小学科学教科版 (2017)四年级上册3.用橡皮筋驱动小车教学设计

3.用橡皮筋驱动小车

【教材简析】

生活中，不同的车辆可能具有不同的动力驱动方式。在第2课我们学习了用气球喷气产生的反冲力作为动力，本课要学习另一种动力驱动方式，即用橡皮筋作为动力驱动小车轮子转动，轮子再带动整个小车前进。

导入板块，教材用一组图片，唤醒学生玩橡皮筋的生活经验，让学生思考“把橡皮筋拉伸后，有什么感觉”，然后提出驱动性问题“我们能用橡皮筋驱动小车吗”，激发学生的学习兴趣。

实践板块有两个活动，第一个活动是引导学生用橡皮筋组装小车，这是为第二个活动作准备的。第二个活动是本课的重点，主要研究小车运动距离与橡皮筋缠绕圈数的关系，实际上，也是研究小车运动状态与橡皮筋产生的弹力之间的关系，是对“运动和力”概念的进一步构建和理解。

研讨板块有两个问题，第一个问题指向了小车动力的来源，第二个问题指向小车行驶远近与其动力大小的关系。通过研讨，学生会认识到橡皮筋缠绕后被拉伸产生的力为小车动物提供了动力，缠绕的圈数越多，产生的弹力越大，小车行驶得越远。

拓展板块，教材呈现了一幅橡皮筋拉长时的照片，引导学生发现，被挂的钩码越多，橡皮筋拉得越长，橡皮筋产生的力越大。

本课基于橡皮筋的长度与弹力之间的关系，利用制作和测试橡皮筋小车活动，让学生在做中学，做中研的方式探究橡皮筋弹性动力原理。

【学情分析】

橡皮筋是学生所熟悉的物品，在生活中已经玩过橡皮筋，知道它的一些用途比如发射小球、栓系袋子、制作模型时的连接……，也知道橡皮筋拉伸后会恢复到原来状态，而且橡皮筋拉伸得越长，产生的力会越大。但是，学生的橡皮筋弹力原理是不确定的，或者是模糊的，少有知道：橡皮筋拉伸后恢复到原来状态的力叫作弹力，以及如何将橡皮筋作为动力驱动小车。通过本课学习，学生将认识橡皮筋动力小车的驱动特点，通过探究实验活动和有效的研讨归纳，有利于学生建构科学的弹力原理概念和技能体系。

【教学目标】

科学观念：通过制作、测试和研讨橡皮筋小车活动，知道和理解以下科学原理：橡皮筋产生的动力大小会影响小车的运动距离。橡皮筋在外力的作用下会产生形变。当物体形状改变时会产生一个要恢复原来形状的力，这个力就是弹力。

