小学科学五上教科版《用弹力驱动小车》AI赋能教学设计40分钟课时

一、课题基本信息

二、教材分析

上一课借垫圈的重力拉车，这一课换一样东西，橡皮筋。两课摆在一起看，一条线就清出来了，力可以从外面来，也可以从物体自己身上来。

第 74 页的题图是一幅敦煌壁画，画的是骑马射箭，弓弦被拉开的那一下就是弹力。引导段说，自古以来，人们利用各种力为我们的生产、生活带来便利，弹力就是其中的一种。用一幅一千多年前的画开头，是提醒学生这是一件很老的事。

聚焦两问，弹力是如何产生的，我们的小车能用弹力来驱动吗。前一问要一个定义，后一问要一次尝试。

探索 1 是感受，观察、感受弹力。同页三张图，汽车轮子压过减速带、手指拉开橡皮筋、一堆彩色橡皮圈。配的资料把定义给死了，一般物体在受到外力作用时，形状或多或少会发生改变，这时物体会产生一个要恢复原来形状的力，这个力叫弹力。定义里有两个词要抓住，形状改变，和要恢复原来形状。少了前一个，弹力就没有来路；少了后一个，学生只记住了「有弹性」这个模糊的印象。

探索 2 是装，将橡皮筋一端固定在车架上，另一端缠绕在车轴上。这句话里藏着一个学生想不到的点，橡皮筋不是因为挂了重物才被拉长的，是在绕轴的过程中被拉长的。绕的圈数越多，它被拉着贴住轴的时间越长、被拉伸的长度越大。这一层不明白，后面那张记录单就只会变成「圈数多跑得远」一句口诀。

探索 3 是测，研究弹力大小对运动距离的影响，教材给了两条硬要求。一条是在车轴上缠绕不同的圈数来改变弹力的大小，其他条件保持不变。一条是确定小车运动的起点和终点的标记方法。同页气泡把话挑明了，这是一个对比实验，我们要做好条件的控制。两个学生气泡说的都是起终点怎么定，把车头放在起跑线上，运动停止后车头所在的位置为终点。这两句要让学生自己说出来，因为它决定了后面所有数据能不能互相比较。

第 76 页是记录单，三列数据，缠绕圈数、从起点到终点的距离、以及远中近三档的判定。三档各测三次。单子底下那行填空是全课的核心，橡皮筋缠绕圈数越多，被拉伸的长度越怎样，所产生的弹力越怎样，小车行驶的距离越怎样。这三空不是三个并列的结论，是一条因果链，缺了中间那一空，两头就接不上。

同页下面那张纸带图是另一种记录法，五组各一行，用红绿蓝三种圆点表示一圈两圈三圈，圆点贴在纸带上，距离多远一目了然。这种方法的好处是全班的数据能并排看，教材的三句气泡和注释都在教怎么读这张图。

第 77 页研讨三问。第一问圈数与距离的关系，后面紧跟一句，所有小组的实验数据都支持这个结论吗。这一句是全课最要紧的地方，它不许学生为了凑结论把不合的数据藏起来。第二问问不同小组的数据有哪些相同和不同，差异是怎么造成的。第三问问驱动车轮转动的力来自哪里，除了重力和弹力还有哪些力可以驱动小车，这一问把前两课和磁力、风力这些旧知识串起来。

拓展是玉兔号的车轮，普通小车的车轮上都装有轮胎，这样可以减小车身震动，而「玉兔」号月球车却没有安装轮胎，要求学生搜集资料了解它的设计秘密。这一问直接接上第一课的月球环境，也是全单元做月球小车之前必须想通的一处。

三、学情分析

学生玩过橡皮筋，知道它会弹回来，可这只是一条手感，让他们说出弹力是在什么情况下产生的，多数组会绕到「橡皮筋有弹性」这句同义反复上。

他们的卡点在这一处：橡皮筋不是先被拉长再装上去的，是绕轴的时候被一点一点拉着走的，圈数越多拉伸越长，这个中间过程在手上很快，学生看不见，所以常把圈数多直接等同于力气大，中间那一环空着。

