小学科学五上教科版《妙用滑轮》AI赋能教学设计40分钟课时

一、课题基本信息

二、教材分析

本课是这一单元第三种简单机械，而且它是从上一课的难处里长出来的。

第 50 页的引导段写得极准，运用斜面往往需要较大场地，然而有时要直上直下地将重物运到高处，这时可以用滑轮把重物甚至整个手推车吊升上去。这句话不是随口说的铺垫，它是这一课存在的理由，斜面铺不开的地方，才轮到滑轮。

第 50 页的聚焦只有一问，滑轮是如何将重物运送到更高处的。探索 1 是看图认滑轮，三张实物照片，铁质的、双轮的、单轮的，形状差别很大，可它们都是边缘有凹槽、能绕中心轴转动的轮子。

第 51 页是定滑轮。资料给了两条定义，边缘有凹槽、可绕中心轴转动的轮子叫滑轮；固定在一个位置转动而不移动的滑轮叫定滑轮。实验要求安装一个类似旗杆顶部的定滑轮。记录单最见功夫，三栏分别是左边原有钩码数、达到平衡时右边所需钩码数的猜测、以及实验结果，左边写好了 1、2、3。教材要学生先猜再测，这个次序不是随手排的。气泡一句左边的钩码模拟重物，右边的钩码模拟人力，把实验的关系交代清楚。

第 52 页是动滑轮。资料的定义接着定滑轮往下走，像塔吊的吊钩一样，可以随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。实验用橡皮筋测两次长度，一次直接提升重物，一次用动滑轮提升。气泡里有个学生说感觉比定滑轮省力，这个感觉要在这一页被验证。第 53 页的记录单三行三列，直接提升和用动滑轮提升各一列，做三次。

第 53 页的研讨两问，一问两种滑轮的效果有什么不同，二问它们在生活里各有哪些应用。第二问把方向这一层补上了，定滑轮不省力却到处都是，就是因为它把力换了个方向。拓展讲滑轮组，起重机、消防车、电梯，起重机那张图上直接标出了定滑轮和动滑轮各在哪。

三、学情分析

学生上一课刚做完斜面，知道省力是有代价的，也量过橡皮筋的长度差，这套方法可以直接搬过来用。

他们的卡点在这节课的装配上：动滑轮的绳子该往哪儿拴，学生一上手就拴错，拴成定滑轮的样子，测出来的数当然省不了力，还以为自己装对了。

思维上，学生一看到定滑轮不省力就判它没用，想不出它凭什么到处都在用。

兴趣上，动滑轮提重物这件事学生愿意反复试，可三次重复读数他们就不耐烦，第三次数多半是随手写的。

四、教学目标

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    科学观念：知道边缘有凹槽、可绕中心轴转动的轮子叫滑轮。知道固定在一个位置转动而不移动的叫定滑轮，可以随重物一起移动的叫动滑轮。知道定滑轮不省力但能改变用力方向，动滑轮能省力但要拉更长的绳。
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    科学思维：能按轴跟着重物动没动判别一只滑轮是定还是动，并说出依据。能用橡皮筋长度比较两次用力的大小，从两次读数里读出省力与否。能把省下来的力和多拉出来的绳放在一起看。
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    探究实践：会安装定滑轮和动滑轮装置，用钩码做定滑轮的平衡实验并先猜后测。会用橡皮筋测出直接提升与动滑轮提升的长度并记录三次。会量出重物升高多少、绳子要拉多少。
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    态度责任：知道猜错是实验的一部分，愿意把自己的猜测写下来再对着结果看。知道吊装作业有危险，不站在吊起的重物下面。对起重机、电梯这类日常装置有兴趣，愿意说出它用了哪种滑轮。

五、教学重难点

教学重点：装出定滑轮和动滑轮两种装置，用钩码做定滑轮的平衡实验，用橡皮筋测出动滑轮的省力效果。

教学难点：说清两种滑轮各换到了什么。学生的卡点在这里，他们只关心省不省力，对定滑轮换来的方向、动滑轮付出的绳长都不在意。

判断依据有三条。一是定滑轮两边钩码数始终一样，左边 1 个右边也是 1 个，左边 3 个右边也是 3 个，学生猜的右边更少一次也没出现。二是动滑轮的橡皮筋比直接提升那一列短，因为重物是由两段绳子一起吊着的，每段只担一半。三是动滑轮省了力，手要拉的绳却长了一倍，重物升十厘米，绳要拉二十厘米，这里跟上一课斜面换路是同一笔账。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《铺不下的那条坡道》、教师自制的"两段绳子"AI 虚拟实验（可拖动重物上升高度，两段绳子的承重与自由端移动的距离实时变化）、装置辨认工具（组装好的装置拍照上传，返回这是定滑轮还是动滑轮的判断和依据）、投屏设备、演示用滑轮组一套、小组积分榜、方案卡 6 张。

