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
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。
- 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 47 页第 25 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。
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 (教师支持 - 附加资源)。
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:
- 需要额外帮助
- 能够独立工作
- 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
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
- (小滑雪者) P1 = 5 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)