思维上，学生能设计出改圈数这个变量，但容易同时改掉别的，换一辆车、换一个地面、换一只手松，最后数据乱了还以为是橡皮筋的错。

兴趣上，橡皮筋一松手车就窜出去，学生兴奋，可兴奋起来容易只顾比谁远，忘了记录，所以纸带圆点这一手要早给，让记录本身也变成一件好玩的事。

四、教学目标

• 科学观念：知道物体受到外力作用时形状会发生改变，这时会产生一个要恢复原来形状的力，这个力叫弹力。知道橡皮筋缠绕的圈数越多，被拉伸的长度越大，产生的弹力越大，小车行驶的距离越远。
• 科学思维：能把缠绕圈数、拉伸长度、弹力大小、行驶距离这条链一环一环说清，不跳环。能指出同一次对比实验里哪些条件必须保持不变。能在别组数据与自己的结论不一致时，先找原因再下判断。
• 探究实践：会把橡皮筋一端固定在车架上、另一端缠绕在车轴上，装出一辆能用弹力驱动的小车。会约定起点和终点的判定方法，做三档各三次的对比实验。会用纸带贴圆点的方法呈现全班的距离数据，并从圆点分布里读出规律。
• 态度责任：知道数据不能为了凑结论而删改，不合的数据要留着并找原因。知道橡皮筋用久了会松，同一次实验要换新的就得整组重测。对「玉兔」号车轮不用橡胶这件事产生具体的好奇。

五、教学重难点

教学重点：装出一辆用橡皮筋驱动的小车，做出一组只改圈数的对比实验，并从三档数据里读出圈数越多跑得越远。

教学难点：把「圈数」翻译成「被拉伸的长度」，再翻译成「弹力的大小」。学生的卡点在这里，他们看得见圈数，也看得见距离，中间那两环全在橡皮筋里头，不掰开讲就永远是空的。

判断依据有三条。一是能不能说出橡皮筋是在绕轴的过程中被拉长的，只说橡皮筋弹力大，说明中间两环还空着。二是记录单底下那三个空能不能填成一条因果链，把中间「被拉伸的长度」那一空填成「一样」或者跳过去，说明链子没接上。三是研讨第一问的后半句，全班有没有人敢说我们组的数据不支持，一个都不敢说，说明这节课的结论是老师给的，不是数据给的。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《绕五圈的那辆车》、教师自制的"橡皮筋缠绕"AI 虚拟实验（拖动缠绕圈数 1 到 6，橡皮筋被拉伸的长度、弹力大小的色条、小车行驶的距离同步变化，另可拖动橡皮筋的使用次数看弹力衰减）、AI 辅助纸带圆点判读工具（拍照上传贴好圆点的纸带，自动数出每档圆点的分布范围并画出三条带）、AI 资料助手（查「玉兔」号车轮的设计，返回带出处的短资料）、投屏设备、小组积分榜、演示用小车 1 辆、拉伸过的旧橡皮筋 1 根与同规格新橡皮筋 1 根（用于全班对比）。

小组材料：金属框架四轮小车 1 辆、橡皮筋 4 根（同规格同批次）、胶带 1 卷、卷尺 1 把、纸带 1 条（长 2 米、宽 6 厘米）、红绿蓝三色圆点贴纸各 20 枚、记录单 1 张、铅笔 1 支、直尺 1 把。

安全提示：橡皮筋不许拉长后对着人脸和人眼放开，不许套在手指、手腕上。绕圈时手指离车轴远一点，别让橡皮筋夹住指甲。每根橡皮筋用到发白、变软就换新的，不许使劲拉到极限再绕，断了会打手。小车跑出去以后等停稳再去拿，不要在跑道上追。

七、教学方法

实验探究法、控制变量法、对比分析法、图示记录法、AI 虚拟实验辅助探究、AI 辅助数据判读、AI 资料检索辅助。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：一幅一千多年前的画（4 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 74 页敦煌壁画，问一句：画上那个人把弓弦拉开，松手以后箭为什么会飞出去？2. 出示同页减速带和拉橡皮筋两张图，问这两张图里是什么东西变了形。3. 出示教材第 74 页引导段与聚焦两问：弹力是如何产生的？我们的小车能用弹力来驱动吗？4. 播放 AI 制作的情境动画《绕五圈的那辆车》。5. 揭示课题：上一课借重力拉车，这一课让橡皮筋自己出力。开启小组 AI 积分。

学生活动

说出弓弦被拉开、减速带被压下、橡皮筋被拉长，都是变了形。说出松手以后它们要回去，回去的时候带着东西走。看完情境动画发现绕得多的那辆反而跑得近，开始怀疑「越多越好」。

技术支持

情境动画里两组比谁跑得远，一组绕三圈，一组绕五圈。五圈那组一松手，橡皮筋从车架挂钩上滑脱了，车没跑出去，第二次又把橡皮筋绞成一团。片子停在两辆车并排、距离却反过来的那一格。预设：有学生说五圈那组是运气不好。请他先想一件事，橡皮筋绕得太多，它还能顺顺地缩回去吗。

