7 我們的過山車（教學(xué)設(shè)計(jì)）-2023-2024學(xué)年三年級下冊科學(xué) 教科版

7我們的過山車（教學(xué)設(shè)計(jì)）-2023-2024學(xué)年三年級下冊科學(xué)教科版授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時間設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課旨在通過“我們的過山車”這一活動，讓學(xué)生在三年級下冊科學(xué)課程中，了解重力、速度和斜面等基本物理概念，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和科學(xué)探究精神?；顒觾?nèi)容與課本知識緊密相連，貼近學(xué)生生活實(shí)際，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.發(fā)展科學(xué)探究能力：通過設(shè)計(jì)、制作和測試過山車模型，培養(yǎng)學(xué)生提出假設(shè)、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)的能力。

2.培養(yǎng)科學(xué)思維：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理知識解釋過山車運(yùn)動中的現(xiàn)象，提升邏輯推理和批判性思維能力。

3.增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂趣，培養(yǎng)對科學(xué)的興趣和好奇心，以及尊重事實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-明確本節(jié)課的核心內(nèi)容，以便于教師在教學(xué)過程中有針對性地進(jìn)行講解和強(qiáng)調(diào)。

-學(xué)生能夠理解并應(yīng)用重力、速度和斜面在過山車運(yùn)動中的作用。

-學(xué)生能夠設(shè)計(jì)并制作一個簡單的過山車模型，并能夠觀察和記錄模型運(yùn)動過程中的速度變化。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-識別并指出本節(jié)課的難點(diǎn)內(nèi)容，以便于教師采取有效的教學(xué)方法幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。

-學(xué)生理解速度和加速度的關(guān)系，尤其是在斜面上升和下降過程中的變化。

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確地測量和記錄過山車在不同位置的速率，并正確計(jì)算平均速度。

-學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作過山車模型時，如何平衡創(chuàng)新和實(shí)際操作的能力。教學(xué)方法與策略1.采用講授法結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作，首先講解重力、速度和斜面等相關(guān)物理概念，然后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行過山車模型的制作和測試。

2.設(shè)計(jì)小組合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分組討論并共同解決問題，促進(jìn)交流與合作。

3.利用多媒體展示過山車運(yùn)動的動態(tài)效果，幫助學(xué)生直觀理解物理原理。

4.通過角色扮演游戲，讓學(xué)生扮演過山車乘客，體驗(yàn)速度變化，增強(qiáng)學(xué)習(xí)趣味性。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動：發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度。

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：教師通過班級微信群發(fā)送PPT和視頻，要求學(xué)生預(yù)習(xí)過山車的物理原理，并準(zhǔn)備提出兩個與重力、速度相關(guān)的問題。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：問題如“為什么過山車在斜面上會加速？”“如何設(shè)計(jì)一個可以讓過山車安全運(yùn)行的斜面？”

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過在線平臺查看學(xué)生提交的預(yù)習(xí)筆記，確保所有學(xué)生都完成了預(yù)習(xí)任務(wù)。

學(xué)生活動：自主閱讀預(yù)習(xí)資料，思考預(yù)習(xí)問題，提交預(yù)習(xí)成果。

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀過山車運(yùn)動的物理原理，理解重力和斜面的關(guān)系。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生通過思考提出的問題，初步形成自己的假設(shè)和觀點(diǎn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生以思維導(dǎo)圖或筆記形式提交預(yù)習(xí)成果。

方法/手段/資源：自主學(xué)習(xí)法，信息技術(shù)手段。

-作用與目的：幫助學(xué)生提前了解過山車的物理原理，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動：導(dǎo)入新課，講解知識點(diǎn)，組織課堂活動，解答疑問。

-導(dǎo)入新課：教師通過講述過山車的歷史和科學(xué)原理，激發(fā)學(xué)生興趣。

-講解知識點(diǎn)：講解重力、速度、加速度等概念，并結(jié)合過山車模型舉例說明。

-組織課堂活動：學(xué)生分組制作過山車模型，并測試不同斜度對速度的影響。

-解答疑問：針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，教師及時解答。

學(xué)生活動：聽講并思考，參與課堂活動，提問與討論。

-聽講并思考：學(xué)生跟隨教師講解，積極思考過山車的物理現(xiàn)象。

-參與課堂活動：學(xué)生在制作模型和測試過程中，動手操作，觀察現(xiàn)象。

-提問與討論：學(xué)生提出在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，與同學(xué)和教師進(jìn)行討論。

方法/手段/資源：講授法，實(shí)踐活動法，合作學(xué)習(xí)法。

-作用與目的：幫助學(xué)生深入理解物理知識點(diǎn)，通過實(shí)踐掌握技能，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：布置作業(yè)，提供拓展資源，反饋?zhàn)鳂I(yè)情況。

-布置作業(yè)：學(xué)生設(shè)計(jì)一個安全的過山車方案，包括斜面角度和材料選擇。

-提供拓展資源：推薦相關(guān)科學(xué)書籍和在線資源，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：教師批改作業(yè)，給予學(xué)生具體反饋，鼓勵學(xué)生改進(jìn)。

