一、教學背景本案例基于《義務教育科學課程標準（2022年版）》“物質(zhì)科學”領(lǐng)域“運動和力”主題的要求，旨在引導學生認識簡單機械的結(jié)構(gòu)與功能，理解輪軸作為“杠桿變形”的核心邏輯。學生已在前序課程中學習了杠桿的基本概念（力臂、省力/費力規(guī)律），具備一定的實驗探究基礎(chǔ)，但對“輪軸與杠桿的內(nèi)在聯(lián)系”仍缺乏直觀認知。本節(jié)課以“生活中的輪軸工具”為情境，通過實驗探究與模型建構(gòu)，幫助學生建立“輪軸的省力規(guī)律”及“輪軸是杠桿的變形”的科學概念。二、教學目標1.科學概念目標能說出輪軸的結(jié)構(gòu)組成（輪、軸、共同軸線）；理解輪軸的省力規(guī)律（動力×輪半徑=阻力×軸半徑）；知道輪軸是杠桿的變形（輪相當于動力臂，軸相當于阻力臂）。2.科學探究目標能設(shè)計對比實驗探究輪軸的省力規(guī)律（控制變量：軸半徑/輪半徑、阻力大?。粫涗泴嶒灁?shù)據(jù)并分析得出結(jié)論（如“輪越大，省力越多”）。3.情感態(tài)度價值觀目標樂于參與實驗探究，感受科學與生活的聯(lián)系；培養(yǎng)合作精神，學會與同伴分享探究結(jié)果。三、教學重難點重點：輪軸的結(jié)構(gòu)識別與省力規(guī)律探究；難點：理解輪軸是杠桿的變形（動力臂與輪半徑、阻力臂與軸半徑的對應關(guān)系）。四、教學準備1.實驗材料輪軸模型（可調(diào)節(jié)輪半徑：如用不同大小的齒輪固定在同一軸上）；彈簧測力計（量程0-5N）、鉤碼（100g×4）、細線；生活中的輪軸實物（螺絲刀、水龍頭、自行車車把）；自制輪軸模型（礦泉水瓶、瓶蓋、細線）。2.多媒體資源輪軸結(jié)構(gòu)動畫（演示輪與軸的共同旋轉(zhuǎn)）；杠桿與輪軸對比動畫（演示輪半徑=動力臂、軸半徑=阻力臂）；生活中輪軸應用的圖片集。五、教學過程（一）情境導入：識別生活中的“共同旋轉(zhuǎn)”工具（5分鐘）教師活動：展示一組生活工具圖片（螺絲刀擰螺絲、水龍頭開關(guān)、自行車車把轉(zhuǎn)動），提問：“這些工具在使用時有什么共同點？”學生活動：觀察圖片，討論得出“都有兩個部分繞同一個軸轉(zhuǎn)動”（如螺絲刀的刀柄與刀桿、水龍頭的手柄與閥芯）。教師總結(jié)：引出“輪軸”的定義——由輪和軸組成，能繞共同軸線旋轉(zhuǎn)的機械（板書：輪軸=輪+軸+共同軸線）。（二）實驗探究：輪軸的省力規(guī)律（20分鐘）1.提出問題教師引導：“輪軸能省力嗎？如果能，省力多少與什么因素有關(guān)？”（預設(shè)學生猜想：“輪越大越省力”“軸越細越省力”）2.設(shè)計實驗（控制變量）實驗材料：輪軸模型（可更換不同半徑的輪）、鉤碼（阻力）、彈簧測力計（測量動力）、細線。變量設(shè)計：自變量：輪半徑（保持軸半徑、阻力不變）；因變量：動力（彈簧測力計的示數(shù)）；無關(guān)變量：阻力大小、拉動速度、細線長度。3.實驗步驟（分組操作）（1）將輪軸模型固定在支架上，軸上掛1個鉤碼（阻力F?=0.5N）；（2）用細線將彈簧測力計連接到輪上，勻速拉動輪，記錄彈簧測力計的示數(shù)（動力F?）；（3）更換更大半徑的輪，重復步驟（1）（2）；（4）記錄3組數(shù)據(jù)（輪半徑r?、r?、r?；對應動力F?、F?、F?）。4.