一、导入
同学们喜欢玩玩具吗？（出示风车玩具）这是什么呀？（风车）大家再熟悉不过了，风一吹风车就能转。今天我还带来一个自己制作的风车玩具，但是我这个风车呀不用风吹也照样能转。你信吗？注意观察，奇迹就要发生了。（转动齿轮让风车转动）想不想知道其中的奥秘到底在哪里？（反过来看后面的齿轮）看来齿轮在里面发挥了重要的作用，到底齿轮有什么作用呢？今天我们就来研究齿轮的作用。（板书课题：齿轮）
二、探究新知
１、认识齿轮
今天我也带来一些齿轮请大家看大屏幕，仔细观察这些齿轮有什么共同特点？（圆的、周围有齿）生活中我们把这种边缘有齿，能转动的轮子叫做齿轮。你知道中间的孔是怎么用吗？（拿起泡沫塑料和一根轴演示）如果我想把齿轮固定在这个位置，把轴穿过齿轮中间的孔，这样就固定好了。
２、让齿轮转起来
老师给你几个齿轮你能把它们固定好吗？再试试能不能让所有的齿轮一起合作转动起来？
小组活动。
玩完了吗？是不是所有的齿轮都可以组合在一块转动？有没有不行的？（有），齿的距离大小分隔一样才能一起转，（出示不同的那个齿轮）那这个行不行？能组合在一块吗？（不能）同学们的这个发现很重要。齿轮的齿只有互相咬合起来才可以运动起来。
（活动一）
通过刚才的活动我们知道齿轮的齿只有互相咬合才可以运动。那我们就让这两个齿轮咬合在一起，这样就能转动了。当他们一起转动时，你还会有什么发现呢？仔细观察，把你的发现写下来。在这里老师也给大家提一点建议（课件出示）小组分工合作，认真观察，及时交流，并把记录填写下来。
小组实验。
完成的小组快速坐好。刚才在实验过程中我发现同学们能把发现的及时记下来这是一个很好的习惯，而且大家分工合作做得非常好，现在咱们来交流一下，把你的发现与其他小组的同学说一说。
（１）一个齿轮转另一个齿轮也转。
师：哪个小组先来说说你们组的发现？
生：转动一个，另外一个也转。
师：老师将齿轮标号１、２，你的意思是转动齿轮１，生说齿轮２也转动
师：老师也试试，果真如此，我们把力量施加给齿轮１，齿轮２转动的力量从哪里来呢？谁来说说你的看法。
换句话说，我们把力量传给齿轮1→2，是这样吗？
师：那根据刚才的分析，谁来说说齿轮有什么作用呢？
生：概括齿轮作用：传力
师：如果转动２，那么齿轮１也转动。
生：转动其中任何一个其他齿轮都转。
（２）一个齿轮顺时针转动另一个齿轮逆时针转动。
师：齿轮还有其他作用吗？哪个小组再来说说你们地发现。
生：转动的方向不一样，
师：谁和谁的转动方向不一样？你能具体的说说吗？
师：要想让齿轮１顺时针转动，和它咬合在一起的齿轮２就会（生：逆时针转），要让齿轮１逆时针转动，齿轮２就会（生：顺时针转）
换句话，齿轮２的转动方向靠齿轮１的转动方向来改变。
师：谁再来给齿轮的这个作用起个名。
生：改变转动方向
（3）大齿轮转的慢，小齿轮转的快
师：来，哪个小组再来说说你们观察到得现象？
生：大齿轮转的`慢，小齿轮转的快。
师：同意他的观点吗？
师：其实大小齿轮组合时总是小齿轮转得快，大齿轮转的慢，你觉得和这两种齿轮的什么有关呢？
生：大小。
师：对，大小齿轮的齿数是不同的。通常齿轮转的圈数少我们就说它转的慢，齿轮转动圈数多我们就说它转得快。那么大小齿轮组合转动时，齿数和圈数到底有什么关系呢？科学课还得用准确的数据来说话才更有说服力。我们再利用这两个齿轮进一步研究研究。
小组再研究、汇报。
师：那老师可要考考你了。老师这有个齿轮，老师想让它转的快一点，你觉得我们可以找个什么样的齿轮来带动它，为什么？那要让它转的慢点呢？
师：也就是说，我们可以利用大小不同的齿轮来改变齿轮的转动速度，谁来给齿轮的这个作用起个名儿？
生：改变转动速度。
师：经过大家的努力，认真观察分析总结，原来齿轮具有这样的作用：传力、改变转动方向、改变转动速度。其实在齿轮转动时，在传递力的同时方向、速度就会发生改变。
（活动二）
刚才我们用2个齿轮研究了它的3个作用，真了不起。想不想再玩更多的齿轮，看看它们转起来是什么样的，转动起来后仔细观察，看还会发现什么？（打开材料包2）
（1）传递力
师：在传递力方面你有什么新发现？
生：把齿轮一字摆开的咬合在一起，只要转动一个齿轮，咬合在一起的齿轮都会转动起来。
师：现在是４个齿轮，如果给你更多齿轮呢？
生：所有的齿轮都会转动起来。
师：你有没有遇到不能转动的情况？
生：有三个齿轮不是一字摆开而是互相咬合就转不动。
师：那为什么这样组合就不能转动呢？谁能解释原因？
生：相互咬合的齿轮转动方向必须是相反的，三个齿轮互相咬合时其中两个齿轮转动方向相同，所以没法转动。
师：所以，在组合齿轮时一定要注意两两组合，如果出现三个齿轮互相咬合的情况就不能正常工作了。
（２）改变方向
平面上转动方向的规律
师：你发现了齿轮的转动方向有什么规律？
生：我发现第一个齿轮顺时针转动第三个齿轮顺时针转动，第二个齿轮逆时针转动第四个齿轮逆时针转动。
师：你再看１和２，２和３，３和４呢，方向是怎样的？
生：相邻的齿轮转动方向相反。
师：都同意吗？那老师可要考考你了，再加第五个齿轮，什么转动方向？
生：顺时针转动
师：再加第六个齿轮呢
生：逆时针转动。
师：同学们发现了吗？如果我想让它们的方向改变，只需要改变什么就能改变方向？
生：改变齿轮的数量。
水平方向的转动变竖直方向的转动
师：老师发现同学们已经有了新奇的发现，如果你还想有更多的发现可以到老师这领一张探究提示卡，继续探究。
师：说说有什么发现？
师：这样组合的齿轮什么也发生改变？
生：转动方向
师：其实生活中这种平面的齿轮组合成立体的齿轮，就可以把力传递到任何一个位置。
三、生活中的实际应用
通过学习我们发现齿轮的作用真不小。实际上我们生活中有很多物品都用到齿轮，应用了齿轮的一个或多个作用？你在生活中的哪些地方见到过？它们主要应用了齿轮的哪个作用？（自行车、削笔刀、修正带）（变速自行车：在这里齿轮主要起了一个什么作用，改变速度；录音机：在这里齿轮主要起了一个什么作用，改变方向，传递力；）。你再回过头来看看我们的这个风车玩具，你能不能用今天学到的知识来解释解释风车为什么能同时转动，而且向不同的方向转动的速度不一样？
四、课后拓展
这是老师利用生活中的齿轮自己设计的一个玩具，你能不能用今天学到的知识也设计一个利用齿轮做的玩具或小制作，咱看哪个同学设计的新奇设计的有趣。