小学科学五上教科版《测量力的大小》AI赋能教学设计40分钟课时

一、课题基本信息

二、教材分析

这一课是第三单元的工具课。前两课用重力和弹力让车跑起来，比的都是远不远；这一课停下来，先弄清力到底有多大、拿什么量。手里没有一件量具，前面那些「力气大」「跑得远」就都是感觉。

第 78 页的题图是两队拔河。引导段说，有的物体很重，有的物体很轻，有时力很大，有时力很小，力的大小是可以测量的。聚焦一问把这一课和以前学过的测量串起来，我们测量过长度、质量、温度、速度，那么怎样测量力的大小呢。长度有尺子，质量有天平，温度有温度计，速度有力学里的秒表和卷尺，力有什么，这是本课的起点。

探索 1 是认结构，观察弹簧测力计的结构，回顾之前学习的弹力，想一想测力计各部分有什么作用。同页的结构图只标了五处，提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩。这五处不是五个名词，是一条链，手提着提环，挂钩上挂东西，弹簧被拉长，指针跟着往下走，刻度板上就露出一个数。学生要能把这条链说一遍，测力计才算认过。

第 79 页三句学生气泡把道理说全了。弹簧与橡皮筋的特点很像。拉力越大，弹簧伸得越长，指针示数也就越大。注意不能用力过大，超过测力计的测量范围。第一句是回想上一课，第二句是这一课的根，第三句是操作红线。

同页的资料给了单位，力的单位是牛顿，简称牛，用符号「N」表示，它是以英国著名物理学家牛顿的名字命名的。这个符号要和刻度板上的字对上，学生第一次看见刻度板上写着 0、1、2、3、4、5 加一个 N，常以为那个 N 是个什么标记。

探索 2 是测重力，用手拉一拉弹簧测力计，分别使指针指到 1N、2N、5N，感受弹簧带来的不同大小的力，再用它测量不同物体的轻重。先拉一拉再测，次序很重要，1 牛的力有多大，学生手上没有这个经验，量出来的数就只是一串数字。同页气泡又加了一层，最好先掂一掂，估测一下，看一看自己的估计准不准。

第 80 页的记录单只有三列，物体名称、估计的重力、实测的重力。估测与实测并排，是这一课最聪明的一处设计，它让每个学生留下自己的判断，也让误差看得见。

同页探索 3 换方向，水平拉动一个物体，测量拉动它的力至少是多少。竖直测的是重力，水平测的是拉动的力，两件事在测力计上做起来手感完全不一样。

研讨三问。第一问生活中哪些地方还用到弹力，这些弹力是怎么产生的。第二问如果将弹簧测力计中的弹簧换成橡皮筋，还可以用来测量力的大小吗。第二问是全课最锋利的一问，答案不是不能，而是量不准，原因在上一课刚做过的那件事上。第三问分析实验数据，我们还有什么发现，问的是估测和实测的差距有没有规律。

第 81 页拓展是「玉兔」号的重量。设计质量 137 千克，在地球上的重量约 1 343 牛，登上月球时质量未变而重量却大大减小，只有约 222 牛。这三个数摆在一起，把质量与重量这两件事分开了，也把第一课学过的月球重力只有地球六分之一落到了具体数上。同页气泡还专门说了一句，日常生活中对物体「重量」的描述用「千克」来表示，而在科学上重量是用「牛」表示的。这句话必须讲，否则学生一辈子分不清体重秤上那个数和科学课上那个数。

三、学情分析

学生用过尺子、温度计、天平，可力从来没有量过，问他一牛的力有多大，多数组会用手比划一个大概，说不出依据。

他们的卡点在读数和操作上：刻度板上的数不是随手读的，指针没归零、拉力歪了、视线斜着看，读出来都不一样，这几件事每一件都会让全组的数据偏掉一截。

思维上，学生容易把质量与重量当成一回事，觉得月球上东西变轻了就是变少了，这个错一直会带到拓展那三个数上，不点破就永远绕不出来。

兴趣上，掂一掂、估一估这一手最受欢迎，学生愿意先猜再测，可猜错了容易不好意思，所以要把估测当成一件正经事，估得准也要夸。

四、教学目标

• 科学观念：知道力有大小，力的大小可以用弹簧测力计测量。知道弹簧测力计由提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩组成，弹簧被拉得越长，指针示数越大。知道力的单位是牛顿，简称牛，用符号「N」表示。知道质量与重量不是一回事，同一个物体到了月球上质量不变、重量变小。
• 科学思维：能看着结构图把测力计的工作链说一遍，把弹簧的伸长和指针的示数连起来。能用估测与实测的差距判断自己的手感准不准，并找出差距的来源。能说清弹簧与橡皮筋的差别，讲出为什么换成橡皮筋就量不准。
• 探究实践：会检查测力计的零点和最大刻度，会用正确的方式拉、正确地读数。会先掂后测，测出几种物体的重力并填进记录单。会水平拉动一件物体，测出拉动它至少需要多大的力。
• 态度责任：知道用测力计之前先看量程，不硬拉、不超量程。知道读数要平视，不迁就自己想看到的数。对「玉兔」号在地球和月球上重量差这么多这件事产生具体的好奇。