數(shù)據(jù)分析與結(jié)論學生活動：整理數(shù)據(jù)，計算“動力×輪半徑”與“阻力×軸半徑”的比值（預設(shè)結(jié)果：兩者近似相等）。教師總結(jié)：輪軸的省力規(guī)律——動力×輪半徑=阻力×軸半徑（公式：F?×r?=F?×r?）；變形得：F?=F?×(r?/r?)（輪半徑越大，軸半徑越小，動力越小，越省力）。（三）深化理解：輪軸是杠桿的變形（10分鐘）教師活動：播放動畫（將輪軸拆解為杠桿）：輪的邊緣是動力作用點，輪半徑是動力臂（L?）；軸的邊緣是阻力作用點，軸半徑是阻力臂（L?）；共同軸線是杠桿的支點（O）。學生活動：對比杠桿的省力規(guī)律（F?×L?=F?×L?）與輪軸的規(guī)律（F?×r?=F?×r?），得出“輪軸是杠桿的變形”（輪半徑=動力臂，軸半徑=阻力臂）。動畫演示：用杠桿模型模擬輪軸的工作過程（如用撬棒代替輪軸，動力作用在長力臂端，阻力作用在短力臂端），讓學生直觀理解“輪軸本質(zhì)是‘連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿’”。（四）應用拓展：生活中的輪軸（8分鐘）1.舉例與分析教師引導：“生活中還有哪些輪軸？請舉例并分析其輪、軸及省力原理?！睂W生活動：列舉生活中的輪軸（如自行車車把、門把手、轆轤），分析其輪與軸的位置及省力原因（如自行車車把的輪半徑遠大于軸半徑，所以轉(zhuǎn)動車把時省力）。2.小制作：礦泉水瓶輪軸（可選）材料：礦泉水瓶（輪）、瓶蓋（軸）、細線、鉤碼。步驟：（1）在瓶蓋上扎小孔，穿細線掛1個鉤碼（阻力）；（2）在礦泉水瓶身扎小孔，穿粗線作為輪的手柄；（3）轉(zhuǎn)動瓶身（輪），拉動瓶蓋（軸）上的鉤碼，感受省力效果。（五）總結(jié)與評價（5分鐘）教師引導：“本節(jié)課你學到了什么？輪軸的結(jié)構(gòu)、省力規(guī)律、本質(zhì)是什么？”學生活動：回顧知識點，分享收獲（如“輪軸由輪和軸組成，輪越大越省力，其實是杠桿的變形”）。教師評價：肯定學生的探究成果，強調(diào)“科學源于生活，又服務于生活”（如輪軸的發(fā)明讓人類更高效地完成工作）。六、教學反思1.成功之處實驗設(shè)計貼合認知：用“可調(diào)節(jié)輪半徑”的模型，讓學生直觀觀察“輪大小對省力的影響”，實驗數(shù)據(jù)支持結(jié)論（動力×輪半徑=阻力×軸半徑），增強了科學說服力；聯(lián)系生活實際：通過“螺絲刀、水龍頭”等常見工具，讓學生感受到輪軸的實用性，激發(fā)了探究興趣；杠桿與輪軸的銜接：用動畫演示“輪軸是杠桿的變形”，解決了學生“抽象概念難理解”的問題，實現(xiàn)了知識的遷移。2.改進方向?qū)嶒炞兞康膹娀翰糠謱W生在實驗中未嚴格控制“拉動速度”（如快速拉動導致示數(shù)偏大），需在實驗前強調(diào)“勻速拉動”的重要性；學困生的引導：少數(shù)學生對“杠桿力臂”的回憶不清晰，需在課前用“復習小任務”（如“畫出杠桿的動力臂與阻力臂”）鞏固基礎(chǔ)；小制作的時間分配：“礦泉水瓶輪軸”的制作需10-15分鐘，可調(diào)整為課后作業(yè)，讓學生在家完成，課堂上展示成果。七、教學延伸課后任務：調(diào)查家里的輪軸工具，拍攝照片并標注“輪”與“軸”，制作“家庭輪軸手冊”；拓展閱讀：查閱“輪軸的歷史”（如古代轆轤用于提水），了解輪軸對人類文明的影響；進階實驗：探究“軸半徑對省力的影響”（保持輪半徑不變，更換不同粗細的軸），驗證“軸越細越省力”的猜想。設(shè)計說明：本案例以“探究為