科学思维：利用分析、归纳和演绎的方法，能够理解和应用橡皮筋小车基本原理。

探究实践：会安装用橡皮筋做动力的小车；探究橡皮筋缠绕的圈数与小车运动距离的关系。

态度责任：

1.发展进一步研究运动和力的兴趣。

2.认同收集数据作为证据、进行解释的重要性。

3.需要科学严谨的作风才能确保科学有效的制作活动。

【教学重难点】

重点：探究橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离的关系。

难点：探究橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离的关系；并对数据进行收集、处理和分析。

【教学准备】

学生：每组实验用玩具小车1辆、橡皮筋几根、测量距离的皮尺1根、学生活动手册。

教师：学生实验材料1套、钩码、班级记录单、教学课件。

【教学过程】

一、揭示课题（预设3分钟）

材料准备：橡皮筋、小车

1.出示橡皮筋，让学生拉一拉，说说发现。

（预设：橡皮筋有弹性，橡皮筋会被拉长，松手后被拉长的橡皮筋会被弹回来，变回原来样子。）

2.教师：是的，像橡皮筋这样的物体在受到外力作用时，形状很容易改变，在形状改变时它们会产生一个要恢复原来形状的力，这个力叫弹力。

3.教师出示相关图片，学生判断哪些物体产生了弹力。

4.那你能用橡皮筋的弹力驱动小车，让小车动起来吗？

揭示课题：用橡皮筋驱动小车（板书）

【设计意图】橡皮筋的弹力是制作小车的核心部件，皮筋弹力作为动力源教学伊始体验、感知和认识皮筋的基本特点，激发探究兴趣的同时为后续的制作活动做好有效铺垫。

二、用橡皮筋驱动小车

活动一：如何用橡皮筋驱动小车（预计8分钟）

材料准备：橡皮筋、小车

1.学生讨论组装方法。

2.橡皮筋应该绕在小车的哪个部位才能让小车动起来？（重点强调橡皮筋一端固定在车尾车身上，一端要绕在前轮车轴上）

3.出示2组动图，教师介绍两种方向的橡皮筋缠绕方法。

4.学生分组活动，用橡皮筋让小车动起来。

5.你成功让小车动起来了吗？橡皮筋两种方向缠绕下，小车运动方向一样吗？（不一样）所以想要让小车向前运动我们应该采用第一种方法，橡皮筋从车轴上方勾在车轴上，向后转动车轮。

活动二：橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系（预计18分钟）

[材料准备：橡皮筋、小车、皮尺、微视频、学生活动手册]

1.通过刚才的活动，你觉得什么情况下，小车会行驶得远一点？

（预设：橡皮筋多绕几圈）

2.是不是如你们所说橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远呢？我们可以设计一个对比实验来验证一下。

3.学生思考讨论下列问题，师生共同归纳实验方法。

问题①：橡皮筋缠绕时，怎样算一圈？

问题②：如何测量小车行驶距离？

问题③：为了让现象更加明显，我们可以设计分别缠绕几圈橡皮筋？

问题④：每组实验测几次为宜？如何取平均值？

4.通过刚才的讨论，相信大家已经对接下来的探究活动有所了解了，老师这还有一段完整的实验方法介绍视频，让我们通过这段视频在做一次梳理。（播放微视频）

5.学生分组活动，10分钟。

【设计意图】首先制作并试跑一辆小车，然后明确要求掌握技巧来实验探究皮筋圈数和小车行驶距离之间的关系。这符合制作类活动的基本要求和基本方法，尝试到熟悉的过程中，学生的体验增加了，经验增加了，为后续的标准实验夯实基础，积累经验。

三、实验数据的处理与分析（预计7分钟）

材料准备：班级记录单

1.汇报数据，说一说橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系。（预设达成共识：橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远。）

2.橡皮筋缠绕一圈时和橡皮筋缠绕多圈时，橡皮筋产生的弹力大小一样吗？

（预设：橡皮筋缠绕圈数越多，产生的弹力越大）

3. 橡皮筋缠绕一圈时和橡皮筋缠绕多圈时，橡皮筋产生的弹力作用在小车上的时间一样吗？

（预设：橡皮筋缠绕圈数越多，作用在小车上的时间越长）

4.现在你能解释为什么橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远？

（预设：在一定限度内，橡皮筋缠绕的圈数多，产生的弹力大，作用在小车上的时间长，小车行驶得远；橡皮筋缠绕的圈数少，产生的弹力小，作用在小车上的时间短，小车行驶得近。）

【设计意图】在充分的实验体验活动后，学生的经验感知积累的同时也在梳理和提炼中。此时，需要充分调动学生的实验经验和实验数据，在思辨和研讨中，梳理和整理实验规律，以得出有效的结论，并尝试用合理的方法表述出来。

四、拓展：让橡皮筋产生不同大小的力（预计4分钟）

材料准备：橡皮筋、钩码

1.出示橡皮筋和钩码，如果老师将钩码挂在这根橡皮筋上，你觉得会出现什么现象？（预设：橡皮筋会被拉长）

2.教师演示将一个钩码挂在橡皮筋上，随即提问：将一个钩码挂在这根橡皮筋上，橡皮筋会被拉长这么多，那如果再挂一个钩码，你觉得橡皮筋会被拉长那什么程度？（预设：拉长一倍……）

