1.4 《轮轴》（教学设计）-2026-2027学年科学五年级上册大象版

该小学科学教学设计聚焦轮轴的结构与省力规律，通过方向盘、水龙头等实物引导学生观察“轮+轴”共同结构建立模型，结合“轮大省力”猜想设计实验，梳理“轮带动轴省力、轴带动轮费力”的规律，作为简单机械单元的学习支架。 以探究实践为主线，通过对比实验（轮与轴、不同轮半径）培养科学思维，用数值分析深化规律理解，联系水龙头、扳手等生活实例落实科学观念，帮助学生建立结构与功能的联系，为教师提供可操作的实验方案和评价任务，提升教学效率。

《轮轴》教学设计 教材来源：大象版小学五年级《科学》(上册) 教科书 内容来源：大象版五年级《科学》(上册) 第一单元 简单机械 主  题：轮轴 教学课时：第4课时 授课对象：五年级学生 设 计 者：张老师/郑州市郑东新区文苑学校 【课标要求】 (一)学习内容及内容要求 4.1 能的形式、转移与转化 5～6年级：知道简单机械(杠杆、滑轮、轮轴、斜面)及其在生产生活中的应用。 (二)学业要求 5～6年级：知道常见的简单机械(杠杆、滑轮、轮轴、斜面)及其应用。 【教材分析】 本课是“简单机械”单元的第4课，研究轮轴。教材从汽车方向盘引入，明确“由轴和一个轮组成、轮轴也是一种简单机械”；再通过轮轴、线绳、钩码、弹簧测力计组装装置，分别探究“轮带动轴”和“轴带动轮”的用力大小，归纳出“用轮带动轴转动时轮轴省力，用轴带动轮转动时轮轴费力”。 本课的核心知识点是轮轴的结构与省力规律，课标对应“知道简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面）及其在生产生活中的应用”。教材延续“理想模型法”，把方向盘抽象为轮轴模型；并在“应用与迁移”中引导学生找生活中的轮轴（水龙头、扳手、卷笔刀等），思考“为什么有费力的轮轴”，深化对结构与功能、系统与模型的认识。 【学情分析】 五年级学生每天接触水龙头、方向盘、扳手等轮轴，但很少意识到它们是同一种机械。他们能理解“大轮好拧”，却说不清“轮带动轴省力、轴带动轮费力”的规律。 学生的困难在于：一是把方向盘抽象成“轮+轴”的模型需要引导；二是实验要分别测“轮带动轴”和“轴带动轮”两种情况，变量易混；三是“为什么费力轮轴也有用”涉及结构与功能的辩证思考，较抽象。教学中要用实物讲清轮轴组成，分步实验，并用摇臂、手柄等例子说明轮轴结构的简化。 【教学目标】 科学观念：知道轮轴是由轮和轴组成的简单机械，用轮带动轴转动时省力，用轴带动轮转动时费力。 科学思维：能通过对比实验，归纳轮轴在“轮带轴”与“轴带轮”两种情况下的用力规律。 探究实践：能组装轮轴装置，用弹簧测力计测量并比较不同情况下的用力大小。 态度责任：在实验中细致观察、如实记录，乐于发现生活中轮轴的应用。 【评价任务】 能说出轮轴由轮和轴组成，并描述其省力规律。 能完成“轮带轴”“轴带轮”的对比实验并分析数据。 能举例找出生活中的轮轴，说明其省力或费力。 能解释为什么有的轮轴设计成费力却仍有用。 【教学重点】 通过实验归纳“在轮上用力省力、轮越大越省力”的轮轴规律。 【教学难点】 理解“轴上用力反而费力”的反直觉现象。 【学习过程】 课前准备：多媒体课件、轮轴模型、线绳、钩码、弹簧测力计、水龙头/扳手/卷笔刀等实物、实验记录表。 教学环节 教师活动 学生活动 评价与说明 环节一： 情境导入 认识轮轴 1. 出示方向盘、水龙头把手、螺丝刀，提问：这三样东西形状不同，有没有共同的结构？ 2. 引导观察：方向盘是大的轮连着轴，转动方向盘，轴跟着转；水龙头、螺丝刀也是这样。 3. 小结并介绍：像这样由轮和轴组成、能绕共同轴线一起转动的简单机械，叫轮轴。 观察实物，说出“大轮+轴”的共同结构；跟读并用自己的话解释轮轴，举例验证。；联系生活经验说出自己的想法，与同学交流，产生探究的兴趣 从熟悉物品引出轮轴，体会“简单机械就在身边”，为实验探究做铺垫。；从真实情境激发探究兴趣，暴露并了解学生前概念 环节二： 作出猜想 轮大省力 1. 提问：拧同一个水龙头，握在轮边缘（把手外圈）省力，还是握在轴上省力？为什么？ 2. 组织猜想并记录：轮边缘省力，因为轮更大；也有人说差不多。 3. 追问：怎样用实验来验证“轮的大小和省力”的关系？需要什么器材？ 结合生活经验猜想“轮大省力”并说出理由；讨论验证思路，明确要测拉力。；提出猜想并说明理由，明确要验证的问题，带着猜想进入探究 明确探究问题，培养作出假设与设计实验的能力，让学生带着猜想进入实验。