五、教学重难点

教学重点：认全测力计的五处结构，会用它测竖直的重力和水平的拉力，并把估测和实测两个数都记下来。

教学难点：把「质量」和「重量」分开。学生的卡点在这里，他们说的变轻，既指东西变少了，也指秤上的数变小了，这两件事在他们嘴里是同一句话。

判断依据有三条。一是能不能说出测力计上那个 N 是什么意思，说不出，说明单位和刻度还没连上。二是研讨第二问能不能说出换成橡皮筋是量不准、不是不能量，只说不能，说明上一课的弹力还没接过来。三是拓展那三个数摆在面前，能不能说清 137 千克为什么不变、1 343 牛为什么变成 222 牛，说成在月球上质量变小了，说明这个坎没过。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《二十牛还是三十牛》、教师自制的"弹簧测力计"AI 虚拟实验（拖动挂钩上的拉力从 0 到 6 牛，弹簧伸长、指针移动、刻度读数同步显示，可切换到「换成橡皮筋」模式，看刻度变得不均匀、指针回不到零）、AI 辅助读数核对工具（拍照上传测力计指针位置，读出数值，与学生的记录对比，指出哪一次读偏了）、AI 资料助手（查月球上物体重量减小的原因，返回带出处的短资料）、投屏设备、小组积分榜、量程 5 牛的测力计 1 把（用于示范）、量程 2.5 牛的测力计 1 把（用于对比）、钩码 1 盒。

小组材料：弹簧测力计 2 把（量程 5 牛）、钩码 4 个（每个 50 克）、小车模型 1 辆、橡皮 1 块、铅笔袋 1 个、钥匙串 1 串、记录单 1 张、铅笔 1 支、直尺 1 把。

安全提示：拉测力计不许超过最大刻度，弹簧被拉过极限就回不去了。测力计不许当玩具吊人、吊书包、吊桌椅。挂钩锋利，递给同伴时勾口朝下。测力计用完把挂钩松开，别让它一直绷着。举高测重力时别举过头顶，挡住别人的视线容易撞到。

七、教学方法

观察解构法、示范操作法、估测实测对比法、实验测量法、AI 虚拟实验辅助探究、AI 辅助读数核对、AI 资料检索辅助。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：二十牛还是三十牛（4 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 78 页拔河图，问一句：这两队谁力气大，你怎么知道？2. 出示同页引导段，有的物体很重，有的物体很轻；有时力很大，有时力很小，力的大小是可以测量的。3. 出示聚焦一问：我们测量过长度、质量、温度、速度，那么怎样测量力的大小呢？4. 带全班回忆，长度用什么量，质量用什么量，温度用什么量。5. 播放 AI 制作的情境动画《二十牛还是三十牛》。6. 揭示课题：今天给力找一件量具。开启小组 AI 积分。

学生活动

说出拔河看谁被拉过去，可要说力气有多大就说不上来。回忆尺子量长度、天平量质量、温度计量温度，发现力还没有量具。看完情境动画发现两个人都在瞎报数。

技术支持

情境动画里两队拔完河，赢的那队说自己使了三十牛的力，输的那队说我们使了四十牛只是地滑。旁边一个同学问，你们怎么知道是三十牛和四十牛。两个人愣住了。片子停在空着的手上。预设：有学生说看谁赢就知道谁力气大。请他想一件事，赢的那队可能是人多，也可能是鞋底更涩，光看输赢分得出力气大小吗。

▍ 二、探索 1：认一件量具（10 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 78 页探索 1 与结构图，五处标注逐个认，提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩。2. 讲清这是一条链，手提着提环，挂钩上挂东西，东西往下坠，弹簧被拉长，指针跟着走，刻度板上露出一个数。请一名学生照这条链说一遍。3. 出示教材第 79 页资料，力的单位是牛顿，简称牛，用符号「N」表示。指出刻度板上那个 N 就写在数字后面。4. 讲清使用前必看的三样。先看最大刻度是多少牛，这把是 5 牛；再看每一小格代表多少牛；最后看指针是不是正对着零，不指零就换一把，学校这种简易测力计调不了零，硬归零反而读数更偏。5. 讲清怎么拉怎么读。拉的方向要顺着弹簧的方向，不许歪着拉、不许让指针蹭着壳子；读数时眼睛要正对着指针，从侧上方看过去会读偏。6. 传下量程 2.5 牛的那把，让学生比一比两把的刻度有什么不同。7. 问一句：为什么刻度板上那些格子的宽窄是一样的？8. 归到位：弹簧拉得多长，指针走多远，一格一格是均匀的，所以能拿它当尺子。

