5.2 我们一起来制造（三）教学设计-2024-2025学年浙教版七年级下册科学

5.2 我们一起来制造（三）教学设计-2024-2025学年浙教版七年级下册科学 一、教材定位 本节位于“我们一起来制造”单元的第三课时，前承“认识简单机械”“杠杆与滑轮”，后启“机械效率与能量转化”。学生已能用杠杆平衡条件解释撬棍、钳子，已组装定滑轮与动滑轮组合，但对“为什么能省力”“省多少力”仍停留在经验层面。本节以“自制小小起重机”为任务主线，引导学生把杠杆、滑轮、轮轴、斜面四大简单机械整合到同一装置，在真实制作中理解“力与距离互换”的核心观念，为后续效率计算埋下伏笔。 二、学情分析 1.知识： 能说出杠杆五要素，会画滑轮绕线，知道“省力不省功”口号，但说不清“功”为何物。 2.技能： 能使用钢丝钳、手摇钻、热熔胶枪等常见工具，但测量误差大，读弹簧秤视线不水平。 3.心理： 对“造东西”兴趣极高，愿为0.5 N的省力效果反复拆装；但受挫后易放弃，需教师及时“搭脚手架”。 4.差异： 手工差异显著，男生力量大却粗糙，女生细致却畏难；分层任务需兼顾“能完成”与“有挑战”。 三、核心素养目标 1.科学观念： 说出“使用任何机械得到省力就必须付出更大距离”的观念，并用F₁s₁=F₂s₂解释起重机工作过程。 2.科学思维： 能在设计图中用比例尺标出动力臂、阻力臂及滑轮组绳段数，预测省力倍数，并与实测对比，寻找误差来源。 3.探究实践： 经历“需求→方案→制作→测试→迭代”完整工程环节，会用控制变量法比较两种绕线方案的拉力差异。 4.态度责任： 在小组内主动承担任务，乐于分享工具，形成“安全、规范、节约”的车间意识；意识到起重机虽省力但不可消除摩擦，从而理解技术局限。 四、重难点 重点： 把杠杆、滑轮组合到同一装置，实现“小力吊起重物”，并用“力×距离”守恒解释。 难点： 解释“为什么拉力端移动距离是重物升高距离的n倍”，并理解n由滑轮组绳段数决定，与“杠杆放大”叠加。 五、教学准备 教师： 1.示范模型1套（底座木条30 cm×4 cm×1 cm、立柱高40 cm、横梁长25 cm，可旋转；杠杆比例可调，滑轮组可换单双三股）。 2.材料超市： A4松木板、Φ4 mm竹筷、M4螺丝、螺母、垫片、钓鱼线、热熔胶棒、小铁盒（配重）、50 g钩码若干、0-5 N弹簧秤8只、30 cm塑料直尺、0.5 mm签字笔、砂纸。 3.检测区： 地面贴高程标尺（0-40 cm），墙贴水平基准线。 学生： 1.自带剪刀、十字螺丝刀（班级公用工具箱补充）。 2.课前无书面任务，仅提醒穿紧口外套、扎好长发。 六、教学过程（40分钟） （一）情境导入 3 min 教师把一只盛满水的1.5 L塑料瓶放在桌面，提问：“谁能在不搬动桌子、不弯腰的前提下，把这瓶水稳稳地挂到离地30 cm的横杆上？”学生第一反应是“搬椅子”，教师追问：“如果椅子也被禁止呢？”短暂沉默后，有学生喊“用棍子撬”“用绳子拉”。教师顺势板书课题：“我们一起来制造——小小起重机”。 （二）任务拆解 4 min 教师出示示范模型，吊起500 g钩码，用弹簧秤测得拉力仅1.6 N。学生惊呼“这么神？”教师抛出问题链： 1.装置里藏了哪些简单机械？ 2.它们怎样合作？ 3.如果让你做，你准备先做什么后做什么？ 学生自由回答，教师归纳三大子任务： 设计→制作→测试，并提示“40 min要完成可升可降、能吊500 g的起重机，且拉力≤2 N”。 （三）方案设计 7 min 1.分组： 4人一组，角色自选（设计师/加工员/测量员/安全员）。 2.教师提供“设计卡”： ①画1: 10比例主视图、俯视图； ②标出支点、动力点、阻力点、滑轮绕线； ③写出预测省力倍数（提示： 杠杆放大×滑轮组放大）。 