5.19《滑轮的作用》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册冀人版

五年级下册科学第五单元《简单机械》 第19课《滑轮的作用》教学设计 一、设计依据 本课严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》理念，紧扣“技术与工程”核心大概念，立足四大科学核心素养目标，以升国旗的生活场景为切入点，通过情境导入、分层实验探究、对比分析、生活应用、工程设计层层递进的活动，引导学生认识定滑轮、动滑轮、滑轮组的结构与作用，理解不同滑轮的省力特点与方向改变功能，体会滑轮在生产生活中的广泛应用，感受技术与工程对人类生产生活的帮助，落实科学探究、科学思维、技术应用与创新的全方位育人目标。 二、教材分析 本课是冀人版五年级下册《简单机械》单元的第4课，是学生深入学习滑轮原理的核心课，承接前两课杠杆、轮轴的学习，系统建构滑轮的科学概念与原理。 教材以“旗杆顶端的滑轮，升国旗时向下拉绳子，国旗就会上升”的生活情境导入，引发学生探究滑轮作用的兴趣；核心设置三大递进探究环节：①研究定滑轮的作用，通过实验认识定滑轮不省力但能改变力的方向；②研究动滑轮的作用，通过实验认识动滑轮省力但不能改变力的方向；③研究滑轮组的作用，通过实验认识滑轮组既省力又能改变力的方向；最后拓展寻找生活中的滑轮应用，设计建筑材料搬运装置，打通课堂与工程应用的联系。 本课是学生从“单一简单机械”到“组合机械”的关键跨越，是后续学习复杂机械、工程应用的基础，也是培养学生实验探究、数据分析、对比辨析与工程设计能力的重要载体。 三、学情分析 五年级学生在生活中见过旗杆、起重机上的滑轮，对“滑轮能帮我们省力或改变用力方向”有直观体验，但尚未建立“定滑轮、动滑轮、滑轮组”的科学概念，对不同滑轮的作用缺乏系统认知。 学生已具备基础的对比实验能力，能通过控制变量开展探究，但对“力的方向变化”“省力倍数”这类抽象概念理解较浅，数据分析与对比归纳能力仍需引导提升。同时学生对滑轮类工具充满好奇心，乐于动手操作、探究原理，适合通过系列实验探究、对比分析、工程设计的活动，帮助学生从具象体验上升到抽象原理，建立完整的滑轮认知体系，培养科学探究与工程思维能力。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道滑轮分为定滑轮、动滑轮和滑轮组，了解它们的结构特点； 2. 能通过实验探究，归纳出定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用：定滑轮不省力但能改变力的方向，动滑轮省力但不能改变力的方向，滑轮组既省力又能改变力的方向； 3. 了解滑轮在生产生活中的广泛应用，知道不同滑轮的适用场景。 （二）科学思维目标 1. 能通过实验数据对比分析，归纳不同滑轮的作用，发展数据分析与对比归纳的逻辑思维； 2. 能根据滑轮的结构与作用，分析其在不同场景中的应用，发展模型建构与迁移应用的科学思维； 3. 能根据任务需求，选择合适的滑轮或滑轮组，初步建立“机械组合优化功能”的工程思维。 （三）探究实践目标 1. 能小组合作，规范开展定滑轮、动滑轮、滑轮组的对比实验，控制变量、记录数据，分析得出实验结论； 2. 能通过观察、分析，识别生活中不同场景的滑轮类型，说出其作用； 3. 能结合滑轮原理，设计建筑材料搬运装置，解决生活中的实际问题。 （四）态度责任目标 1. 乐于参与滑轮实验探究，养成严谨求实、细致记录的科学探究态度； 2. 