学生活动

认五处结构，照链说一遍。找到刻度板上的 N。检查自己那把测力计的零点和最大刻度。比出两把测力计每一小格代表的牛数不一样。答出格子的宽窄一样，说明弹簧伸长跟拉力是匀着来的。用手拉一拉，使指针到 1 牛、2 牛、5 牛，感受这三个力有多大。

技术支持

读数这一关机器替不了手，可歪拉和斜看这两件事学生自己看不见。演示一把歪着拉，让全班看指针怎么蹭壳、读数怎么偏。预设：有学生误以为指针指到哪就是多少牛。请他看两把量程不同的测力计，同样的指针位置，读数一样吗。

▍ 三、探索 2：先掂一掂，再挂上去（10 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 79 页探索 2 与气泡，最好先掂一掂，估测一下，看一看自己的估计准不准。2. 讲清参照。一个 50 克的钩码挂上去大约是 0.5 牛，先把这个手感记住，掂别的东西才有比头。3. 各组把四样东西掂一遍，把估的数填进记录单第二列，填完就不许改。4. 逐样挂上去测，读数、填进第三列。5. 讲清竖直测的三处细节。测力计要竖直提住，东西静止不动的时候读，指针稳定了再看。6. 各组报一组估测与实测的对比。7. 巡视。第 3 组为了看清刻度，把测力计举得老高、眼睛从下往上斜着看，读数比别组大了 0.2 牛，让他们把测力计放低、眼睛与指针齐平，这一样重新测量一遍。第 6 组把测力计拉过了 5 牛，弹簧被拉过极限，指针回不到零，让他们换一把，换好以后这一样重新测量一遍，并且每次测之前先看一眼零点。8. 拍照上传读数，工具核对指针位置与记录的数对不对。

学生活动

先记住一个钩码 0.5 牛的手感，再掂四样东西估数。估完不许改。一样一样挂上去测，静止了才读。发现自己估的数普遍偏大。举高的那组放低重读一次。被拉过极限的那组换一把，换好把这一样重新测量一遍，之后每次先看零。

技术支持

估完不许改这一条要守住，估测的价值全在它留下了一个没被改过的判断。读数核对工具只指出哪一次的数和指针位置对不上，不替学生报数。预设：有学生误以为估得越接近越聪明。请他想一想，估测要的就是它不准，不准才知道自己的手感差在哪儿。

▍ 四、探索 3：换个方向，测拉力（6 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 80 页探索 3，水平拉动一个物体，测量拉动它的力至少是多少。2. 讲清做法。挂钩勾住小车前端的环，一只手按住测力计保持水平，另一只手慢慢加力，拉到车刚刚动起来，再平稳地拖着它走一小段，这时候读数才稳。3. 提醒一句：猛地一拉读数会窜上去，忽快忽慢读数会跳，这两种数都不算。4. 各组拉小车、拉铅笔袋，各测两次，两次差得多就再测一次。5. 追问一句：竖直提着它和水平拉着它，两个数为什么不一样？6. 归到位：竖直测的是它被地球往下拉的那份力，水平拉的是让它动起来要克服的那些阻碍，两件事不是一回事，可都是用同一件量具量出来的。

学生活动

勾住小车，慢慢加力，拉到刚动、再平稳拖一段，读数。测两样东西各两次。发现猛地一拉的数比慢慢拉大。答出竖直和水平量的不是同一件事。

技术支持

水平拉这一关的手感最难，学生一上手就是猛拽。教师要在讲台上慢动作示范一次，让「慢慢加、稳稳拖」这六个字有画面。预设：有学生误以为两个方向的数应该一样。请他看竖直时那份力是谁给的，水平时又是谁在挡着车。

▍ 五、研讨：换成橡皮筋还能测吗（4 分钟）

教师活动

1. 第一问，生活中哪些地方还用到弹力？这些弹力是怎么产生的？2. 逐条收：自行车坐垫下的弹簧、圆珠笔里的弹簧、床垫、弓箭、跳水板、汽车减震，都是先被压变形或被拉变形，再往回弹。3. 第二问，如果将弹簧测力计中的弹簧换成橡皮筋，还可以用来测量力的大小吗？4. 先请学生说，再打开虚拟实验切到橡皮筋模式，让全班看刻度变得不均匀、指针回不到零。5. 讲清这一处：不是不能测，是量不准。弹簧在能恢复原样的范围里，拉多长跟用多大力是匀着来的，所以格子能画得一样宽；橡皮筋拉长了截面积会变细，越拉越省劲，伸长跟力不成正比，格子就没法画匀，而且用上几次它自己也变松了，回不到原来的长度。6. 第三问，分析实验数据，我们还有什么发现？引导看估测与实测的差距，多数人估得偏大还是偏小。