3.教师演示在橡皮筋上分别挂两个、三个钩码、四个钩码的现象，随即提问：如果一直往橡皮筋上加钩码会如何？这个问题留给我们下节课继续研究。

【设计意图】橡皮筋是小车动力的一种方式，也是本课小车的核心技术，这是橡皮筋弹力原理的应用实践。橡皮筋小车制作以后，学生对橡皮筋动力富有好奇，此时单独就橡皮筋承重变长进行探究是必要的。经过实验探究，学生对橡皮筋的弹性原理，在制作测试小车后有了理性的认识。

五、板书设计

【疑难解答】

1.拓展环节：尝试让橡皮筋产生不同大小的力，是否可以前置？

橡皮筋的弹力原理是制作橡皮筋小车动力源。

按教材教先制作和测试小车，此时学生对橡皮筋的弹性原理还属于不确定阶段，但是通过边摸索边制作测试的方式，学生也能完成橡皮筋小车的制作测试活动。在有一定体验基础后，拓展部分再来探究橡皮筋的承重变长活动，学生对橡皮筋的弹力原理豁然开朗，也是值得提倡的。

但是就用教材教的角度看，如果拓展环节：尝试让橡皮筋产生不同大小的力，前置是否可以，其实也有其价值所在。首先研究橡皮筋的承重变长弹力原理，学生在先知原理的基础上，提出怎样做一样橡皮筋小车，学生关于橡皮筋圈数越多小车跑得越远实验会更加得心应手，也可以说是水到渠成的，感觉这样的教学方式教学过程更加顺畅，也可以提高课堂的教学效率，学生对橡皮筋弹力原理的应用会更加深入透彻。

第3课　用橡皮筋驱动小车

(教材P46～47)

授课时间：______________　　　　　　　　累计   1   课时

第3课时《用橡皮筋驱动小车》

【教学目标】

科学概念目标

1.橡皮筋产生的动力大小会影响小车的运动距离。

2.橡皮筋在外力的作用下会产生形变。

3.当物体形状改变时会产生一个要恢复原来形状的力，这个力就是弹力。

科学探究目标

1.会安装用橡皮筋作动力的小车。

2.探究橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离的关系。

科学态度目标

1.发展进一步研究运动和力的兴趣。

2.认同收集数据作为证据、进行解释的重要性。

科学、技术、社会与环境目标

1.体会到不同小车具有不同类型的动力。

2.改变橡皮筋的弹力大小会对小车的运动有影响。


【教学重点】

橡皮筋产生的动力大小会影响小车的运动距离。  

【教学准备】

教师准备：橡皮筋、小车、软尺、教学课件。

【教学流程】

《用橡皮筋驱动小车》教学设计

深圳市宝安区黄田小学 林瑞琦

【教材分析】

前两节课分别知道了小车有不同的动力类型，并用气球喷出的反冲力做动力驱动小车，本课将学习另一种动力驱动方式——弹力。教材设计了两个活动，第一个活动组装用橡皮筋驱动的小车，让学生在动手动脑的过程中初步体验用橡皮筋的弹力作为动力，弹力作用于车轴，带动小车轮子转动，即“轮驱动”；活动二是研究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系，也就是研究小车运动状态与橡皮筋产生的弹力之间的关系，是对“运动和力”概念的进一步构建和理解。对于弹力概念的引入，在本节课是逐渐渗透的，聚焦和探索部分让学生注意弹力的效果和产生条件，拓展部分引入弹力的概念，引导学生凭借“橡皮筋受力变形”的例子来理解什么是弹力。

【学情分析】

橡皮筋是学生所熟悉的物体，学生能知道橡皮筋拉得越长，橡皮筋会越紧，以及在弹弓上安装小石子，弹弓拉得长，小石子飞得更远，但是很难从这些例子中抽象概括出“弹力”这个概念的本质。在本节课中，将通过探究活动帮助学生构建弹力的本质概念。

