一、预期目标

1．参与者通过亲历探究活动，掌握本单元相关实验的操作流程和实验设计要点。

2、参与者能够对有关实验作出基于儿童的相关力学知识的解释，进一步完善自己的相关科学概念。

   3．参与者在活动中积累对于教学活动中可能出现问题的解决方法，体验学生的探究学习过程，完善自己对于本内容教学的认识。

4.参与者进一步理解科学、技术与社会的关系，了解桥梁科学史，并对如何在科学教学中渗透德育能加以思考。

二、学习对象及安排

对象：一线科学教师、教研员；

分组：四人一组，每组参与两个体验活动，每班15组。

时间：90分钟

三、活动内容设计（文件夹附后）

（一）第一组活动：

活动一、探究“纸的厚度与抗弯曲能力的大小的关系”

■材料清单：

1、四张长宽相同、厚度不同的卡纸条：一张卡纸条、用极少量固体胶水粘在一起的两张卡纸条、三张卡纸条、四张卡纸条各一张，分别标有1号、2号、3号和4号，并标有固定距离和中心点。

2、相同大小的铁垫圈若干，盒子两个，橡皮擦1块。

3、实验记录表，统计图。

■活动步骤

   1、在实验盒里找出1号纸和2号纸，观察比较它们的特点。

2、小组讨论，运用所提供的材料，设计一个“比较两张纸的抵抗弯曲能力大小”的实验，要充分考虑实验的变量控制。

3、实测，并将实验所得数据记在文件夹中。

   4、拿出3号纸和4号纸，观察它们的特点。根据前一实验所得数据，预测3号纸、4号纸可以承受几个垫圈，并将预测数据记在文件夹中。

5、实测3号、4号纸的抗弯曲能力，将实验所得数据记在文件夹中。

6、将两组实验所得数据在关系图线图中表示出来。

7、整理、交流与表达。

活动二、探究“改变纸的形状与抗弯曲能力的大小的关系”

■材料清单：

有标示纸的中线的A4纸若干张，一个一次性塑料小碗，相同大小的铁垫圈若干，盒子两个（距离20厘米）、尺子1把，橡皮擦1块。

■活动步骤

1、将两个盒子固定位置，距离为20厘米；

2、先将没有折叠的A4纸平放在两个盒子的中间，要使中线在两盒子的正中间，把空小碗置于中线上，垫圈放在空小碗里,测试一张A4纸平放时的抗弯曲能力，并将实验所得数据记在文件夹中。

