5.23 制作抗风暴房屋模型（教学课件）科学粤教粤科版三年级下册（新教材）

23.制作抗风暴房屋模型 三年级下册第五单元 粤教粤科版 1 目录 1 情境与问题 2 探究与发现 3 研讨与拓展 4 回顾与练习 5 总结与评价 科学观念：1.知道制作抗风暴房屋模型的完整流程：方案对比→材料准备→模型制作→抗风测试→改进优化；2.了解常见工具（剪刀、美工刀、鼓风机等）的使用方法和安全规范；3.理解 “物体的结构与功能相适应” 的科学工程思想，认识阻尼器等抗风装置的作用。 科学思维：1.通过对比不同设计方案，培养工程设计的可行性分析能力；2.通过分析抗风测试数据，建立结构缺陷 — 抗风效果 — 改进方案的关联思维；3.通过理解风洞实验和阻尼器原理，体会工程设计中“测试—分析— 优化的严谨性。 探究实践：1. 能根据优化后的设计方案，使用工具和材料制作抗风暴房屋模型，规范操作并注意安全；2.能使用鼓风机模拟6-9级风力，完成模型抗风测试，如实记录损坏情况；3.能根据测试结果，分析模型的不足并提出合理的改进建议。 态度责任：1.养成规范使用工具、遵守安全操作的习惯，树立安全实验意识；2.体会工程师严谨、反复测试、不断优化的科学精神；3.感受工程技术对防灾减灾的作用。 核心素养 1.情境与问题 学习任务 聚焦 我们设计的抗风暴房屋模型该如何制作呢？怎样测试？ 2.探索与发现 学习任务 探索一：方案优化与安全准备 探索 小组讨论： 你的设计方案和同学的比，哪个更适合制作？为什么？ 讨论要点 （1）材料是否易获取、易加工？ （2）结构是否简单，容易制作？ （3）抗风设计（流线型、下粗上细等）是否合理？ 探索 确定优化方案： （1）每个小组选出最适合 制作的方案。 （2）修改设计图，标注关 键尺寸和连接方式。 探索 制作产品模型时，会使用一些常见的工具，对材料进行简单的加工和处理。 方法学习 思考： 1.会使用到哪些涉及安全的、材料或工具？ 2.这些工具能够是材料发生怎、样的改变？ 探索 安全工具学习： 剪刀、美工刀——使用时，刀刃不朝向自己和他人，用完及时收好； 鼓风机——使用前，清除周围物品，在安全区域操作，避免伤人。 探索二：模型制作——按图施工，规范操作 探索 小组合作，按照步骤制作： ① 按设计图裁剪材料，制作房屋的墙壁、屋顶； ② 组装房屋结构，确保连接牢固（如用胶水粘牢，或用胶带加固）； ③ 检查整体结构，调整重心，确保房屋下粗上细、稳定不摇晃。 探索三：抗风测试——模拟风暴，记录数据 探索 讨论交流：我们该如何检测房屋模型的抗风暴效果呢？ 用鼓风机模拟不同级别风力 分别对着房屋模型吹30秒 观察模型的损坏情况 （如摇晃、变形、倒塌） 探索 探索 讨论与改进：分析不足，优化设计 分享测试数据： 说说模型在几级风时出现损坏，损坏的部位是哪里。 分析不足与改进： 连接松动、迎风面过大、重心过高等 加固连接部位、改成流线型屋顶、增加底部重量降低重心、加厚墙体等 探索 在科学与工程中，物体的结构与功能是相适应的，想要实现特定的功能，需要设计相应的结构。 方法学习 思考： 你想要改善抗风暴房屋模型的哪些功能？与这个功能对应的结构是什么？ 总的来说，就是结构与功能相适应 探索 工程拓展：工程师的风洞实验与阻尼器 探索 阅读课本99页，认识了解阻尼器 思考：为什么阻尼器能减少大楼的晃动？ 阻尼器是一个非常重的大铁块（或球体），它用绳子或弹簧挂在大楼的高处。阻尼器总是跟大楼的晃动方向相反，它的巨大重量会产生一个相反的力，把大楼 “拉回来”，这样大楼晃来晃去的幅度就被大大削弱了，就像有人在摇晃的秋千上，总是往相反方向用力，让秋千很快停下来。 3.研讨与拓展 学习任务 研讨一： 研讨 在检测房屋模型的抗风暴效果时，需要考虑鼓风机与模型的距离吗？为什么？ 需要考虑距离。 原因①：保障测试的准确性。鼓风机与模型距离过近，会产生瞬间强风冲击，导致模型被直接吹坏，无法真实反映其抗风能力；保持适当距离，能模拟自然风的均匀作用，测试结果更可靠。 原因②：保障实验安全。距离过近时，模型材料易被吹飞，可能划伤测试人员；保持距离可避免此类安全隐患。 研讨二： 研讨 在正式建造前，为什么工程师要制作按比例缩小的房屋模型，并检测它的抗风暴效果？ 工程师这样做的主要目的是： ① 降低成本，避免风险：直接建造真实建筑成本高、风险大，比例模型成本低，可在建造前发现问题，避免重大损失。 ② 优化设计方案：通过风洞实验（模拟风暴）测试模型的抗风效果，分析结构缺陷（如迎风面过大、重心不稳），修正设计，确保建筑安全可靠。 ③ 科学验证设计理念：测试不同设计方案的抗风性能，选择最优方案，使建筑既经济合理，又能抵御风暴。 研讨三： 研讨 2021 年广东省深圳市某大厦出现晃动，现场人员有序撤离。查阅资料，了解专家对该大厦结构稳定性的评判以及提出的改进建议。 专家评判： 大厦晃动并非结构安全问题，主要是由风振效应（台风/强风与建筑结构共振）引起，建筑主体结构本身安全可靠，未出现结构性损坏。 改进建议： ① 优化建筑顶部的风阻设计，如增加阻尼器、调整外立面结构，减少风对建筑的作用力； ② 定期对建筑结构进行检测和维护，确保构件连接牢固； ③ 完善风振预警系统，提前监测强风对建筑的影响，制定科学的人员撤离预案。 4.回顾与学习 学习任务 回顾 1.制作流程：抗风暴房屋模型的制作需遵循 “方案优化→材料准备→模型制作→抗风测试→改进优化” 的完整流程，每个环节都要注意安全和规范。 2.工具安全：使用剪刀、美工刀等锋利工具时，需避免割伤；使用鼓风机时，要清除周围物品，保持安全距离，防止被吹起的材料划伤。 3.抗风测试方法：用鼓风机模拟 6-9 级风力，对模型吹 30 秒，观察并记录模型的损坏情况，以此判断抗风效果。 4.结构与功能相适应：科学与工程中，物体的结构决定功能，要实现抗风的功能，需要设计稳定的结构（如下粗上细、流线型横截面）。 5.工程设计与优化：工程师通过制作比例模型、风洞实验检测、数据分析、修正完善的流程设计建筑；阻尼器是高层建筑抗风抗震的重要装置，能减少风暴中的晃动。 一、选择题。 练习 1.制作模型时，下列哪种操作是安全的？（ ） A. 用剪刀对着同学比划 B. 美工刀用完后随意放在桌上 C. 鼓风机使用前清除周围物品 D. 近距离对着模型吹鼓风机 2.模型在抗风测试中，7 级风时无损坏，8 级风时被吹倒，说明该模型（ ） A. 抗风能力强，能抵御所有风暴 B. 能抵御 7 级风，无法抵御 8 级风 C. 完全不能抵御风暴 D. 模型制作完美，无需改进 3.工程师制作建筑比例模型进行风洞实验，主要是为了（ ） A. 节省建筑材料 B. 测试建筑的抗风暴效果，优化设计 C. 加快施工速度 D. 美化建筑外观 4.高层建筑安装阻尼器的主要作用是（ ） A. 增加建筑的美观度 B. 减少大楼在风暴中的晃动，增强抗风抗震性能 C. 降低建筑的高度 D. 方便人们上下楼 C B B B 二、填空题。 练习 1.制作抗风暴房屋模型时，需要使用剪刀、______、直尺、胶水等工具，注意安全操作。 2.测试模型抗风效果时，用鼓风机模拟 6 级、7 级、8 级、______级风力，对着模型吹______秒，观察损坏情况。 3.科学与工程中，物体的______与______是相适应的，稳定的结构能实现抗风的功能。 4.高层建筑安装的______，能减少大楼在风暴中的晃动，增强抗风抗震性能。 5.工程师通过______实验模拟不同等级的风暴，检测建筑模型的抗风效果，分析数据后修正设计。 30 美工刀 9 功能 结构 阻尼器 风洞 三、综合题。 练习 1.制作抗风暴房屋模型时，为什么要先对比不同的设计方案，再选择最优方案制作？ 因为不同的设计方案在材料、制作难度、抗风效果上都有差异，对比方案能选出材料易获取、制作难度低、抗风设计合理的方案，避免制作过程中出现问题，提高制作的成功率和模型的抗风效果。 练习 2.结合课文知识，说说工程师在正式建造高层建筑前，为什么要制作按比例缩小的房屋模型，并进行风洞实验？ ①制作比例模型可以用较低的成本模拟建筑的结构，测试抗风效果，避免直接建造出现重大问题； ②风洞实验能模拟不同等级的风暴，测量模型的受力情况，发现结构的不足； ③根据实验数据分析，修正和完善建筑设计，确保建筑安全可靠、经济合理。 5.总结与评价 学习任务 总结 制作抗风暴房屋模型 测试 流程 鼓风机模拟 6-9 级风，吹 30 秒，记录损坏情况 方案优化 → 材料准备 → 模型制作 → 抗风测试 → 改进优化 风洞实验、阻尼器（高层建筑抗风） 拓展 核心 结构与功能 相适应， 不断测试 优化 科学态度 合作学习 评价 探究实践 作业 选做： 1.简易阻尼器模型制作 任务：用小盒子、重物（如硬币）、绳子制作一个简易阻尼器模型，测试它在晃动时的减震效果，说说它的作用原理。 2.资料查阅：风洞实验的原理与应用 任务：查阅资料，了解风洞实验的工作原理，说说它在建筑、航空等领域的应用，写一份简短的资料整理。 感谢您的聆听 THANKS 粤教粤科版 32 $