主动与同伴交流实验数据与探究发现，乐于合作、乐于分享，养成尊重证据的科学精神； 3. 感受滑轮原理在生产生活中的广泛应用，体会技术进步对生产效率的提升，树立“技术服务生活、改善生产”的意识； 4. 初步形成利用滑轮原理解决实际工程问题的创新意识，乐于设计并优化机械装置。 五、教学重难点 教学重点：认识定滑轮、动滑轮、滑轮组的结构，通过实验探究不同滑轮的作用。 教学难点：理解不同滑轮的省力特点与力的方向变化，能根据任务需求选择合适的滑轮装置。 六、教学准备 （一）教师准备 1. 多媒体课件：升国旗视频、定滑轮/动滑轮/滑轮组工作原理动画、实验操作指导、生活中滑轮应用图片； 2. 实验器材：滑轮组实验装置（定滑轮、动滑轮、支架、绳子）、测力计、钩码、记录表； 3. 拓展材料：建筑材料搬运装置设计任务卡、起重机/升降晾衣架图片； 4. 安全提示：实验操作安全须知、测力计使用规范。 （二）学生准备 1. 课前观察生活中常见的滑轮类工具，记录它们的用途； 2. 预习课本内容，初步了解滑轮的概念。 七、教学过程 （一）情境激趣导入，提出核心问题（6分钟） 师：同学们，每周一我们都会举行升国旗仪式，大家有没有注意过，旗杆的顶端有一个滑轮？升国旗的时候，我们向下拉绳子，国旗就会往上升，这是为什么呢？ 生：因为滑轮改变了力的方向！ 师：说得非常对！这个滑轮有什么神奇的作用，能让我们不用爬到旗杆顶，就能把国旗升上去？今天，我们就一起走进《滑轮的作用》，揭开滑轮的秘密。（板书课题：滑轮的作用） （二）探究活动一：研究定滑轮的作用（12分钟） 师：像旗杆顶端的滑轮那样，固定在一个地方，不能移动的滑轮，我们就把它叫做定滑轮。接下来，我们通过实验来探究定滑轮的作用。首先，老师给大家讲一下实验步骤和注意事项： 1. 照图组装定滑轮实验模型； 2. 在定滑轮的一端挂3个钩码代表重物，然后在另一端逐个挂钩码，达到平衡时，记录钩码的数量； 3. 改变代表重物的钩码数量，多试几次，记录每次平衡时的钩码数量； 4. 观察用力方向和重物运动的方向有什么不同。 师：大家都听清楚实验要求了吗？实验过程中，小组要分工合作，一人挂钩码，一人观察平衡，一人记录数据，人人参与，有序操作。现在，请小组长领取实验器材，开始实验！ （学生小组合作，开展定滑轮平衡实验，教师巡视指导，引导学生观察钩码数量和用力方向的变化） 师：实验时间到，请各小组放下器材，整理好实验桌面。现在，我们来思考几个问题： 5. 平衡时，定滑轮两边的钩码数量相同吗？ 6. 用力方向和重物运动的方向有什么不同？ 7. 说明定滑轮有什么作用？ 师：哪个小组愿意结合你们的实验数据，分享你们的发现？ 生1：我们组发现，定滑轮两边的钩码数量是一样的，比如挂3个钩码的重物，另一边也要挂3个钩码才能平衡，挂5个钩码的重物，另一边也要挂5个钩码，说明定滑轮不省力。 生2：我们还发现，重物往上运动的时候，我们用力的方向是往下的，用力方向和重物运动的方向相反，说明定滑轮能改变力的方向。 师：总结得太到位了！通过实验，我们可以得出结论：定滑轮不省力，但能改变力的方向。（板书：定滑轮：不省力，能改变力的方向） 师：大家再回到一开始的问题，升国旗的时候，定滑轮是怎么帮我们的？ 生：定滑轮改变了力的方向，我们向下拉绳子，国旗就能往上升，不用爬到旗杆顶上去拉了！ 师：完全正确！ （三）探究活动二：研究动滑轮的作用（12分钟） 师：除了定滑轮，还有一种可以随着重物一起移动的滑轮，叫做动滑轮。大家猜一猜，动滑轮有什么作用？ 生：动滑轮可能会省力！ 师：我们通过实验来验证大家的猜想。实验步骤如下： 1. 