BricQ 趣动套装

滑雪坡道

该到滑雪坡道上参加比赛了!从滑雪新手成为专业选手需要什么?

30-45分钟
中级
6-8 年级
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课前准备

  • 查看在线学生学习材料。上课期间可使用投影仪与学生分享此材料。
  • 请确保在前面的课程中已介绍牛顿第二运动定律。
  • 请考虑所有学生的能力水平和背景。进行分层化教学,让每个学生都可以参与其中。有关建议,请参阅下面的分层教学部分。

参与

(全班,5 分钟)

  • 请在此处观看学生学习视频,也可通过在线学生学习材料获得视频链接。
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  • 围绕影响滑雪者在滑雪坡道上运动的力展开一次快速讨论。
  • 可以提出如下问题:
    • 哪种力使滑雪者滑下坡道?(重力)
    • 重量如何影响滑雪者的运动?(重量越大,动量越大。)
  • 告诉学生,他们将搭建一个向下的滑雪坡道模型。
  • 向每组分发一套套装。

探究

(小组,30 分钟)

  • 让学生两人一组合作搭建滑雪坡道模型。告诉他们轮流进行搭建,一位寻找积木,另一位进行搭建,每个步骤完成后交换角色。
  • 可从下面的提示部分找到搭建方面的帮助。
  • 让所有人在 20 分钟后停止搭建。此刻,他们至少应该已经搭建好滑雪者和带有测量角度工具的坡道(直到第 45 页第 23 步)。如果时间允许,他们可以稍后添加气动系统。
  • 告诉学生找到一个至少 1 米长的光滑表面,并将模型放置在一端。
  • 演示如何确保滑雪者能够进行公平测试。你可以将其称为惯性参照系。
  • 提问:如果你在时速 500 英里(约时速 800 公里)的飞机上做这个实验,结果会一样吗?(一样。尽管在教室里我们感觉自己静止不动,但地球正在以接近 1000 英里/小时(约 1600 公里/小时)的速度旋转。如果你的惯性参照系是这个房间,那么模型移动很缓慢。但如果你的惯性参照系是太阳,那么它将移动得超快)。

实验 1:

  • 要求学生将滑雪坡道的角度设置为 20 度,然后一次下滑一名滑雪者。
  • 告诉他们测量每个滑雪者所滑行的距离,并将其记录在学生学习单或科学笔记本上。最好是每个滑雪者滑三次或三次以上,并计算他们每人的平均滑行距离。
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解释

(全班,5 分钟)

  • 召集学生一起分享他们所搭建的模型。
  • 可以提出如下问题:
    • 为什么较重的滑雪者滑得最远?(较重的滑雪者具有较大的质量,所以它具有较大的动量,会滑得更远。)
    • 如果你从较重的滑雪者身上取下滑雪板会发生什么?
  • 让学生聚拢在其中一个模型周围,演示没有滑雪板的滑雪者将会滑行较短的距离。(弧形的滑雪板与矩形角会影响滑雪者的滑行距离,前者会减少滑雪者从坡道底部滑出时的摩擦。)

实验 2:

  • 现在让学生将滑雪坡道的角度设置为 30 度,并预测每个滑雪者会滑到哪里。他们可以通过在量尺旁边放置不同颜色的积木来进行这个实验。
  • 要求他们将每个滑雪者滑下坡道,并查看自己的预测是否正确。告诉他们计算每个滑雪者的平均滑行距离,就像在上一个实验中所做的那样。提醒他们在学生学习单或科学笔记本上记录距离。
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拓展

(全班,5 分钟)

  • 召集学生一起回顾并讨论他们的实验结果。
  • 可以提出如下问题:
    • 更改斜坡高度时,你从滑雪者的运动中发现了什么规律(斜坡的角度越大,滑雪者滑得越远)。
    • 你能预测接下来会发生什么吗?
  • 如果时间允许,鼓励学生在科学笔记本中用自己的话来描述这一现象。
  • 为学生留出一些时间拆解模型,将积木分类放回托盘,并清理工作台。

评估

(贯穿整节课)

  • 鼓励学生在模型搭建过程中探索其运动方式。
    • 他们可以使用手动曲柄控制的气动泵改变斜坡角度?
  • 为每位学生的课堂表现提供反馈。
  • 让学生进行自我评估。
  • 可借助所提供的评价量表来简化此环节。

观察检查清单

  • 评估学生描述以下内容的熟练程度:力越大对物体运动状态的改变越显著。
  • 可根据教学需要设定评估等级。例如:
    1. 需要额外帮助
    2. 能够独立工作
    3. 能够教别人

自我评估

  • 让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木:
    • 绿色:借助一些帮助,我能够描述更大的动量如何导致运动状态产生更大改变。
    • 蓝色:我能够描述更大的动量如何导致运动状态产生更大改变。
    • 紫色:我能够解释更大动量如何以及为什么导致运动状态产生更大改变。

同伴反馈

  • 鼓励学生通过下列方式评估他们的同伴:
    • 使用上述积木标准进行相互评分
    • 表达他们的观点并给予建设性反馈
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提示

搭建要诀

  • 学生需要用胶带标记起跑线位置,或者借助工作台或地板上的标记将模型排成一行,确保每次测试时滑雪坡道都位于相同的位置。
  • 让每个滑雪者下滑时,学生应将其放置在滑雪坡道的顶部,然后释放。由于模型的长度不同,所以学生应测量从斜坡顶部到每个滑雪者停止点的距离。

分层教学

可通过如下方式简化本节课:

  • 让学生从两个不同的角度探索一个滑雪者的运动

可通过下列方式增加难度:

  • 让学生在不同的表面上再次进行实验(例如,在滑雪坡道前放一大张纸)
    • 提出额外的挑战,让他们从较重的滑雪者身上取下滑雪板,看看会发生什么
  • 让学生搭建自己的滑雪者,做出预测,并测试他们的模型,看它们能否滑得更远

拓展

(注意:这将需要额外的时间。)
为了培养学生的数学技能,可让他们计算和比较每个滑雪者的动量:

  • P(动量)、M(质量)、V(速度)
  • P = M x V
    • (小滑雪者) P1 = 5 克 x ?米/秒
    • (大滑雪者) P2 = 62 克 x ?米/秒
  • V = V(两个滑雪者的重力加速度相同,滑动摩擦力差别很小,故此我们可以假设两者的速度非常接近)
  • P2 > P1

CCSS.MATH.CONTENT.6.EE.B.7

教师支持

学生将会:

  • 探索在不同高度的滑雪坡道上力是如何影响滑雪者运动状态变化的
  • 探索斜面上物体质量与运动之间的关系
  • 了解惯性参照系的含义
  • LEGO® Education BricQ Motion Prime 套装(每两名学生一套)
  • 胶带
  • 量尺(每组一把)

初中科学课程标准(2011)
描述牛顿第一定律,能用惯性解释有关的常见现明(7年级,科学课程标准,机械运动和力)
了解动能与势能与哪些因素有关,知道动能和势能可以相互转换以及机械能守衡的含义(7年级,初中科学课程标准,能的转换与能量守衡)
物理课程标准(2011)
知道质量的含义。(7年级,物理课程标准,物质和属性)
数学课程标准(2011)
在具体运算和解决简单实际问题过程中,体会加与减、乘与除的互逆关系(小学4-5年级,数学课程标准,数的运算)

学生材料

学生学习单

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