小组材料：滑轮 2 个（直径 4 厘米，带挂钩）、铁架台 1 个、细绳 2 根（各长 80 厘米，一端打好结）、钩码 6 个（每个 50 克）、橡皮筋 2 根（同规格，原长 8 厘米）、直尺 1 把、小夹子 1 个、记录单 2 张、教材。

安全提示：铁架台底座要压稳，不放在桌边。滑轮挂好后先用手轻拉试一下，确认不掉再挂钩码。钩码不掉在地上被踩到，掉下去先停下、看清位置再捡。绳头不缠手指。

七、教学方法

情境任务驱动法、对比实验法、先猜后测法、AI 虚拟实验辅助探究、AI 辅助装置辨认。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：铺不下的那条坡道（4 分钟）

教师活动

1. 1.
     承接上一课。上一课给体育馆台阶报的坡道方案交上去了。后勤回了一句话，后台那条过道从门口到台子只有三米长、一米宽，按一比十二算，坡道要铺十二米，铺不开。2. 提问：那批书还怎么上去？3. 播放 AI 制作的情境动画《铺不下的那条坡道》。三个学生站在过道里发愁，传达室大爷抬头看了一眼说，那就从上头吊。操场旗杆上的绳子一拉，旗子就顺着往上走。4. 出示教材第 50 页引导段，一起读。运用斜面往往需要较大场地，然而有时要直上直下地将重物运到高处，这时可以用滑轮把重物甚至整个手推车吊升上去。5. 出示聚焦一问：滑轮是如何将重物运送到更高处的？6. 揭示课题与任务。今天给后台设计一台吊装装置，报两个数：用多大的力、要拉多长的绳。7. 开启小组 AI 积分。

学生活动

听后勤那句话，说出坡道为什么铺不开。看情境动画，说出大爷那句从上头吊是什么意思。读引导段，找出斜面和滑轮各自适合什么场合。读聚焦一问。说出今天的任务要报两个数。

技术支持

上一课的方案卡在这里成了反面素材，学生自己算过十二米有多长，这个否定比老师讲一句斜面有局限有力得多。有学生说那就把过道挖宽，提醒他学校的地面不能随便动，把力气花在能改的地方。

▍ 二、探索 1：两种滑轮长得一样吗（4 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 50 页三张实物图，铁滑轮、双轮、单轮。2. 提问：这三只长得差这么远，凭什么说它们都是滑轮？请学生指着图上的一处说。3. 出示教材第 51 页资料第一条，边缘有凹槽、可绕中心轴转动的轮子叫滑轮。4. 每组发两个滑轮，转一转、摸一摸凹槽，用手把绳子卡进槽里试一次。5. 出示两份资料的后半段。固定在一个位置转动而不移动的叫定滑轮，可以随重物一起移动的叫动滑轮。6. 提问：名字里的定和动，说的是什么在动？预设：有学生误以为说的是轮子转不转。请他们看旗杆顶那一只，轮子转得飞快，轴一点没挪，说清动的是轴还是轮。

学生活动

看三张图，找出共同的地方。读滑轮的定义。摸凹槽，把绳子卡进去试一次。读两条定义，说出定和动说的是轴，不是轮子。

技术支持

定和动这两个字学生容易理解成轮子转不转，可两只轮子都在转。这一处必须点破，不然装动滑轮时会一路错到底。有学生说动的那个是轮子在动，请他看旗杆顶那只，轮子转得很快，轴一点没挪。