如何将橡皮筋安装在小车上，利用橡皮筋的弹力来驱动小车运动？这是学生不明白但是十分感兴趣的，通过在教学过程中对学生适时的点拨，期待学生认识到橡皮筋动力小车的驱动特点。

四年级的学生经过三年的科学学习，具备了一定的实验和探究素养，对于如何研究“小车运动距离与橡皮筋缠绕圈数的关系”，学生能自主设计实验，说出基本的方法。但是一些实验的指导需要教师及时点拨，以及给学生小组成员明确的任务分工，以确保活动的有效进行。

【教学目标】

科学概念目标

1.橡皮筋产生的动力大小会影响小车的运动距离。

2.橡皮筋在外力的作用下会产生形变。

3.当物体形状改变时会产生一个要恢复原来形状的力，这个力就是弹力。

科学探究目标

1.会用橡皮筋给小车安装动力。

2.会做橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离关系的实验。

科学态度目标

1.发展进一步研究运动和力的兴趣。

2.认同收集数据作为证据、进行解释的重要性。

科学、技术、社会与环境目标

1.体会到不同小车具有不同类型的动力。

2.改变橡皮筋的弹力大小会对小车的运动有影响。

【教学重难点】

重点：经历提出问题——做出假设——设计实验——得出结论的过程，探究橡皮筋缠绕圈数和小车行驶距离的关系。

难点：通过小组合作探究，结合实验数据进行整理和分析得出，橡皮筋缠绕的圈数越多，弹力越大，小车运动的越远。

【教学准备】

学生小组准备：小车1辆（小车的一端车轴上装上齿轮，车身用磁铁负重，防止打滑）、橡皮筋1根、测量距离的皮尺。

教师准备：小组实验材料一套、钩码若干、实验微课指导视频。

【教学流程图】

【教学过程】

1.聚焦

（给每个学生发一根橡皮筋，让学生拉一拉后松手）

教师提问：拉一拉橡皮筋会有什么感觉？松开手呢？

学生思考：手被橡皮筋拉着的感觉；越用力，橡皮筋越紧，被拉得越细；松手后，橡皮筋会弹回去……

教师板书：根据学生的回答板书：形状改变、弹力。

教师提问：（聚焦本节课的研究主题）我们能用橡皮筋来驱动小车吗？

设计意图：让学生动手玩玩橡皮筋的活动，以此激发学生的兴趣，同时，了解学生对于弹力的前概念，为后续深入理解弹力奠定基础。

2.探索

（1）组装用橡皮筋驱动的小车

教师提问：（出示小车和一根橡皮筋）如何将橡皮筋安装在小车上，才能使橡皮筋驱动小车运动起来呢？

学生活动：学生小组观察小车，思考应该在小车哪个部位拧上橡皮筋才能带动小车运动，动手尝试让小车运动起来。（教师可根据学情对器材进行简单处理，以此引导学生想到安装的驱动方式，如先将橡皮筋的一端固定在车的前端中心处）

教师活动：（教师出示安装视频展示橡皮筋的组装方法：将橡皮筋的一端固定在车的前端中心处，另一端固定在车轴上。）

教师提问：若要让小车向前运动，橡皮筋的缠绕方向应该是怎样的？使车轮转动起来的力来自哪里呢？

学生活动：根据实验指导组装小车，在让小车运动起来的活动中能发现，要使小车向前运动，车轮必须向后旋转；把橡皮筋缠绕在小车车轮的车轴上，松开转动车轮的手，橡皮筋就会带动车轴转动，从而使小车运动起来。因此使车轮运动起来的力来自橡皮筋的弹力。

（学生尝试让小车动起来后）师生归纳弹力概念：橡皮筋受到外力作用时会产生形变，橡皮筋为了恢复到原来的形状就会产生一种力，这就叫弹力。当橡皮筋恢复到原来的形状后，弹力就消失了。

