李佩宁
力和运动是物理学中最常见的核心内容,相关的知识点众多且集中。在STEM课程中引导学生学习这些知识,并进行相关实践,有助于学生掌握速度与时间的规律。
一、课程重点
本课程旨在让学生了解滚动摩擦的情形下物体运动的基本规律。在课程教学中,教师要注意创设让学生可以主动参与以及竞争的情境。
【涉及领域】工程、物理学、数学、写作
【建议年级】小学低年级
【建议时间】140分钟
二、课程任务
发现球体的运动规律(主要是加速与减速运动),了解摩擦力,对速度的方向和分解形成感性认识,培养实际发现问题、解决问题的能力。
三、课程步骤
1.导入(15分钟)
第一步,简述轨道和加速度的概念。轨道是固定的运动区域,是为了限制某些物体按照既定路线运动而设计出来的平台或管道。加速度就是速度越来越快的运动。一直保持某个方向的受力不平衡,能产生加速运动。接着,举例什么是轨道。
第二步,简述什么是摩擦力,并让学生体验摩擦力。摩擦力是来源于运动接触平面通过摩擦产生的相反于运动方向的力。引导学生体验摩擦力:用手使劲贴在某个平面上,比如桌面,并向前划,然后攥起拳头在桌面上滚动,以体验两种不同的摩擦力。
2.宣布任务一及评价量规(10分钟)
【宣布任务】在竖直平面上制作一个倾斜轨道,让小球能在上面滚动而不会出现偏离轨道的情况。宣布任务后,呈现评价量规(见表1)。之后,让小组各自进行沟通准备。
【材料】笔、纸张、硬纸板、透明胶、塑料平板(或室内墙壁)、玻璃球、剪刀
3.任务一的执行(20分钟)
正式执行倾斜轨道制作任务。要求学生依照评价量规,并考虑以下问题。
(1)軌道倾角多少度合适?
(2)轨道应该如何固定在竖直平面上?具体如何操作?需要注意什么细节?
(3)分工如何?(需要以下角色:规划者、固定竖直平面者、固定轨道者、胶带加固者、实验者、记录者)
4.总结和反思(25分钟)
全部小组完成后,讨论以下问题。
(1)小组怎样分工?
(2)小组制作轨道时出现了什么问题?为什么出现这样的问题?
(3)假如需要增加一条轨道,让小球的整体速度减缓,你们要怎样做?
(4)【拓展问题】小组讨论画出思考和执行任务的流程图。
5.宣布任务二及评价量规(10分钟)
【宣布任务】用现有的材料制作新轨道,使得小球在轨道上保持运动,要求运动时间超过20秒,时间越长越好。各组通过讨论,改进原来的分工和设计,制作新的轨道。宣布任务后,呈现评价量规(见表2)。
需要注意的是,关于时长一项的评分,要根据教师实际给予学生的材料以及竖直平面的面积而定,评价标准并非一成不变,教师可以亲自经历实验后再给出合理评价标准。
6.任务二的执行(40分钟)
正式执行新轨道制作任务。要求学生依照评价量规,并考虑以下问题。
(1)小组怎样分工?
(2)小球在下落轨道中产生的加速度的抵消是否经过了实验检验?
(3)是否考虑到了材料的节约?
(4)用什么方法保证轨道对小球的限制?
(5)在有限的空间中如何安排轨道的上下分布?
(6)【拓展问题】小组讨论画出思考和执行任务的流程图。
7.全班讨论(20分钟)
所有小组完成后,挑选第一名的小组进行汇报总结。若时间允许的话,让尽可能多的组员发言。发言内容基于以下问题。
(1)小组怎样分工?
(2)实验在工程进展中的重要性如何?
(3)上下轨道是否有连接?如何让小球持续运动同时保持较小的速度?
(4)小球是否有自由下落的过程?是否需要计算这部分产生的速度增量?是否在这个环节进行了实验?
(5)在有限的空间中如何安排轨道的上下分布?具体如何操作?
(6)有什么意外的问题出现?
如果时间充裕,请各组的观察者代表小组做观察报告。
(责任编辑 张慧籽)