▍ 二、探索 1：让手先记住弹力（7 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 74 页探索 1，观察、感受弹力。2. 每组分三样东西试。压一压减速带那种橡胶垫、拉一拉橡皮筋、弯一弯塑料尺，每样都做两个动作，先让它变形，再放手。3. 出示教材第 74 页资料，一般物体在受到外力作用时，形状或多或少会发生改变，这时物体会产生一个要恢复原来形状的力，这个力叫弹力。4. 讲清定义里那两个词。形状变了，才有这个力；它是想恢复原来的样子，方向是往回走的。5. 追问一句：弹簧被压扁以后松手，它往哪儿推？橡皮筋被拉长以后松手，它往哪儿拉？两个方向一样吗？6. 归一句：弹力用力的方向，跟这个东西被弄变形的方向正好相反，它一心想回到原来的样子。

学生活动

压橡胶垫、拉橡皮筋、弯尺子，做了再放。说出放手以后它们都往原来的样子回去。发现弹簧压扁了往外推、橡皮筋拉长了往里缩，方向不一样，可都是朝着原来的样子回去。

技术支持

定义好背，手感难留。这三样东西要真的在手上过一遍，弹力才不是一个词。三样里塑料尺最容易被忽略，可它弯下去回弹的样子最清楚。预设：有学生误以为只有橡皮筋、弹簧这类东西才有弹力。请他把手掌按在桌面上压一压再松开，问他手心那一下鼓起来算不算形状变了。

▍ 三、探索 2：把橡皮筋装上小车（7 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 75 页探索 2，将橡皮筋一端固定在车架上，另一端缠绕在车轴上。2. 讲清装法。橡皮筋一头挂在车架前端的挂钩上，另一头绕过车轴，一手扶车一手绕，绕的时候手指跟着轴走，别让皮筋叠在一块儿。3. 各组装，先绕一圈试跑一次，看看车往哪边走、能不能跑起来。4. 讲清这一处：橡皮筋不是先拉长了再装上去的，是绕的时候被一点一点拉着走的。绕一圈，它被拉着贴住轴走一圈；绕三圈，它就在被拉着的状态里多待了两圈，被拉伸的长度更长。5. 问一句：那弹力是从哪儿来的？6. 归到位：皮筋想缩回原来的长度，可它被轴绊住了，只好带着轴一起转。轴一转，轮子就转，车就走了。

学生活动

装橡皮筋，绕一圈试跑，发现有的车往后跑，把绕的方向反过来就对了。感受到绕的时候手指要使点劲，绕得越多越费劲。答出弹力来自皮筋想缩回原样。

技术支持

装反方向这件事每组几乎都会遇到一次，这是好事，正说明他们摸到了「弹力带着轴转」这一层。机器帮不上手，只能让他们自己试。预设：有学生误以为绕得多就是力气大，跟拉多长没关系。请他一手绕一圈一手绕三圈，比一比哪只手指头更吃劲，那点吃劲就是皮筋被拉得更长了。

▍ 四、探索 3：三档，每档三次（13 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 75 页探索 3 与气泡，这是一个对比实验，我们要做好条件的控制。2. 带全班把条件列清。改的只有一个，缠绕圈数，分一圈、两圈、三圈。不改的有一串，同一辆车、同一根橡皮筋、同一块地面、同一个人松手、同一个起点。3. 出示同页两个气泡，让各组自己定起终点的判定方法。归成一句：车头放在起跑线上，车停稳以后车头所在的位置算终点。4. 各组量出跑道，用胶带贴起跑线，在地面上贴一条两米的纸带。5. 讲清记录。每档跑三次，量出车头走的距离填进记录单。再讲清教材那张气泡里的一句话，三次数据怎么变成一个数，可以取中间那次，也可以取最远那次，各组自己定，可一档里定了哪一种，三档都得用同一种，不能哪次好看用哪次。6. 讲清纸带贴法。红点一圈、绿点两圈、蓝点三圈，跑完一次就在纸带上贴一个点。7. 巡视。第 4 组绕到第三档时橡皮筋从挂钩上弹脱，还断了一根，换新皮筋以后让他们把三档全部重新测量一遍，因为新旧皮筋的弹力不一样，前两档的数不能再和这一档放在一张表里。第 6 组每次都换人松手，让他们固定一个人，其余三档不动重来。8. 全班纸带并排贴到黑板上。

学生活动

列条件，发现不改的那一串比改的那一个长得多。自己定起终点，量跑道、贴起跑线、贴纸带。三档各跑三次，量距离、判远近、贴圆点。橡皮筋断了那组把三档全部重新测量一遍。把纸带并排贴到黑板上。

技术支持

圆点这一手是本课最划算的技术，四组数据一眼能比。判读工具只数每档圆点落在哪一段、画三条分布带，不替学生下结论。预设：有学生误以为换了新橡皮筋就能接着往下做。请他把新旧两根皮筋并排拉一拉，问它们缩回去的力气一样大吗。