3.教师巡视，发现典型问题： ①杠杆支点放在立柱顶端，导致横梁过长易弯； ②滑轮组画成“死结”。教师不直接给答案，只问：“如果横梁弯曲，重物会怎么走？”“绳子不活，怎么升降？”引导学生自查。 （四）制作实施 18 min 1.安全提醒30 s： 热熔胶枪先预热再挤胶，手摇钻必须垂直板面，戴好护目镜（自备平光镜即可）。 2.材料领取： 每组限领松木板2块、竹筷4根、滑轮3只、钓鱼线1卷，若需追加须说明“浪费原因”。 3.制作流程： ①底座加固： 两块松木板十字胶接，四角加竹筷“三角肋”。 ②立柱与横梁： 立柱用双竹筷夹板胶合，横梁一端打孔套立柱，形成“塔吊”旋转结构；杠杆比例用移动支点调节。 ③滑轮组： 安全员负责绕线，必须保证“动滑轮随重物升降”，绳端固定在横梁。 ④配重： 用小铁盒装钩码，防止吊升时底座翘起。 4.教师分层指导： 基础组： 提供“半成品”——已裁好的带孔横梁，降低锯切难度； 提高组： 鼓励用“差动滑轮”实现更大省力，但须自己计算绕线。 5.时间控制： 15 min时打一次铃，未完成结构必须先暂停，进入“空载测试”，避免最后来不及调试。 （五）测试与迭代 6 min 1.测试标准： ①空载： 手拉绳端，重物平台能平稳上升、下降，无卡绳； ②负载500 g： 弹簧秤读数≤2 N，上升高度≥20 cm； ③测量： 记录“拉力F”“绳端移动距离s”“重物升高h”，计算s/h比值。 2.数据共享： 教师画黑板大表，组号横向，数据纵向，实时填写。 3.迭代： 若拉力超标，允许2 min微调： ①检查滑轮是否加润滑油（蜡笔涂抹轴心）； ②增加滑轮组股数； ③调整杠杆支点，加长动力臂。 教师重点采访“失败组”，引导其说出“摩擦过大”“绳段数不足”等原因，形成“技术—原理”对话。 （六）规律建构 5 min 教师引导学生看黑板数据，发现≈n（滑轮组绳段数），且F≈。再追问：“如果杠杆再长一倍，F还会再小吗？”学生用模型验证，发现F确实再小，但s更大。教师板书：“力与距离互换，乘积近似守恒”，并指出“近似”是因为摩擦存在。学生齐读：“机械可以省力，但不省功，还要克服摩擦额外做功。” （七）课堂小结 2 min 学生用“一句话”总结： “起重机把杠杆和滑轮叠在一起，让我用1.5 N拉力战胜5 N重力，但我拉了60 cm，重物只升15 cm，4倍距离换4倍省力。”教师补充：“下节课我们将算一算这60 cm里，有多少功是有用的，有多少被摩擦偷走了。” （八）作业设计（课后完成时间≤20 min） A.基础巩固（必做）： 1.把课堂数据写成“小实验报告”： 写清F、s、h，计算s/h，并解释为什么接近绳段数。 2.完成教材第5.2节后“练习与应用”第1、2题。 B.能力提升（选做）： 若给起重机再加一个斜面轨道，让重物沿斜面滑到桌面，设计一种“斜面+滑轮”组合，使拉力＜1 N，画简图并说明斜面倾角与省力关系。 C.生活拓展（选做）： 观察小区垃圾车、路边吊车，记录它们用到的两种以上简单机械，下节课用30秒口头汇报。 （教师次日收A，抽查B、C，不做全班讲评，减少学生负担。） 七、教学反思（供教师参考） 1.时间： 制作环节极易超时，需用“15 min铃”强制暂停，否则测试流于形式。 2.工具： 热熔胶枪功率大，七年级学生易烫手，可改用小功率胶枪或白乳胶，但固化慢，需提前准备夹具。 3.数据： 弹簧秤读数误差大，有组测得s/h=3.8就怀疑“理论不对”，教师应引导多次测量取平均，渗透误差概念。 4.分层： 提高组尝试差动滑轮成功率低，易挫败，可提前备“双槽滑轮”半成品，降低门槛。 5.安全： 钓鱼线细，断裂易弹伤眼睛，下次改用直径1 mm尼龙绳，兼顾强度与安全。 学科网（北京）股份有限公司 $