学生活动

列举生活里的弹力，说出它们都是先变了形再往回弹。多数人认为换成橡皮筋不能测。看了虚拟实验才发现指针回不到零、格子也宽窄不一。有人想到上一课用过的橡皮筋，越用越松。说出自己组估的数偏大。

技术支持

这一问的价值在把上一课的橡皮筋调回来做反面参照。学生刚在橡皮筋上量过距离，这一课就要知道它不是一把好尺子，原因还是那条看不见的弹性。虚拟实验的橡皮筋模式是全书唯一能看见「刻度不均」的地方。预设：有学生误以为橡皮筋和弹簧差不多、换上就行。请他看指针，测完以后它停在哪儿。

▍ 六、拓展：同一辆车，两个数（4 分钟）

教师活动

1. 出示教材第 81 页拓展，念一遍三个数。设计质量 137 千克，地球上重量约 1 343 牛，月球上只有约 222 牛。2. 追问一句：同一个东西，一会儿 1 343 牛，一会儿 222 牛，它到底有没有变少？3. 讲清这一处：车身里的东西一件都没少，质量 137 千克一直没变；变的是地球和月球把它往下拉的力气。月球上的重力只有地球的六分之一左右，1 343 除以 6 大约是 224 牛，教材上写的是 222 牛，差这 2 牛是因为月球重力比地球的六分之一还略小一点，六分之一只是个粗算。4. 出示同页那句气泡，日常生活中对物体重量的描述用千克表示，而在科学上重量是用牛表示的。5. 各组用资料助手查月球上重量减小的原因，记两条并写明出处。6. 追问一句：以后你说自己体重多少，该说千克还是牛？

学生活动

看见三个数，多数人第一反应是东西变轻了、变少了。听完才明白质量没变、被往下拉的力变小了。动手除一次，1 343 除以 6 得 223.8，大约 224 牛，和教材的 222 牛差 2 牛，明白六分之一是个约数。查资料，记下两条。说体重该说千克，说重量该说牛。

技术支持

三个数摆在一起才看得出区别，光讲概念讲不动。这一处必须让学生自己动手除一次，除出来 223.8，再对上教材的 222，那 2 牛的差正好说明「约六分之一」是个约数，不是精确的六分之一。预设：有学生误以为月球上东西的质量变小了。请他想一件事，137 千克的东西到了月球上，它还是那么多铁和那么多零件吗。

▍ 七、课堂小结：把挂钩松开（1 分钟）

教师活动

1. 各组把钩码收盒、测力计挂钩松开、平放收好。2. 提一句：这一课我们给力找到了量具，下一课要用它量一量小车跑起来时遇上的那份阻碍。3. 板上添一句，力有大小，可以量，单位是牛。

学生活动

收钩码、松开挂钩、平放测力计。说出这一课认了测力计、会读刻度、知道重量和质量不是一回事。

技术支持

测力计一直绷着弹簧会松，下一课、第六课还要用，收的时候必须松开。

▍ 八、课堂评价（1 分钟）

教师活动

AI 积分结算，看四项：测力计使用前是否看过零点和量程、读数时眼睛是否与指针齐平、记录单估测与实测是否都填了、研讨第二问能否说清换成橡皮筋是量不准。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

　◆ 弹簧测力计的五处 　　　提环 → 弹簧 → 指针 → 刻度板 → 挂钩  　◆ 工作那条链 　　　挂上东西 → 弹簧被拉长 → 指针往下走 → 刻度板露出一个数 　　　拉力越大，弹簧伸得越长，示数越大  　◆ 用之前看三样 　　　最大刻度（量程）　每一小格多少牛　指针是不是对着零 　　　拉要顺着弹簧的方向　读要眼睛正对指针  　◆ 单位：牛顿，简称牛，符号 N 　　　一个 50 克的钩码　约 0.5 牛  　◆ 换成橡皮筋行不行 　　　不是不能测，是量不准 　　　弹簧：伸长跟力匀着来，格子一样宽 　　　橡皮筋：越拉越省劲，伸长不匀；用几次就松，回不到原长  　◆ 质量不变，重量变 　　　玉兔号　137 千克　地球上 1 343 牛　月球上约 222 牛 　　　1 343 ÷ 6 ≈ 224，「约六分之一」是粗算