▍ 三、探索 2：定滑轮，先猜再测（9 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 51 页实验与记录单。安装一个类似旗杆顶部的定滑轮，左边挂钩码当重物，右边挂钩码当人力。2. 强调次序：先把猜测写下来，再做实验，猜错了不改。3. 提问：左边挂 1 个，右边要几个才平衡？先把猜的数写进记录单。4. 各组开始装。巡视。第 5 组把绳子两端都挂在一根杆上，滑轮掉下来，让他们把滑轮挂到铁架台横杆上再穿绳。5. 各组测三档，左边 1 个、2 个、3 个，每次调右边的数量直到两边停住不动。6. 组织报数。请六组把三档的猜测和结果都报上来。7. 提问：猜的和测的一样吗？（预设：不一样，猜右边更少，测出来一样多）8. 追问：猜右边更少，是想着它会省力吧？它没省，那它到底干了什么？请一名学生当场做一次，手往下拉，请全班一起看重物往哪走。9. 补一句：这就是定滑轮的本事，它把力的方向换了个头。人往下压能用上体重，比往上提省劲。

学生活动

装定滑轮装置。把三档猜测先写下来。左边挂 1、2、3 个，每次调整右边直到平衡。报出猜测和结果。发现自己猜的右边更少，实测却是一样多。做一次手往下拉的动作，看清重物往上走。说出定滑轮不省力，但把方向换过来了。

技术支持

先猜后测这一栏是本课最有价值的设计。学生几乎都会猜右边更少，因为前几课省力两个字太顺口，这个猜测被数据推翻的一刻，比讲十遍定滑轮不省力都管用。猜测不许改，是让每个学生留下自己的错。有小组问能不能把右边的钩码换成更重的，提醒他实验要的是平衡，不是谁拉得动。第 1 组右边挂到 1 个还差一点才停住，多半是绳子卡在槽边上，理顺再试一次。

▍ 四、探索 3：动滑轮，装对再说（11 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 52 页实验与资料。组装一个类似塔吊吊钩上的动滑轮装置，用它提升重物。2. 讲清装法：绳的一头拴在横杆上，绳子绕过滑轮，滑轮挂在重物上，另一头用手拉。3. 各组装。装好后用平板上把装置拍一张，请辨认工具判一句这是定还是动、凭什么。（预设：有小组把绳头拴在重物上，装成了定滑轮）第 4 组就是这般，工具判它轴不跟着重物走，让他们拆开重装一次。4. 气泡里有个学生说感觉比定滑轮省力，这一句要在这一环节验出来。5. 出示教材第 52 页两张图和教材第 53 页记录单。两列，一列直接提升，一列用动滑轮提升，测橡皮筋长度，各做三次。6. 再量一件事：在绳子自由端夹一个小夹子，量出重物升高 10 厘米时夹子移动了多少。7. 巡视。第 2 组第三次的橡皮筋数比前两次大，查出来橡皮筋被拉久了变松，换一根，重新测量。第 6 组拉得很快，让他们停稳三秒再读。8. 组织报数，两列数一起报，再加上夹子走的距离。

学生活动

按装法组装动滑轮，装完拍照自查是定还是动。拆开重装装错的装置。测直接提升与动滑轮提升两列橡皮筋长度，各三次。在绳头夹夹子，量出重物升十厘米时夹子走了多少。报出本组三列数。

技术支持

装错是这一环节的常态，而且装错的样子和装对的样子看起来都像绳子绕了个轮子，学生自己看不出。有了这台能判的装置，每组装完当场知道自己装的是哪一种，不必等老师绕一圈。这一环节的参考数值是，直接提升约 12.0 厘米，用动滑轮约 10.2 厘米，重物升十厘米时夹子走二十厘米。

▍ 五、探索 4：两段绳子的力气（4 分钟）

教师活动

1. 1.
     提问：动滑轮省下的力，是从哪来的？2. 打开教师自制的"两段绳子"AI 虚拟实验。屏幕上挂着动滑轮，把两段绳子高亮出来。3. 请学生数一数，吊住重物的绳子有几段。拖重物往上走，两段绳子的承重读数与自由端移动的距离同步变。4. 提问：每一段绳担了多少？两段加起来是多少？（预设：每段担一半，两段加起来正好是重物）5. 再拖一次，盯住两个数，重物升高和手拉的距离。（预设：手拉的永远是重物的两倍）6. 追问：那这个省力是白来的吗？请学生算一笔账，重物升一米，手要拉多长。7. 再追问一句：按一半算，橡皮筋本该到 10.0 厘米，实测是 10.2，差的这一点去哪了？（预设：动滑轮自己也有重量，它也要被一起提起来）8. 归一句：省了力，就要多拉绳；滑轮自己的重量也要算进这笔账。

