5.18 建筑中的结构 （教学设计）科学人教鄂教版三年级上册（新教材）

人教鄂教版（2024年）科学三年级上册教学设计 课题 18. 建筑中的结构 课型 新授课 教学目标 科学观念：认识三角形稳定性、重心高低、不同立柱、拱形、薄壳、榫卯等建筑结构；知道不同结构会影响建筑的稳定性与承载能力，了解各类结构在建筑当中的应用。 探究实践：能够动手完成框架稳定性实验、重心与稳定性实验、不同立柱承重实验、拱形承重实验；会填写实验记录表，如实记录实验现象，归纳实验结论。 科学思维：通过对比实验，分析结构特点与性能之间的关系，能够根据现象推理：什么样的结构更稳定、什么样的结构承载能力更强。 态度责任：感受我国古代榫卯建筑的智慧，体会结构科学在建筑工程的价值；乐于动手探究，尊重实验证据。 教学重难点 重点：认识三角形具有稳定性；知道重心越低结构越稳定；了解圆柱立柱、拱形、薄壳结构承载能力强；认识榫卯结构。 难点：能从实验现象归纳结构和性能的关系，会解释建筑为什么要采用特定结构。 教学过程 环节一、情境聚焦 1.出示北京大兴国际机场建筑图片，引导学生观察建筑造型。 2.教师提问：建造建筑，除了选用合适的材料，采用什么样的结构建造，也是建筑师要重点考虑的重要方面。想一想，这是为什么？ 3.学生自由发言猜想：结构会影响房子牢不牢、稳不稳、能承受多大重量。 4.板书课题：建筑中的结构，进入新课学习。 环节二、探究实践 活动 1：哪种结构更稳定 实验①多边形框架稳定性实验 1.任务：动手搭建三角形、四边形、五边形框架，用手推一推，观察哪种框架不容易变形，填写结构稳定性实验记录表 1。 2.小组动手操作： 推三角形：形状不容易发生改变； 推四边形：很容易变形，变成别的四边形； 推五边形：形状容易发生改变。 3.小结：多边形当中，三角形结构具有稳定性，四边形、五边形稳定性差，容易变形。 4.思考挑战：怎样让不稳定的四边形框架变得稳定？ 学生动手操作：在四边形对角增加一根斜杆，把四边形分割成两个三角形，框架就变得稳定。 实验②重心高低和稳定性实验 1.实验操作：用皮筋把重物分别固定在纸筒底部、中部、上部三个位置，轻轻推纸筒，观察纸筒倾倒情况。 2.实验现象： ①重物在底部：纸筒不容易倾倒，稳定性最好； ②重物在中部：不容易倾倒程度次之； ③重物在上部：纸筒很容易倾倒，稳定性最差。 3.研讨得出结论：重心越低，结构稳定性越好；重心越高，稳定性越差。 活动 2：哪种结构承载能力更大 实验①不同空心立柱承重对比 1.提出问题：很多建筑使用空心立柱，三棱柱、四棱柱、圆柱，哪一种空心立柱承载重物能力更大？ 2.分组实验：分别在三棱柱、四棱柱、圆柱上面放置垫板，逐个添加垫圈，记录能够承载重物的数量，完成结构承载能力实验记录表 1，并对承载能力大小排序。 3.实验现象参考：圆柱承载重物最多，四棱柱中等，三棱柱最少。 实验②拱形与平面承重对比 1.出示赵州桥、现代拱形桥梁图片，提问：桥梁上拱形结构有什么作用？ 2.对比实验： 一组把卡纸做成拱形，两端用书支撑，上面放垫圈； 另一组把卡纸放平，两端用书支撑，上面放垫圈。 3.观察现象：拱形可以承受更多重物，平面能够承受重物少。 小结：拱形结构承载能力更强，可以把压力分散开。 4.小资料学习 —— 薄壳结构：出示国家大剧院图片，薄壳结构类似鸡蛋壳，和拱形原理相近，拥有很强的承载能力。 活动 3：拓展 —— 榫卯结构 1.讲解概念：榫卯是中国古代建筑、木制家具的连接方式。凸出部分叫榫（榫头）；凹进去部分叫卯（榫眼）。 2.特点：不用钉子，依靠凹凸咬合固定构件，既提升木构件牢固程度，又有装饰美感，是中华传统文化瑰宝。 3.实物观察房屋榫卯、家具榫卯图片。 4.体验鲁班锁：鲁班锁利用榫卯原理制作的益智玩具，小组尝试拆装鲁班锁。 活动 4：拓展活动 找一找生活建筑当中的结构：观察学校、家里房屋，找一找哪里用到三角形、拱形、空心立柱这些结构，想一想这样设计的好处。引导学生把实验结论联系真实建筑。 环节三：课堂练习 一、选择题 1.下列框架当中稳定性最好的是（B） A. 四边形 B. 三角形 C. 五边形 2. 把重物放在纸筒的哪个位置，纸筒最不容易倒（A） A. 底部 B. 中部 C. 上部 3. 相同条件下，下面空心立柱承载能力最强的是（C） A. 三棱柱 B. 四棱柱 C. 圆柱 二、填空题 1. 多边形框架中，三角形结构具有稳定性。 2. 结构的重心越低，稳定性越好。 3. 拱形结构能够分散压力，提升物体的承载能力。 三、判断题 1. 四边形框架只要加上斜杆分成三角形，稳定性就会提升。（√） 2. 薄壳结构和拱形原理有相似之处。（√） 3. 榫卯结构组装家具，必须使用铁钉才能固定牢固。（×） 学生独立完成，集体订正，梳理各个结构对应的科学原理 环节四：总结评价 （一）课堂总结 本节课我们通过多组对比实验，探究了建筑的结构。知道三角形具有稳定性；重心越低物体越稳定；圆柱立柱、拱形、薄壳结构承载能力更强；还认识了我国传统榫卯结构，懂得不同的结构会改变建筑的稳定性和承重能力，建筑师根据需要选择合适的结构进行建造。 （二）课堂评价（原文照搬课件） 学生自主完成五颗星级自评（最高五星）： 1. 1.我知道三角形结构具有稳定性，知道重心对稳定性的影响 2. 能说出拱形、圆柱立柱承载能力强的实验现象与结论 3. 认识榫卯结构，体会古代建筑技术智慧 板书设计 2. 建筑中的结构 3. 1. 稳定性 ✅三角形：稳定；四边形、五边形：易变形 加固四边形：增加斜杆，分割为三角形 ✅重心越低，结构越稳定 4. 2. 承载能力 空心立柱：圆柱＞四棱柱＞三棱柱 拱形结构：分散压力，承重更强 薄壳结构（国家大剧院） 5. 3. 中国古代智慧 —— 榫卯 榫（凸出）、卯（凹进），不用钉子；鲁班锁 课后作业 ①完成练习册对应课时的习题； ②观察身边建筑，找一找建筑上用到的结构，记录下来，下节课分享。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $