第14课  拧螺丝的学问
1.教学内容
轮轴从杠杆转化而来，研究的内容从剪刀、螺丝刀、跷跷板变成了用钥匙拧开的门锁、门把手、提水的辘轳、内六角扳手，具有了别样的形态和使用方法。本课教学内容分四部分。
第一部分，介绍轮轴的结构。教材先选择生活中最常见的螺丝刀和方向盘，引导学生认识轮轴的结构，说明轮轴的存在。在此基础上，通过具体事例辨析轮轴的两个部分，让学生寻削笔器、门把手、水龙头哪部分是轮，哪部分是轴，将学生的视角从物体导向具体部位。
第二部分，研究轮轴在什么情况下更省力。引导学生分两个步骤进行实验，即：在轴上钩码不变的情况下，在轮上挂几个钩码可以使轮轴保持平衡;换更大的轮后，所挂钩码的个数是否有变化，使学生懂得在轮上用力省力，还是在轴上用力省力。
第三部分，认识各种各样的轮轴。观察多种轮轴及其使用的相关图片，分析其使用原理，懂得如何使用这些轮轴。
第四部分，了解科学史。阅读《天工开物》中关于轮轴的记载，了解使用轮轴工具的历史，且有些目前还在使用，说明这些发明创造推动了技术和社会的发展。
2.教学目标
在比较中认识轮轴装置的结构特点。
通过实验，发现施加在轮上和轴上的力的不同作用效果。
了解轮轴在生活中的应用并能分析出其原理。
知道轮轴的应用对生产发展的价值。
3.重点与难点
重点：研究轮轴在什么情况下更省力。
难点：分析在轴上用力的轮轴的好处。
4.教学准备
教师材料：使用轮轴的图片或视频。
学生分组材料：螺丝刀手柄、螺丝刀、内六角螺丝、内六角扳手、木板(含配套内六角螺丝孔一个)、轮轴实验装置、竹蜻蜓。
教学过程
一、导入新课
上一课通过学习，我们认识了简单的机械——杠杆，知道杠杆是一种用来撬动重物的装置，它包括一个支点和一根能绕支点转动的硬棒。
出示课本38页杠杆的组成示意图，引导学生回顾上节课的学习内容。
今天这节课，我们来学习第14课。
板书课题：14.拧螺丝的学问
二、学习新课
活动1：认识轮轴
出示汽车方向盘，引导学生观察汽车方向盘，想一想司机开车的时候是怎样操作方向盘的？
预设：
司机开车的时候只要转动方向盘的轮子，方向盘轮子的转动就会带动方向盘中间轴的转动。
出示课本41有关轮轴的概念文字：
像螺丝刀、汽车方向盘这样,轮和轴固定在一起,轮转动时轴也跟着转动的装置叫作轮轴。
学生认真朗读这段文字，初步了解轮轴的概念和轮轴的特点。
教师讲解：轮轴的概念涉及三个要素:1轮大轴小;2轮与轴固定在一起,两者同时转动;3有外力作用在轮或轴上,使其转动,从而克服对应轴或轮的旋转阻力转动。
出示课本41上面两幅图片，学生观察这两幅图片，了解螺丝刀和方向盘上的轮和轴分别是什么？
预设：
螺丝刀把手是轮，插在螺丝刀的中间部分是轴。
方向盘外面的大圆是轮，中间的是轴。
除了螺丝刀和方向盘之外，生活中还有哪些具有轮轴装置的物品呢？
汽车绞盘
出示课本41页中间的三幅插图，学生认真观察削笔器、门把手、水龙头这三种生活中常见的物品，想一想这些物品中哪一部分是轮？哪一部分是轴？
预设：
图片1，削笔器。摇柄是轮,铅笔对面的螺母是轴。
图片2，球型把手是轮,锁芯是轴。
图片3，水龙头。兰花龙头是轮,阀门芯是轴。
除了书上列举的这些含有轮轴装置的物品之外，同学们还知道生活中还有哪些含有轮轴装置的物品呢？在这些物品中，哪一部分是轮？哪一部分是轴？
全班交流讨论，预设：
辘轳、绞盘、石磨、汽车的驾驶盘、扳手、手摇卷扬机、自来水龙头的扭柄、学校教室门的旋转把手、自行车车把等。
活动2：探讨轮轴的作用
出示课本41页下面两幅图，教师引导：在日常生活中，我们有时候像图1一样去拧螺丝，有时候我们像图2一样去拧螺丝，请大家比较这两种拧螺丝的方法，用力情况有什么不一样呢？
学生观察这两种图片，思考用这两种螺丝刀拧螺丝时的用力情况。
全班交流，预设：
图片1,用无柄螺丝刀,是在轴上用力,费力。
图片2,用有柄螺丝刀,是在轮上用力,省力。
教师引导：由此看来，轮轴有的时候是省力的，有的时候是不省力的。那么轮轴在什么情况下更省力呢？下面我们来探讨一下。
活动3：研究轮轴在什么情况下更省力
出示课本42页上面的两幅图片，学生观察这两幅图片，并读一读旁边的文字，初步了解本次实验所需的材料、方法步骤及注意点。
全班交流
实验材料：轮轴装置、钩码。
实验方法：
1.在轴上挂一定数量的钩码。
2.观察在轮上挂多少个钩码,才能使轮轴平衡。
3.保持轴上钩码个数不变,换更大的轮,重复实验步骤2。
学生分小组活动，小组成员互相协作，完成实验，并且思考实验结论。
全班交流
当轮轴平衡时，在轴和轮上所挂钩码的个数相同吗？
轮轴平衡时,在轮上悬挂的钩码少,在轴上悬挂的钩码多。
换一个更大的轮后，所挂钩码的个数有变化吗？
轮越大,悬挂的钩码越少,轮轴也越省力。省力表现为在大轮上以数量较少的钩码来平衡小轮上数量较多的钩码。
想一想是在轮上用力省力，还是在轴上用力省力？
钩码数量的多少,表示用力的大小。在轮上用力更省力。
轮轴在什么情况下更省力呢？我们可以得出什么实验结论？
轮轴的基本组成是轮和轴,大轮为轮,小轮为轴。一般动力作用在轮上时省力；动力作用在轴上时费力。
活动4：探究内六角扳手的省力方法
出示内六角扳手，引导学生观察内六角扳手，了解内六角扳手的作用。
内六角扳手通过扭矩施加对螺丝的作用力，大大降低了使用者的用力强度，是工业制造业中不可或缺的得力工具。
内六角扳手也是一种轮轴工具，出示课本42页右下方的一幅图片，观察这幅图片，想一想内六角扳手哪一部分是轮？哪一部分是轴？
预设：
内六角扳手有长柄和短柄，长柄和短柄都可以作为轮，也都可以作为轴。把长柄作为轮,短柄就是轴，反过来，把短柄作为轮,长柄就是轴。
我们平时在使用内六角扳手的时候，怎样做才能更省力呢？为什么？
预设：
把长柄作为轮,把短柄作为轴,转动长柄拧螺丝,更省力。因为手柄好比轮轴上的轮,扳手与螺丝的接触面好比轴,由于轴不变,轮越大就越省力。
活动4：轮上用力的轮轴和轴上用力的轮轴
出示课本43页上面的4幅插图，学生观察这4幅插图，想一想在使用图中的各种用具时，哪些是在轮上用力？哪些是在轴上用力？