学生活动

数出吊住重物的绳子有两段。拖重物上升，看两段绳的承重与自由端距离同步变化。说出每段担一半。说出重物升十厘米，手要拉二十厘米。算出重物升一米，手要拉两米。说出省力不是白来的。

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两段绳都绷着，可学生眼里只有一根，这是这一课最实在的一处看不见。虚拟实验把两段绳同时高亮、各自标出承重，学生才看得见这个分。这个道理到了初中叫力的分担，在小学只要说清两段一起担，不必给名词。有学生说那拉得越长越省力，提醒他绳子只有这么长，重物升得越高，绳子就越不够用。

▍ 六、研讨：两问归到一句（4 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 53 页研讨两问：分别使用定滑轮和动滑轮提升重物，有什么不同的效果？生活中，定滑轮和动滑轮各有哪些实际的应用？2. 第一问请两名学生回答，要求说清各自换到了什么。（预设：定滑轮换了方向，动滑轮省了力但要多拉绳）3. 第二问请学生举实例，并说出它用了哪一种。旗杆、窗帘拉绳、晾衣架上的定滑轮；吊车吊钩、自己组装的动滑轮。4. 追问：电梯用的是哪一种？请学生指着一部见过的电梯说。5. 引出拓展里那句多个滑轮组合使用。6. 归一句：滑轮不神奇，它只是把力换个方向，或者让几段绳一起担。

学生活动

回答两种滑轮各有什么不同效果。举出生活里的例子，说出它用的是定还是动。判断电梯属于哪一种。说出滑轮把力换了方向或让几段绳分担。

技术支持

第二问学生容易只答旗杆，顺着追问一句电梯，正好把课引到滑轮组。研讨不必两问平均用力，第一问是本课的正账，第二问是往外开花。

▍ 七、拓展：把滑轮组起来（2 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 53 页拓展与起重机图。多个滑轮组合在一起使用，例如起重机、消防车、电梯。2. 指图上标出的定滑轮和动滑轮，请学生说出各在哪一处、为什么要用这样一只。3. 提问：为什么起重机不干脆全用动滑轮？（预设：动滑轮改不了方向，还得有人往上拉）4. 补一句：组合起来既省力又能改方向，还能把绳收得短一些。

学生活动

认起重机图上标的定滑轮与动滑轮。说出各在哪、各起什么作用。说出全用动滑轮就没人能往上拉。

技术支持

起重机这张图是本单元的总结图，图上已经替老师标好了两种滑轮的位置，不必再画。学生能说清为什么两种都要有，就说明前两节课的账他都算明白了。

▍ 八、课堂小结：把两个数报出去（1 分钟）

教师活动

1. 1.
     请各组举起方案卡，念出两个数：用多大的力、拉多长的绳。2. 追问：上一课报的是哪三个数？这一课为什么少了一个？（预设：这一课不用问走多远，绳多长就是距离）3. 一句话收课：省力的路都不白走，不是多走路，就是多拉绳。

学生活动

举方案卡念出两个数。说出这一课的距离就是绳长。跟着说出省力就要多走或拉长。

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两个数和上一课三个数放在一起，学生自己就能看出这两节课是同一笔账。这句话不必老师再总结，学生能说出来才算学到了。

▍ 九、课堂评价（1 分钟）

教师活动

1. 1.
     三星自评。我装对了动滑轮，我的猜测和结果都写下来了，我说清了动滑轮省下的力从哪来。2. 组间互评一句，别组的装置装得对不对、依据是什么。3. AI 积分结算，报出本节的最佳装配组和最佳数据组。

学生活动

自评打星。给别组一句评价。看积分结算。

技术支持

三个自评项一一对应本课三个落点。最佳装配组看的是装完自查确认过、没有拆开重装的，不看哪组装得快。

九、板书设计

　　　　★ 妙用滑轮 　◆ 定滑轮：轴不动 　　左 1 个 ↔ 右 1 个｜左 3 个 ↔ 右 3 个　不省力 　　手往下 ↓　重物往上 ↑　换了方向 　◆ 动滑轮：轴跟着重物走 　　橡皮筋 12.0 → 10.2　省力 　　重物升 10 厘米，绳要拉 20 厘米　多拉绳 　◆ 一句话：不是多走路，就是多拉绳