用测力计直接提起4个钩码，观察测力计的示数，记录下来； 2. 照图组装一个动滑轮，通过它将重物提起，观察测力计的示数，记录下来； 3. 多做几次实验，把结果记录下来，取平均数，减少误差。 师：大家都听清楚实验要求了吗？现在，请小组长领取实验器材，开始实验！ （学生小组合作，开展动滑轮对比实验，教师巡视指导，引导学生规范使用测力计，如实记录数据） 师：实验时间到，请各小组放下器材，整理好实验桌面。现在，我们来思考几个问题： 4. 直接提起钩码与通过动滑轮提起钩码，所用的力是否相同？ 5. 动滑轮与定滑轮的作用有什么不同？ 师：哪个小组愿意结合你们的实验数据，分享你们的发现？ 生1：我们组发现，直接提起4个钩码，测力计的示数是2N；通过动滑轮提起的时候，测力计的示数是1N，省力了！ 生2：我们还发现，动滑轮的用力方向和重物运动的方向是一样的，都是往上的，不能改变力的方向。 师：非常好！通过实验，我们可以得出结论：动滑轮省力，但不能改变力的方向。（板书：动滑轮：省力，不能改变力的方向） 师：大家对比一下定滑轮和动滑轮的作用，它们有什么不同？ 生：定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向！ 师：完全正确！ （四）探究活动三：研究滑轮组的作用（12分钟） 师：在生活中，有时候移动重物，需要既省力又能改变力的方向，怎么办呢？我们可以把定滑轮和动滑轮组合在一起使用，这就构成了滑轮组。大家猜一猜，滑轮组有什么作用？ 生：滑轮组既能省力，又能改变力的方向！ 师：我们通过实验来验证大家的猜想。实验步骤如下： 1. 照图组装一个滑轮组； 2. 用它提起不同的重物，观察用力方向和用力大小，记录测力计的示数； 3. 多做几次实验，把结果记录下来，取平均数。 师：大家都听清楚实验要求了吗？现在，请小组长领取实验器材，开始实验！ （学生小组合作，开展滑轮组对比实验，教师巡视指导，引导学生规范操作，如实记录数据） 师：实验时间到，请各小组放下器材，整理好实验桌面。现在，我们来讨论几个问题： 4. 滑轮组有什么作用？ 5. 定滑轮、动滑轮和滑轮组各有什么优点？ 师：哪个小组愿意结合你们的实验数据，分享你们的发现？ 生1：我们组发现，用滑轮组提起4个钩码，测力计的示数比直接提起的时候小，也比用动滑轮提起的时候小，说明滑轮组更省力！ 生2：我们还发现，滑轮组的用力方向和重物运动的方向是相反的，能改变力的方向。 师：总结得非常棒！通过实验，我们可以得出结论：滑轮组既省力，又能改变力的方向。（板书：滑轮组：既省力，又能改变力的方向） 师：大家再来说一说，定滑轮、动滑轮和滑轮组各有什么优点？ 生：定滑轮能改变力的方向，动滑轮能省力，滑轮组既省力又能改变力的方向！ 师：完全正确！ （五）探究活动四：寻找滑轮的应用，设计滑轮装置（8分钟） 师：滑轮在我们的生产生活中应用非常广泛，大家看，这些机械用到了哪种滑轮？（出示升降晾衣架、起重机的图片）请小组讨论，说一说它们分别用到了什么滑轮，有什么作用。 （学生小组讨论，识别生活中的滑轮应用，教师巡视指导） 师：哪个小组愿意分享你们的发现？ 生1：升降晾衣架用到了定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，既能省力，又能改变力的方向，我们在下面拉绳子，就能把衣服升上去，很轻松。 生2：起重机用到了滑轮组，既能省力，又能改变力的方向，能轻松吊起很重的货物。 师：大家都找得非常准确！接下来，我们来挑战一个工程任务：如何将建筑材料运到房顶？请大家选择合适的滑轮，设计一个装置，画出来，比一比谁的方案更方便、省力。 （学生小组合作，设计建筑材料搬运装置，教师巡视指导，引导学生结合滑轮的作用设计方案） 师：哪个小组愿意分享你们的设计方案？ 生：我们设计的方案是用滑轮组，把定滑轮固定在房顶，动滑轮挂建筑材料，绳子绕过定滑轮和动滑轮，在地面往下拉绳子，既能省力，又能改变力的方向，不用爬到房顶上去拉，很安全、很省力！ 师：这个方案设计得非常合理，充分利用了滑轮组的作用，解决了建筑材料搬运的问题！ （六）全课小结，拓展延伸（5分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探究了滑轮的作用，谁来说说，你有哪些收获？ 生1：我知道了滑轮分为定滑轮、动滑轮和滑轮组，定滑轮不省力但能改变力的方向，动滑轮省力但不能改变力的方向，滑轮组既省力又能改变力的方向。 生2：我通过实验验证了不同滑轮的作用，知道了它们在生活中的应用，比如升国旗用定滑轮，起重机用滑轮组。 生3：我还设计了建筑材料搬运装置，学会了用滑轮组解决实际问题。 师：大家的收获真不少！滑轮是一种非常重要的简单机械，不同的滑轮有不同的作用，它们的组合使用，能帮我们解决很多生产生活中的难题。课后，大家可以继续观察生活中的滑轮应用，分析它们的滑轮类型和作用；也可以改进我们设计的建筑材料搬运装置，让它更合理、更省力。下节课，我们将继续探索其他简单机械的奥秘。 八、板书设计 滑轮的作用 1. 滑轮的类型：定滑轮、动滑轮、滑轮组 2. 不同滑轮的作用： 定滑轮：不省力，能改变力的方向（旗杆、晾衣架） 动滑轮：省力，不能改变力的方向（起重机吊钩） 滑轮组：既省力，又能改变力的方向（起重机、升降设备） 3. 应用：根据任务需求选择合适的滑轮装置 九、教学反思 （一）亮点 1. 实验探究层层递进，贴合学生认知规律。从定滑轮到动滑轮，再到滑轮组，通过系列对比实验，让学生逐步认识不同滑轮的作用，既让学生通过实验数据归纳出科学结论，又通过对比分析深化理解，有效落实科学观念、探究实践、科学思维目标。 2. 充分凸显学生主体地位，强化生生互动与合作探究。课堂中通过小组实验、数据分享、应用分析、工程设计等环节，让学生全程参与，在合作中探究，在交流中建构知识，养成严谨求实、尊重证据的科学态度。 3. 紧密联系生产生活实际，体现科学与工程的深度融合。课堂中选用的案例、任务都是学生生活中常见的场景和问题，让学生感受到滑轮原理就在身边，体会技术对生产生活的改善，同时通过建筑材料搬运装置的设计，培养学生的工程设计与创新能力。 （二）不足 1. 部分学生对“滑轮组的省力倍数”理解不够深入，对绳子段数与省力倍数的关系缺乏清晰认知，对实验数据的分析归纳能力仍需引导。 2. 实验环节中，部分学生操作测力计不规范，导致实验数据误差较大，影响了对实验结论的归纳。 3. 课堂时间分配上，工程设计环节的分享交流不够充分，部分学生的设计方案没有得到展示的机会。 （三）改进方向 1. 补充滑轮组省力倍数的拓展动画，用更直观的方式展示绳子段数与省力倍数的关系，帮助学生建立清晰的认知；在实验前增加测力计的使用练习，规范学生的操作，减少实验误差。 2. 优化课堂环节时间，精简教师讲解，给实验环节和工程设计分享预留充足时间；课后组织“滑轮装置设计展”，让每个学生都能展示自己的设计方案，分享设计思路。 3. 增加更多滑轮应用的拓展案例，比如电梯、塔吊、窗帘轨道等，让学生更全面地了解滑轮在生产生活中的应用，感受滑轮原理的广泛价值。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $