3.12《桥上的伸缩缝》教学设计

中小学教育资源及组卷应用平台 新青岛版三上科学第三单元第12课《桥上的伸缩缝》教学设计 （对应大单元活动3：桥梁安全特工队） 一、活动主题 解密热胀冷缩的工程密码———校园热能工程师挑战赛（任务3） 二、课程标准依据 核心概念 3.物质的运动与相互作用（热胀冷缩） 学习内容 3.3 物体受热时体积膨胀（固体） 学段目标 ①解释热胀冷缩在生活中的应用； ②理解工程设计需考虑自然规律（3~4年级） 三、教材分析 1.核心内容：通过桥梁伸缩缝现象，探究固体热胀冷缩原理及其在工程中的应用。 2.实验重点：对比金属条加热前后的长度变化，模拟桥梁伸缩缝功能。 3.跨学科融合：工程学（桥梁设计）、物理（线性膨胀）、历史（赵州桥智慧）。 四、教学目标 科学观念 理解固体热胀冷缩原理，知道伸缩缝是防止桥梁变形的关键设计 科学思维 通过类比实验推理“无伸缩缝桥梁”的安全隐患 探究实践 设计并验证伸缩缝模型的功能 态度责任 培养工程安全意识；感悟中国古建筑智慧 五、教学重难点 1.重点：固体热胀冷缩现象的观察与解释。 2.难点：理解伸缩缝的“预留空间”设计原理（热膨胀系数概念简化）。 六、教学准备 1.材料包： （1）铝制尺（30cm）、酒精灯、铁架台 （2）橡皮泥桥梁模型（带/无伸缩缝） （3）热水壶、冰水盆 2.教具：港珠澳大桥伸缩缝实拍图、赵州桥结构动画 3.安全：金属加热警示牌、隔热手套、护目镜 七、教学过程 （一）导入：桥梁警报！ 教师活动： “热能工程师们！紧急任务：夏天地面温度高达60℃时，校园小石桥发出‘咔咔’怪响，栏杆出现裂缝！桥梁工程师怀疑是‘热胀冷缩’作祟———今天我们要化身桥梁安全特工队，破解这个工程密码！” 提问： “夏天铁轨缝隙变小，冬天变大，这是为什么？” 学生活动： 1.观看桥梁裂缝新闻视频 2.讨论猜想：“金属夏天变长，挤裂了桥？” 设计理念：用真实工程问题引发探究欲，关联生活经验切入主题。 （二）新授：固体膨胀实验场 任务1：金属条“变形记” 教师演示： “这把铝尺现在长30cm，用酒精灯加热后会发生什么？”（固定一端，另一端连接指针） 分组实验记录： 常温 0cm 30cm 加热后 +2cm 32cm 冰水冷却 -3cm 27cm 关键发现： “金属遇热‘变胖变长’，遇冷‘缩骨减肥’！桥梁的钢筋也在悄悄伸缩！” 任务2：伸缩缝模型大挑战 合作探究： 1.无伸缩缝模型：橡皮泥整块桥面加热（热水淋浇）→ 桥面拱起开裂 2.有伸缩缝模型：桥面预留缝隙→ 加热后缝隙缩小，桥体完好 工程师笔记：伸缩缝是桥梁的“呼吸通道”，给热胀冷缩留空间！ 设计理念：对比实验强化认知冲突，橡皮泥模型将抽象原理具象化。 （三）深度探究：古桥的智慧 教师提问： “没有钢筋的赵州桥，为什么1400年不倒？”（播放石拱桥伸缩缝动画） 学生发现： 1.石拱桥用“楔形石块”拼接，温度变化时石块微移调节 3.桥墩底部垫木板（天然伸缩缝） 民族自豪感升华： “隋朝工匠李春早已掌握热胀冷缩原理！赵州桥37.4米大拱由28道独立石券拼成，每道石券都是‘天然伸缩缝’———这是刻在石头上的中国智慧！” （四）总结迁移：工程师的使命 教师总结： “真正的工程师，既要懂自然规律（热胀冷缩），更要会顺应规律（伸缩缝设计）。你们的终极任务是———� 迁移任务： 1.勘察校园设施：找出操场塑胶地面、走廊瓷砖的伸缩缝 2.设计“未来桥梁”：用画图纸或橡皮泥制作带智能伸缩缝的桥梁 金句升华： “从赵州桥到港珠澳大桥，中国人用智慧让工程与自然和谐共舞！” 八、分层作业设计 基础作业 寻找3处生活中的伸缩缝（如地板、天桥） ★：拍照1处 ★★：标注位置+功能 ★★★：分析材质与缝隙宽度的关系 提升作业 测试塑料尺/木尺加热后的膨胀差异 ★：定性描述（如“塑料弯了”） ★★：测量长度变化值 ... ...