第7课 运动与设计
（一）背景和目标
前面两课研究了摩擦力及其大小，这一课将研究摩擦力的利与害，还要研究根据需要怎样增加有益摩擦和减少有害摩擦的问题。本课研究的课题侧重于科学、技术与社会。本课有三个活动。
第一，认识摩擦力的利和害。教科书列举了一些事情引导学生分析摩擦力在什么时候有用，在什么时候有害。
第二，讨论这样的设计为了什么。摩擦力有利又有害，人们在设计与运动有关的物品时为了趋利避害，总是想办法增大或减小摩擦力。这个活动就是引导学生分析有关设计。以上两个活动将为下面学生的独立研究打下基础。
第三，寻找自行车上的“好设计”。这个活动具有兴趣性、综合性、开放性，是让学生在真实的情景中运用所学知识，是前两个活动的深化。
科学概念
●摩擦力对我们有时是有用的，有时是有害的。
●在工作时有时需要增大摩擦力，有时需要减小摩擦力。
过程与方法
●应用已有知识和经验对摩擦力有益还是有害作出自己的判断和解释。
●找出自行车上增加或减少摩擦力的设计并作出自己的解释。
情感、态度、价值观
●意识到从不同方面分析一个问题是必要的。
●形成用科学知识分析日常事物，勤思考、大胆解释的态度。
（二）教学准备
教师自己准备：有关的图片或影像资料。
为小组准备：自行车实物（学生自己骑行的）或儿童车实物。
（三）教科书说明
本课开始，指出运动总是有摩擦力伴随着，接着提出问题：摩擦力对于我们有害还是有利？这个问题已经暗含着衡量害与利的标准，这就是我们的需要。
第一部分：摩擦力的利和害
教科书列举了一些事情引导学生分析摩擦力什么时候是有用的，什么时候是有害的，从正反两个方面看待摩擦力的作用。插图提示，我们走路、汽车行驶摩擦力太小了要打滑，这时摩擦力是有利的。机器运转，部件相互摩擦而磨损，这里的摩擦力是有害的。小孩蹬滑板车玩，摩擦力对滑板车前进有阻碍作用，这里的摩擦力是有害的，但人能稳稳地站在滑板车上，靠的是鞋子和车板间的摩擦力，这里的摩擦力又是有利的。
第二部分：这样的设计为了什么
设计者的设计意图是能够通过观察物品分析出来的。鞋底做花纹、汽车轮胎做花纹和挂铁链是为了使运动物体接触面更粗糙，增大摩擦力。旱冰鞋安滚轮，改滑动为滚动是为了减少摩擦力。在教学中要再举出一些例子来供讨论。
第三部分：寻找自行车上的“好设计”
教科书首先指出技术人员对自行车是作了精心设计的，然后要求学生找一找有哪些好的设计。教科书通过卡通向学生作了三点提示。观察点是“与运动密切有关的部件”；分析可从两方面进行，一方面是需要摩擦力的地方，一方面是不需要摩擦力的地方。还用插图列举了应观察的部位。学生按这些指导寻找，一定能找到不少好的设计。
这部分的活动，不要求学生一定要找到多少项好的设计，能意识到人们对自行车作了精心设计，能找到一些设计好的地方就达到教学目标了。
（四）教学建议
1.关于摩擦力的利与害，增与减
（1）学生认识摩擦力对一般物体是有利还是有害是比较容易的。但是对于汽车这样轮驱动的车辆的摩擦力的认识就比较困难了。车轴处的摩擦力会阻碍车轮的转动，是有害的；刹车处的摩擦力是需要的，是有利的，这两点学生容易认识。可是车轮与地面的摩擦力有害还是有利，学生就不清楚了。
（2）本单元的探究活动以小车为载体，所以教学中学生可能有兴趣探讨这个问题。对这个问题的理解可以看后面的参考资料，但不能照那样给学生讲。教师只需要提出这样的问题让学生讨论就可以了：“车轮与地面之间没有了摩擦力，情况会怎样？”学生通过研讨可以认识到，汽车启动和运动离不开轮子与地面的摩擦力，汽车要迅速停下来，也离不开轮子与地面的摩擦力。
（3）让学生课后阅读资料库《世界没有了摩擦力》一文，并要求他们接着往下写。
（4）在“这样的设计为了什么”部分，还可以让学生观察比较一些花纹大小深浅不同的鞋底，如皮鞋、普通胶鞋、旅游鞋、运动鞋的鞋底，最好还有一次性的纸拖鞋。提问，这些鞋子花纹为什么做得不一样？
2.寻找自行车上的“好设计”
（1）教学时，可以要求学生按照教科书上的提示进行。先找出自行车上与运动关系最密切的部件。然后按照自己找出的这些部件的部位，一个一个分析：需不需要摩擦力，有什么设计特征、这样的设计与需要是一致的吗。
（2）启发学生自己设计一张记录表，记录下自己的研究。找出与运动关系最密切的部件后把这些部件分成两类：增加摩擦力的和减少摩擦力的。后边记录增加或减少的方法。
（3）这个活动最好能够分小组进行，可以让每个学生充分参与，相互启发。教师可以以平等身份参与小组讨论并适时提供帮助。活动前要强调注意安全，绝不要快速转动轮子。
全班一起在教室里寻找自行车上的“好设计”也是可以的。
（4）自行车上与运动关系最密切的部件主要是指前后轮子、后轮轴上的小齿轮、链条、中轴大链盘、脚蹬、刹车等。
需要摩擦力的地方主要有前后轮胎、脚蹬子表面、刹车橡皮。增加摩擦力的方法，前二者用做花纹的方法使表面粗糙，后者用增加压力的方法。
不需要摩擦力的地方主要有前轴、中轴、后轴、脚蹬子轴，大小齿轮与链条。减少摩擦力的方法是安滚珠，加润滑油。
自行车上还有一些地方与研究有关，如车把把手做花纹增大了摩擦力等，只要学生说得对就应给予肯定。
（5）我们的教学目的不是要找尽自行车上好的设计，根据时间适时中止是可以的。最后，可以告诉学生，自行车最初是一个看守树林的工人在1817年发明的，那时自行车全是木头做的，没有脚蹬和链条，靠双脚轮换蹬地前进。后来经过不知多少人的不断改进才成现在这个样子。现在自行车遍及全世界，给人们带来极大方便。通过这件事情让学生感受一下发明和技术改进给我们带来的巨大好处。