；培养提出猜想与假设的能力，让学生带着问题进入探究 环节三： 制订方案 设计实验 1. 出示轮轴模型（可换不同半径的轮），说明用弹簧测力计在轮边缘、轴处提起重物来比较用力。 2. 组织设计：同一重物挂在轴上，分别在轮边缘、轴处测拉力；再换更大的轮重复测一次。 3. 出示记录表（作用位置、轮半径、测力计读数），强调“重物不变、只改变作用位置和轮的大小”。 小组讨论对比方案；设计记录表；明确“重物相同，比较轮上/轴上用力及不同轮半径”。；小组分工合作，讨论确定实验步骤，设计公平、可操作的方案 经历方案设计，巩固变量控制与测量方法，理解“只变一个条件”的公平原则。；经历方案设计，培养变量控制意识与规划分工能力 环节四： 学习操作 教师示范 1. 示范轮轴模型安装：①把轴固定在支架上；②在轴上挂同一重物；③测力计钩在轮边缘。 2. 示范测量：在轮边缘缓慢提起重物、待指针稳定读数；再改挂到轴处测一次；最后换大轮重复。 3. 强调测力计竖直、视线平视读数；每次测同一重物、同一力度，防止读数不准。 观看示范，复述安装与测量步骤；明确“轮上、轴上、换轮”的测量顺序。；观看示范，明确操作与安全要点，准备动手实践 通过示范保证数据可比，减少操作误差，培养规范使用测量工具的习惯。；通过示范统一操作规范，降低失误风险，强化安全意识 环节五： 实验探究 收集数据 1. 指导分组：轴上挂重物，先测轮边缘拉力，再测轴处拉力，换大轮再测，如实记录。 2. 巡视指导测力计使用与读数，纠正方向不正、指针晃动就读数的问题。 3. 组织汇报：轮上用力比轴上用力小吗？换大轮后读数怎样变化？ 分组实验，测出不同位置、不同轮半径下的拉力；记录并比较数据，说出变化趋势。；动手实验，仔细观察并描述现象，组内分工配合 亲历数据收集，体会“大轮带小轴”的省力原理，培养实事求是记录习惯。；亲历探究与数据收集，培养实证意识与规范记录习惯 环节六： 分析归纳 得出结论 1. 引导比较：在轮上用力比在轴上用力小；换更大的轮后读数更小。 2. 小结：轮轴在轮上用力省力，且轮越大越省力；在轴上用力反而费力。 3. 联系生活：方向盘、水龙头把手为什么都做得比较大？用今天发现的规律解释。 分析数据归纳“轮大省力”规律；用规律解释方向盘、水龙头的设计。；分析数据与现象，用自己的话归纳规律，并举实例验证 从数据归纳核心概念，发展概括与解释能力，体会科学与生活的联系。；从证据中归纳概括，发展推理与表达能力，落实核心概念 环节七： 反思与评价 数值描述 1. 引导用数值描述轮轴的作用：若用轴带动轮提起重物，物体重0.5牛时拉力是2牛，物体重1牛时拉力是4牛；用轮带动轴提起重物，物体重2牛时拉力是0.5牛，物体重4牛时拉力是1牛…… 2. 追问：为什么用轮带动轴和用轴带动轮不一样呢？其他轮轴也是这样吗？ 3. 引导归纳：对这个轮轴我们可以归纳出“轮带动轴省力、轴带动轮费力”的结论，出示评价表组织评价。 用数值描述轮轴实验中的用力规律；讨论“为什么用轮带动轴和用轴带动轮不一样”；推测其他轮轴是否也有相同规律。 在数值分析与追问中深化对轮轴作用的理解，体会“用数据描述规律”的科学方法。 环节八： 应用与迁移 寻找轮轴 1. 出示教材插图：水龙头、电风扇、扳手、卷笔刀、开瓶器、螺丝刀，提问：这些物品哪些用到了轮轴装置？ 2. 组织逐个分析：使用时握的是轮还是轴？是省力还是费力？（如扳手用轮带动轴省力，螺丝刀用轴带动轮费力） 3. 追问：生活中有轴带动轮工作的例子吗？为什么要使用费力的轮轴？引导结合小贴士：有些工具用摇臂代替轮、在轮的边缘安装手柄，使轮轴结构简化、便于操作。 辨认图中的轮轴装置，说出轮与轴；判断省力还是费力并说明理由；举例说明轴带动轮工作的生活例子，讨论费力的轮轴为什么仍在使用。 在真实物品辨析中深化对“轮带动轴省力、轴带动轮费力”的认识，理解工具设计兼顾省力与方便。 【板书设计】 轮轴 轮 + 轴 轮带动轴 → 省力 轴带动轮 → 费力 【教学反思】 本课用方向盘建立轮轴模型，学生能顺利完成两类对比实验并归纳出省力规律。在寻找生活轮轴和讨论“费力轮轴为何存在”时，学生表现出较强的联系生活能力，对结构与功能有了更深体会。 教学中需要注意：一是轮轴模型要能更换不同半径的轮，便于对比“轮大省力”；二是测力计读数要强调竖直、平视，轮上用力时注意方向；三是“轴上用力反而费力”易混淆，要用数据说明；四是生活寻找环节鼓励学生多举例并说清“握哪里、省不省力”；五是器材小零件多，注意收纳防丢失。 学科网（北京）股份有限公司 $