▍ 五、研讨：有没有组不支持这个结论（4 分钟）

教师活动

1. 第一问，橡皮筋在车轴上缠绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系？2. 紧接一句追问，所有小组的实验数据都支持这个结论吗？请各组看自己的纸带，不支持的举手，说清自己组是什么情况。3. 第二问，不同小组的数据有哪些相同和不同？如果有差异，造成差异的原因可能是什么？4. 逐条收：地面不一样、橡皮筋新旧不一样、绕的松紧不一样、松手有先后、车走歪了、车头位置看偏了。5. 第三问，驱动车轮转动的力来自哪里？除了重力和弹力，还有哪些力可以驱动小车？6. 逐条收：磁力可以让小车被吸过去或者被推开，风力可以吹动带帆的小车，电动机通电也能驱动车轮，往下流水也能推。7. 归一句写进笔记：橡皮筋绕得越多，被拉伸得越长，弹力越大，车走得越远；组与组不一样，多半是条件没管住。

学生活动

从纸带上读出圈数越多蓝点越远。有几组举手说自己的数据不支持，说出自己那组橡皮筋旧了、地面有缝。列差异原因。说出三条力，磁力、风力，还有电动机通电的力。把最后一句抄进笔记。

技术支持

第二句追问是全课的分量所在。学生为了交一份好看的结论，很容易把不合的数悄悄擦掉，这一问要把它们请回桌面上来。工具只画分布带，不判对错。预设：有学生误以为数据不支持就是实验做坏了。请他想一想，那一组的数据也是一次一次跑出来的，它告诉我们的可能是别的什么。

▍ 六、拓展：玉兔的车轮为什么不用橡胶（3 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 77 页拓展，普通小车的车轮上都装有轮胎，这样可以减小车身震动，而「玉兔」号月球车却没有安装轮胎。2. 各组用资料助手查它车轮的设计，取回带出处的短资料，记两条。3. 讲清两处原因。一是月面上没有空气，昼夜温差从零下一百八十摄氏度到一百二十多摄氏度，橡胶在这样的地方会变硬、变脆、裂开。二是月壤松软又带尖角，实心的轮子容易陷、容易被磨穿。4. 讲清它用的是什么。金属网做的轮子，网面能变形，压下去再弹起来，接触地面的地方铺得开，不容易陷，也筛得住松散的东西。5. 追问一句：这个轮子是哪一样东西在起作用，弹力还是重力？

学生活动

查资料，抄两条并写明出处。说出没有空气、温差太大，橡胶扛不住。发现金属网轮压下去还能弹回来，用的是弹性变形。答出是弹力，跟橡皮筋是同一件事。

技术支持

这一问把拓展拉回本课主线。学生容易把「金属」和「弹性」当成两回事，其实网面一轮一轮压下去再弹起来，用的正是本课学的那条定义。预设：有学生误以为金属是硬的、不会有弹力。请他按一按汽车轮胎上那圈钢丝，再想想弓箭的弓身是什么做的。

▍ 七、课堂小结：把皮筋松开（1 分钟）

教师活动

1. 各组把橡皮筋从车上取下来松开，平放收进材料盒，别让它一直绷着。2. 提一句：这一单元已经用过重力、弹力两种力来驱动小车，下一课要弄清楚力到底有多大，怎么量。3. 板上添一句，橡皮筋想缩回去，就把轴带着转。

学生活动

取下橡皮筋松开、平放收好。说出这一课弄明白了弹力的来路，绕得越多弹力越大跑得越远。

技术支持

橡皮筋一直绷着会松，下一课、第六课还要用，收的时候必须松开平放。

▍ 八、课堂评价（1 分钟）

教师活动

AI 积分结算，看四项：装置是否装对并能驱动小车、三档各三次有没有测全、记录单那三个空有没有填成一条因果链、研讨第一问有没有组敢说自己的数据不支持。积分不排名，只记本组这一次比上一次多了哪一项。

学生活动

看本组这一课的积分变化，说出自己补上了哪一项。

技术支持

积分只作为自己和自己比的凭据，不公布名次。

九、板书设计

　◆ 弹力：形状变了，它想变回去 　　　压橡胶垫 → 往回推 　　　拉橡皮筋 → 往回缩 　　　方向总跟被弄变形的方向反着  　◆ 一条链，中间那两环看不见 　　　绕的圈数越多 → 被拉伸得越长 → 弹力越大 → 车走得越远  　◆ 对比实验：只改一个 　　　改：缠绕圈数（1 圈 / 2 圈 / 3 圈） 　　　不改：同一辆车 同一根皮筋 同一块地面 同一个人松手 同一个起点  　◆ 起点和终点怎么算 　　　车头放在起跑线上，车停稳后车头所在的位置算终点  　◆ 数据不一样，多半是条件没管住 　　　地面不同　皮筋新旧　绕的松紧　松手先后　车走歪了  　◆ 玉兔的车轮：金属网　压下去还能弹回来