设计意图：橡皮筋动力小车的安装是整堂课的基础。提出问题，放手让学生去感知材料，使得学生在尝试的过程中思考利用橡皮筋驱动小车的方法。对于想不出安装橡皮筋小车的学生，利用视频展示组装方法，可以有效降低难度，提高课堂效率。   

（2）探究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系

教师提问：老师在你们的活动中发现：有的小车跑的远，有的跑的近。小车行驶的距离跟什么有关系呢？

学生思考：预测橡皮筋缠绕的圈数与小车行驶距离之间的关系，橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶的距离越远。

教师提问：如何用数据来证明我们的猜测？

学生思考：分组设计实验，如在车轴上缠绕不同的圈数来做对比实验。每组实验重复三次……通过汇报交流完善实验计划。（教师可在学生交流的过程中提出问题引导其完善实验计划：如怎样比较它们行驶的距离？这个对比实验中，为了保证实验公平性，哪些条件要保持一致？为了避免偶然误差，保证实验数据的准确性，实验过程如何做？）

教师活动：播放实验指导微课。①将橡皮筋缠绕两圈，小车的前轮对准起始线，松开小车，小车停止运动后，小车的后轮的位置记为终点线，用软尺测量出小车运动的距离；②同圈数的实验要反复做3次，取中间数；③将橡皮筋缠绕圈数改变至4圈、6圈，重复以上实验操作。

学生活动：学生观看，熟悉操作步骤，回忆注意事项：①以小车前轮所在的位置为起始线，后轮所在位置为终点，测量小车行驶的距离；②同圈数的实验要反复做3次，取中间数。

教师活动：巡逻指导学生实验过程。

学生活动：开展分组实验，填写实验记录表，并将实验结果写到班级记录表中。

设计意图：让学生经历提出问题-做出假设-设计实验-得出结论的过程，使学生更好地认识到橡皮筋缠绕圈数与小车运动距离的关系，同时，培养学生的实证精神和严谨的科学探究态度。

3.研讨

教师提问：橡皮筋在车轴上缠绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系？为什么会有这样的关系？

学生回答：学生能根据班级的数据进行分析并得出相应的结论——橡皮筋缠绕圈数越多，小车行驶距离越远。是因为橡皮筋缠绕的圈数越多，橡皮筋被拉伸的长度越长，橡皮筋产生的弹力越大，驱动小车行驶得距离越远。

教师活动：（根据班级的记录表格，在数据分析时尤其要注意有没有一些差距太大的数据或错误数据，引导学生对此进行分析：例如有的缠绕6圈后小车的运动距离并没有比缠绕4圈时行驶的距离数据大，可能是没有按照规定的圈数缠绕；可能是缠绕圈数过大，小车打滑，或没有按照直线运行等。）

教师提问：生活中有哪些利用弹力的例子吗？

学生思考：弓箭、拉力器、弹弓……

设计意图：通过学生的探究，以实验数据作为证据论证观点，使学生形成严谨的科学态度。

4.拓展

教师提问：（在课堂上演示挂了不同数量钩码时橡皮筋的变化情况）橡皮筋被拉伸的长度与其产生的弹力大小有什么关系？

学生思考：橡皮筋被拉伸的长度越长，橡皮筋产生的弹力越大。

教师提问：是不是橡皮筋被不断拉伸，产生的弹力越来越大呢？

学生思考：拉伸到一定程度会断掉。

设计意图：通过拓展活动，使学生在理解弹力的基础上，对弹力的认识有更深入的思考。

【板书】

【板书说明】

板书下端的表格为全班实验结果统计表，各小组将实验数据填写到黑板上，用于全班的交流研讨。其他文字板书随着各个环节有序展开，逐步生成。

【实验设计单】

探究“橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离关系”实验记录表

班级：_____   第____组   记录时间：_____年____月___日