重认识轮轴装置的结构特点。认识轮轴的结构特征，探索轮轴省力的原理。

科学思维：了理解轮轴原理在生活中的技术运用并能分析出其原理。

探究实践：通过实践体验，发现施加在轮上和轴上力的不同作用效果。

态度责任：知道轮轴的运用对生产发展的价值。感受科学技术对生活的改善意义。

三、重点与难点

重点：研究轮轴在什么情况下更省力轮轴探究实验。

难点：分析在轴上用力的轮轴的好处。

四、教学准备

PPT、螺丝、螺丝刀，内六角螺丝、内六角扳手、轮轴实验器材

五、教学过程

课前活动：

1.出示螺丝和木板：谁能把这枚螺丝钉拧进木块?(一生上台尝试，发现徒手拧不动)

2.提问：可以使用什么工具帮助我们拧螺丝？（螺丝刀）

3.拧螺丝钉活动：老师这有两把大小不同的螺丝刀，谁来试试？

4.采访使用感受：你觉得哪把螺丝刀好用？

（一）认识轮轴的结构

1.导入课题：在刚刚的课前活动中，我们发现使用螺丝刀确实能帮助我们比较轻松地拧进螺丝,大螺丝刀似乎比小螺丝刀使用起来更省力,看来拧螺丝中也有许多学问，值得我们去探究。这节课我们就一起揭秘“拧螺丝的学问”。（板书课题）

2.在拧螺丝时，你观察到使用螺丝刀将螺丝钉拧进木块时，螺丝刀是怎样工作的了吗？

3.学生描述并小结：拧螺丝钉的时候是用螺丝刀的“刀把带动刀杆一起转动”。像刀把这样比较粗的我们可以叫它“轮”，像刀杆这样比较细的叫做“轴”，通常用轮带动轴一起转动来工作。(板书:轮  轴)

4.提问：生活中你们见过这样的轮带动轴工作的装置吗？

5.出示方向盘图片：哪里是轮，哪里是轴，它是怎样工作的？

6.小结“轮轴”概念：像螺丝刀、汽车方向盘这样，轮和轴固定在一起，轮转动时轴也跟着转动的装置叫做轮轴。

7.出示削笔刀、门把手、水龙头图片：这些轮轴中，哪一部分是轮，哪一部分是轴？（削笔刀：摇柄是轮，铅笔对面的螺母是轴；门把手：球型把手是轮，锁芯是轴；水龙头：兰花龙头是轮，阀门芯是轴。）

8.小结：轮轴的轮不一定的圆形的，有些轮轴装置的轮是一个手柄，有些轮只是一个把手。

【意图解析】从学生的认知特点出发，选取学生比较熟悉的螺丝刀和方向盘入手，引出对轮轴结构特征的认识，再从器物整体聚焦到对部位局部的认辨识，符合学生的认知特点。

（二）探究轮轴在什么情况下更省力

1. 使用螺丝刀能省力，那轮轴是否省力？我们可以用一个实验模型来模拟螺丝刀。

2.出示轮轴模型，指导学生组装：棉线怎么穿在轮轴上，如何悬挂钩码，什么状态是为保持平衡等。

3.引导观察弄清轮轴各部分与螺丝刀“刀把”和“刀杆”之间的对应关系:轮—刀把；轴—刀杆

4.引导学生根据轮轴实验装置，以小组为单位讨论设计实验方案。

4.交流方案，分组实验，完成试验记录。教师巡视指导。

6.交流实验情况，小结:轮轴能省力。(板书)

8.进一步思考:如果换上一个更大的轮，会怎样?

9.学生讨论，教师适时指导学生自主设计实验。

10.提供大轮，学生实验探究，完成实验记录。

11.交流小结:轴相同轮越大越省力，轮越小越费力。（板书：轴相同，轮越大越省力）

12.讨论研究:为什么使用轮轴能够省力?（轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心点是支点，作用在轮上的力是动力，动力作用的点在轮的边缘上，叫动力点；作用在轴上的力是阻力，阻力作用的点在轴的圆盘边缘上，叫阻力点。因为轮的半径总是大于轴的半径，所以作用在轮上的力总是小于轴所负荷的力，所以使用轮轴能够省力。轮与轴的半径大小比例越大，就越省力。l

13.现在你能说说，为什么大螺丝刀用起来比小螺丝刀省力了吗?

14.出示内六角扳手：这也是一种轮轴工具，在拧内六角螺丝时，怎样做更省力？为什么？（把长柄作为轮，把短柄作为轴，转动长柄拧螺丝，更省力。因为手柄好比是轮轴上的轮，扳手与螺丝的接触面好比是轴，由于轴不变，轮越大就越省力。）

【意图解析】提供给学生实践得机会，让其通过在轮和轴上挂不同数量的钩码，或者将轮变得更大以后，如何使轮轴平衡的探究活动，发现轮轴省力的奥秘。活动设计层次清晰，实验操作与思维训练同步，有利于突破本课的教学重点。

（三）认识各种各样的轮轴的广泛应用

1.出示情景：飞竹蜻蜓、用擀面杖擀面、石磨磨粉、使用套筒扳手，使用这些工具时，哪些是在轮上用力，哪些是在轴上用力？

2.生回答：竹蜻蜓，在轴上用力，可利用其在手心连续滚动多圈，使桨叶快速转动；擀面杖，在轴上用力，使轮转动的距离远；石磨，在轮上用力；套筒扳手，在轮上用力。

3.既然在轮上用力可以省力，为什么有些轮轴是在轴上用力？在轴上用力有什么好处？组织学生讨论：

4.小组讨论，小结：在轴上用力虽然费力，但也有一定的好处，可以省距离。

【意图解析】应用并巩固实践研究的成果，分辨轮与轴上的具体部位，进一步了解在生活中多种轮轴的妙处所在使用轮轴类工具时，人们用力的位置不同，所起的作用就不同，从而加深增进对轮轴应用的理解。

（四）补充科学史资料

1.轮轴的用途非常广泛，生活中到处有它们的身影，轮轴农具的使用也是由来已久，自行阅读书本43页资料。

2.思考回答：这些工具发明哪里用到了轮轴原理？这些工具给百姓生产生活带来了什么好处？

【意图解析】说明古时人们就开始利用轮轴，展现借助古代轮轴工具的发明，让学生感受古代劳动人民的智慧。

（五）课后作业

1. 完成学生活动手册上14页上的作业。

2. 玩游戏：一生双手握住玻璃啤酒瓶细的一端，一生双手握住底部粗的一端，两人同时向相反的方向用力，看看谁能赢，并且说说获胜的原因。

【意图解析】课后作业巩固深化所学知识，在游戏中体会轮轴在轮上用力可以省力。

七、板书设计

14. 拧螺丝的学问

轮轴能省力

          轴相同，轮越大越省力