拱形的力量
【教学目标】
科学概念：拱形能把受到的压力向下和向外传递，所以能承受更大的压力。
过程与方法：根据观察到的现象以及对得到数据的梳理，推想拱形承重时的受力特点。
情感、态度、价值观：关注拱形结构在生活中的应用；体会科学与技术的紧密联系，体验创造拱桥的快乐。
【教学重点】
拱形承重的受力分析。
【教学难点】
拱形承重的受力分析。
【教学准备】
课件、表明“小河”及两岸的底座纸、平板纸、做拱形的纸、垫片、、搭瓜皮拱的瓜皮、抵住拱足的木块。
【教学过程】
一、图片导入
1.我们去旅游的时候，经常能见到各地漂亮的建筑。
老师也收集了一些图片，这是南京古城门，赣州的古城门，西安古城门，丽江的古城门，还有一些国外的，古罗马角斗场，法国巴黎的凯旋门，法国的加尔德输水桥。
现在，我们把它们放在一起，你能马上找到它们的一个共同点吗？
——它们都有一个拱形。
（你能用手指笔画一下吗？）
2.它们都有这样一个形状（边说边画）我们叫它拱形（板书：拱形）拱形有
2个脚，我们给它取个名字。
拱足。
拱的顶叫它？拱顶。
2个拱足之间的距离也给他一个名字，叫跨度（板书）。
3.同学们，这些建筑可都有几百年甚至上千年的历史，却都还保存的比较完好，你觉得可能是什么原因？
——形状都是拱形、自然环境、高度……
4.刚才大家讲了几个可能的原因，其中一位提到这些建筑物都有拱形的结构，所以比较坚固，有这种想法的请举手，大家都比较赞同，请放下。
看来很多同学都觉得可能拱形的建筑更加坚固，拱形可能有比较大的承受力，是吗？今天我们就来研究一下拱形到底有多大的承受力，能承受多大的力量。
（板书课题。
）
二、探索纸拱的力量
1.我们先用纸做一个拱形，把它卷一卷，从这头卷过去，放开后，为了让它更对称一点，再从那边卷一卷。
然后把它放在桌面上，为了使他左右对称，我们
还可以整理一下。
（边说边演示）
2.我们用小垫圈来测试这个拱的承重能力，你觉得应该放在哪里？放的时候要怎么样？轻轻的放在拱顶的正中，如果等会我们放到第三个小垫圈的时候它垮塌了你觉得它能承受几个？
——中间，轻轻放，2个。
3.为了便于比较，老师还给每个小组准备了一张垫的纸，大家有没有注意到，纸上有2条线，那么我们等会可以通过调节，使他的两个拱足刚好在2条线上，这样我们各个组纸拱的跨度就一样了，听清楚了吗？
4.等会这个实验做2次，在实验的过程中，仔细地观察纸拱受力后它的形状是怎样变化的，并用箭头表示出它的变化。
5.我们请一个小组拿着记录单来汇报一下。
给大家解释一下画的是什么意思？
——就是垫圈放下去以后拱顶往下塌，拱足分别往两边延伸。
6.大家都发现，在拱顶加上小垫圈的时候，会有一个向下的压力，纸拱就往下降低了，这非常好理解，因为它受到了往下的压力。
但是拱足向两边伸展了，这就说明拱足肯定受到了一个向外的力，对吗？你觉得这个向外的力是怎么来的？
——垫圈的重力。
垫圈的重力，垫圈的重力压在这里然后就会产生一个向外的推力。
6.小结：讲的不错，同学们，根据研究，跟大家所说的基本相同，在拱顶受到向下压力的时候，这个压力会向下传递，而且会受到向外的推力，那么向外的推力有一个名字叫做外推力。
就是因为这个外推力，使纸拱的拱足向外伸展，最后垮塌了。
三、抵住拱足纸拱的承受力
1（1）那么，你能不能想个办法让纸拱不垮塌，让它产生更大的承受力？
——减小外推力。
（2）减小这个外推力，怎么解决？
——用手把拱足压住。
（3）用手把拱足压着，让它不要往外面延伸，你觉得这个压着就抵住了什么？
——外推力
2（1）好的，老师就给大家准备了压住的材料，什么啊？
——小木块。
（2）木块放在纸拱的两边把它抵住，这个纸拱承受力是会不会变大？如果我们抵住拱足的物体更多了更重了，力量更大的时候这个纸拱的承受力是不是变得更大了呢？
（3）等会老师给大家4个小木块，和比较多的垫圈来试一试，你觉得这个实验我们该怎么做？还有实验中要注意什么？小组讨论一下好吗？看哪组考虑地最仔细。
——生讨论。
3.汇报
（1）实验可以怎么做？
——第一次，无木块；第二次，两边各一块；第三步，两边各2块。
（2）实验的时候要注意什么？
——轻放、放在中间的位置……
4.老师还有几点建议，我们来看看。
（1）不必等纸拱完全垮塌，我们约定当拱顶降低1厘米，算是到了最大承受力；（不必等纸拱完全垮塌算是到了最大承受力，因为一个拱到一定程度的时候她已经到了承受力的时候我们用尺量一下拱顶到底有多少高，在家小垫圈的过程中如果下降了1厘米，我们算到了最大承受力，所以等会有一个同学要仔细地测量看着她有没有下降1厘米，到了就马上说到）
（2）每组实验做三次，求平均数。
（建议每次实验做三次，不加小木块的做三次，家小木块的叶做三次加2个的做三次，最后记录数据，去平均数）（3）每组实验换一张纸（第三个，因为这个纸拱每做一次后会有一些损伤，所以城市开会降低，所以每一组实验换一张纸，老师手里有一张，等会老师在给大家2张，挺清楚的请举手）
各材料员上来去材料，拿到材料后，马上开始。
5.汇报
（1）你们小组的结论是什么？
——抵住拱足的木块数越高，它的承受能力也越高。
6.小结：看来，当有重物抵住拱足，也就是外推力的时候，这个的承受能力就增加了。
四、搭一个塑料拱
1.我这里有一袋塑料块，你能把它搭成一个拱吗？
2.这座塑料块造的拱，它能承受多大的压力呢？我用钩码来测试，一个钩码
50克，1个，2个，3个，放不下了，还能承受更多的重量吗？我请一位同学用
手来压一压。
3.用了这么大的力量，它都没有塌下去，为什么它这么坚固呢？
——当有重物抵住拱足，也就是外推力的时候，这个的承受能力就增加了。
拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤
压，结合得更加紧密。
拱形受压会产生一个向外推的力，抵住这个力，拱就能
承载很大重量。
4（1）其实，在很久以前，我国劳动人民就会用这一点，把桥建成拱形。
那
么在我们中国，最著名的拱桥是哪一座？还记得他的设计者是谁？
——赵州桥、李春。
（2）赵州桥已经尽力了一千三百多年的历史，尽力了十多次的水灾，多次
的地震，可是它到现在还是比较完好，那么你想想看，李晨在设计拱形的石拱桥
的时候他在选择建桥的地址的时候，对两岸的土质会有怎样的要求，会选择怎样
的地方造？
——就是土质比较硬的地方，树木比较多的地方，抵住洪水的压力
（3）土质比较硬的地方，树木比较多，目的是什么？
——就是把外推力抵住。
——土质不一定要很硬，不要态势也不要太干，偏重等的土质，然后旁边的
树木或者植物必须要多
——抵住水灾。
5.同学们都是通过抵住拱足，抵住外推力的角度来考虑，这个考虑非常好。
同学们，当年李春在选择建赵州桥的地址的时候进行了仔细地考察，最后把赵州
桥建在比较坚硬的河床上面，抵住了外推力，所以赵州桥到现在为止还是很坚固。
看来，他的想法和我们这几位同学的想法不谋而合，我们的古人非常了不起，同
学们也不简单。
6.其实，并不是说，我们抵住拱足的重物越重，到非常非常重这座桥就承受
无限大的载重，一座桥通常会有最大的一个载重量，比如说这里有座桥，这里有
个表示，10t,就代表什么？10吨，这座桥最大能承载10吨的车辆或者重物，这里有两者太重了，上去以后超过10吨了，上去以后，把这个桥面给压塌了。
7.好了同学们，今天我们研究的是一个拱的情况，如果我们把一个纸拱二个纸拱，三个纸拱叠加起来，又会出现什么情况，我们以后继续研究。
【板书设计】
【教学反思】
1.四分之一的A4纸效果好一些。
8厘米的距离，中等垫圈，下降1厘米
2.原因让生多说说。