3、小组讨论，设计“在不改变纸长度的情况下，改变纸的形状是否可以增强纸的抗弯曲能力”的实验，充分考虑应控制的条件。

4、将每一种设计一一进行试验，并将实验所得数据记在文件夹中。

5、整理、表达和交流：比较不同形状的纸抗弯曲能力的大小与一张平放的纸的抗弯曲能力的大小，试做出自己的解释。

（二）第二组活动：

活动三、探究拱形的承受力

■材料清单

2厘米宽、跨度为11厘米的硬纸板拱条若干条、平条1条，螺帽20个，垫圈若干、盒子两个（之间距离为11厘米固定），记录单

■活动步骤

1、将平条和拱条分别放在两个盒子上，分别在上面轻轻地各放一个垫圈，观察和描述它们的受力情况和形状的变化；

2、再在上面轻轻地各加一个垫圈，观察和描述它们的受力情况和形状的变化；

3、对所观察到的实验现象作出自己的解释；

4、设计实验：使我们的拱形承受更大的压力

设计多种方案，进行一一测试和记录，要充分考虑实验的变量控制，建议一个方案用一张拱条，并能进行方案选优。

5、整理、表达和交流。

活动四、探究组合拱形的力量

■材料清单

若干条17╳2的拱形硬纸板条若干、螺帽20个、垫圈若干、一个圆圈、记录单

■活动步骤

1、将一个拱条插入圆圈，测量承受的垫圈数，作好记录。

2、将加上一个拱形，与第一个拱形交叉而置，测量承受的垫圈数，作好记录，并与一个拱形承受的力做比较。

3、 如果将三个拱形叠在一起，先预测，再实测承受的垫圈数，作好记录。

4、 如果将四个乃至更多的拱形叠放在一起，它将变成什么形状呢？测量，并做记录。

5、 整理，表达与交流。

（三）第三组活动

活动五、做一个稳固的正方体框架

■材料准备：

一个搭好的正方体框架，长短不同的筷子若干，教科书若干本。

■活动任务：用最少的筷子搭一个稳固的正方体框架。

■活动建议：

1、先画草图，计算好材料；

2、小组合作，动手制作，并将制作好的框架画下来，比较草图中的设计哪几根筷子是可以节约的，需要另外补充的是哪几根，为什么？

3、测试能放几本教科书。

4、制作完成后，要数一数框架中有多少个三角形，解释每根斜杠的作用。

活动六、搭一座不用柳钉的廊桥

■材料清单：

一次性筷子若干根，硬纸板，钩码一盒

■活动任务：搭廊桥

1、依据示意图用筷子搭建一座廊桥

2、在搭好的桥上放一张硬纸板，然后在纸板上放钩码；观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。

■讨论与交流：观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。理解“在一定范围内，拱形廊桥载重越多越稳定的科学内涵”。

四、基本步骤

1、活动交代：

物体，不管是天然存在的还是人工制造的，绝大多数具有可见的形状和结构。它们以其形而显其身，千姿百态，令人叹为观止。它们为什么具有这样的形状结构呢？这其中反映着大自然的客观规律，也记载着人类的智慧和科技发展的轨迹。本单元就是从不同形状结构的物体与它能承受力大小的视角，引领学生探究常见的形状和结构的。今天,我们选取了本单元中的的部分活动，设计了平条、弧形结构、框架结构三组共六个不同的体验活动。每组活动要求和材料都放在抽屉里，请大家以学生的角色，先仔细阅读活动单，然后按要求完成任务。

2、分组合作活动：根据活动的材料和提示，体验活动（时间约为30分钟）。

3、交流研讨：

依据活动顺序，小组派代表汇报：

我们组做了什么活动？研究结果是怎样的？我们的解释？我们对活动提出的改进建议。（约40分钟）

五、资料链接

泰顺廊桥的结构原理：

廊桥结构的基本组合单元是六根杆件，纵向四根、横向两根，平面呈“井”字形。利用受压产生的摩擦力，构件之间越压越紧。这种结构，不用钉铆，只需用相同规格的杆件，别压穿插，搭接而成。从力学上分析，上端的纵梁压在横梁上，横梁又压在相对一根纵梁上，上下两根纵梁夹住一根横梁，摩擦力使得横梁不能滑动，结构简单而奇妙，这种结构，整体为拱形结构，因此沿拱心线整体受压，不会产生弯矩，就每一根杆件来说，又是最简单的简支梁，承受两种集中荷载。桥的构件统一，无特殊，异形的构件，伐下的树木只需经少量人工即可制成合格构件，而且，装卸方便，拆桥时可以做到不损构件，且可重复利用。小杆件便于运输，用小构件形成大跨度，经济合理。“虹桥结构”有很好的受压性能，只要两端固定，桥就能很好地承受向下的荷载，由于结构的特殊，桥受到向上的反弹力，就很容易失稳遭受破坏。为此，泰顺的虹桥都采用了廊桥这种形式，桥上建廊屋非但不是负担，反而增加了稳定性。每当山洪爆发时，当地居民将家中最重的物体或大石头搬到桥上来增加桥的稳定性。

木拱桥以较短的木材，通过纵横相贯，犹如彩虹飞架宽阔水面，其巧妙的结构，令人惊叹！

附件：活动清单

活动一：探究“纸的厚度与抗弯曲能力大小的关系”

（一）材料清单：

1、四张长宽相同、厚度不同的卡纸条：一张卡纸条、用极少量固体胶水粘在一起的两张卡纸条、三张卡纸条、四张卡纸条各一张，分别标有1号、2号、3号和4号，并标有固定距离和中心点。

2、相同大小的铁垫圈若干，盒子两个，橡皮擦1块。

3、实验记录表，统计图。

（二）活动步骤

   1、在实验盒里找出1号纸和2号纸，观察比较它们的特点。

2、小组讨论，运用所提供的材料，设计一个“比较两张纸的抵抗弯曲能力大小”的实验，要充分考虑实验的变量控制。

3、实测，并将实验所得数据记在文件夹中。

   4、拿出3号纸和4号纸，观察它们的特点。根据前一实验所得数据，预测3号纸、4号纸可以承受几个垫圈，并将预测数据记在文件夹中。

5、实测3号、4号纸的抗弯曲能力，将实验所得数据记在文件夹中。

6、将两组实验所得数据在关系图线图中表示出来。

7、整理、交流与表达。

（三）讨论与交流

纸的厚度与抗弯曲能力大小有什么关系，该怎样解释呢？

《纸的厚度与抵抗弯曲能力的研究》文件夹

                                     第（     ）小组

1、实验研究

活动二：探究“改变纸的形状与抗弯曲能力大小的关系”