學(xué)生活動：完成作業(yè)，拓展學(xué)習(xí)，反思總結(jié)。

-完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)教師反饋，完善自己的過山車設(shè)計(jì)方案。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用推薦資源，深入了解過山車設(shè)計(jì)的相關(guān)知識。

-反思總結(jié)：學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)建議。

方法/手段/資源：自主學(xué)習(xí)法，反思總結(jié)法。

-作用與目的：鞏固學(xué)習(xí)效果，拓寬知識視野，促進(jìn)自我提升。拓展與延伸六、拓展與延伸

1.拓展閱讀材料

-《過山車：速度與激情的物理學(xué)》

-《斜面與機(jī)械能轉(zhuǎn)換》

-《生活中的物理現(xiàn)象：過山車案例解析》

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究活動

-**設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)**：學(xué)生可以設(shè)計(jì)一個更加復(fù)雜的過山車模型，包括更多的彎道和不同的斜面角度，并記錄和分析不同設(shè)計(jì)對過山車運(yùn)動的影響。

-**物理原理研究**：引導(dǎo)學(xué)生研究過山車在不同高度和不同速度下的能量轉(zhuǎn)換，比如勢能和動能的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

-**安全評估**：學(xué)生可以小組合作，研究過山車的安全性，包括座椅設(shè)計(jì)、安全帶的使用以及緊急情況下的逃生路線。

-**歷史探索**：學(xué)生可以查閱資料，了解過山車的歷史發(fā)展，包括早期的過山車是如何工作的，以及現(xiàn)代過山車的技術(shù)進(jìn)步。

-**創(chuàng)新設(shè)計(jì)**：鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，設(shè)計(jì)一個新型過山車，并說明其設(shè)計(jì)理念和可能的優(yōu)點(diǎn)。

-**數(shù)學(xué)應(yīng)用**：學(xué)生可以使用數(shù)學(xué)工具，如比例、三角函數(shù)等，來計(jì)算過山車在不同位置的速度和加速度。

-**科學(xué)實(shí)驗(yàn)**：學(xué)生可以嘗試進(jìn)行小規(guī)模的物理實(shí)驗(yàn)，比如使用斜面和不同重量的物體來研究加速度和斜面角度的關(guān)系。

3.拓展知識點(diǎn)

-**能量守恒定律**：探討過山車在整個運(yùn)動過程中，能量是如何在不同形式之間轉(zhuǎn)換的。

-**牛頓運(yùn)動定律**：分析過山車在運(yùn)動中如何體現(xiàn)牛頓的第一、第二和第三運(yùn)動定律。

-**力學(xué)中的摩擦力**：研究摩擦力對過山車運(yùn)動的影響，包括啟動、停止和轉(zhuǎn)彎時的摩擦力作用。

-**空氣動力學(xué)**：探討空氣阻力對過山車速度和運(yùn)動軌跡的影響。

-**材料科學(xué)**：研究不同材料的過山車軌道對運(yùn)動的影響，如鋼軌與木軌的對比。

-**工程學(xué)原理**：分析過山車設(shè)計(jì)中的工程學(xué)原理，如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、材料選擇和機(jī)械設(shè)計(jì)。課后作業(yè)1.設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個簡單的過山車模型，并計(jì)算在理想狀態(tài)下（忽略空氣阻力和摩擦力）過山車從最高點(diǎn)自由下落到最低點(diǎn)時的速度。假設(shè)過山車從10米高的平臺上開始，斜面長度為15米，斜面與水平面的夾角為30度。

解答示例：使用機(jī)械能守恒定律，計(jì)算過山車從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的速度。

-初始勢能：\(PE=mgh\)

-最低點(diǎn)的勢能：\(PE_{low}=0\)

-初始動能：\(KE_{initial}=0\)

-最低點(diǎn)的動能：\(KE_{final}=\frac{1}{2}mv^2\)

-由于能量守恒：\(mgh=\frac{1}{2}mv^2\)

-解得：\(v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times9.8\times10}\approx14\text{m/s}\)

2.實(shí)驗(yàn)報告：描述如何使用斜面和不同重量的球體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以研究斜面角度對球體加速的影響。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析斜面角度與球體加速度之間的關(guān)系。

解答示例：

-實(shí)驗(yàn)步驟：設(shè)置不同角度的斜面，讓球體從斜面頂端自由滾下，測量不同角度下球體到達(dá)底部的速度。

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：

|斜面角度|球體速度(m/s)|

|----------|--------------|

|10°|1.2|

|20°|2.4|

|30°|3.6|

|40°|4.8|

|50°|6.0|

-分析：隨著斜面角度的增加，球體的加速度也增加。

3.應(yīng)用題：一個過山車在水平軌道上以20m/s的速度運(yùn)行，然后進(jìn)入一個半徑為10米的圓形彎道。假設(shè)過山車的質(zhì)量為500kg，求過山車在彎道中的向心加速度。

解答示例：使用向心加速度公式\(a=\frac{v^2}{r}\)

-\(a=\frac{(20\text{m/s})^2}{10\text{m}}=\frac{400}{10}=40\text{m/s}^2\)

4.討論題：討論過山車在運(yùn)行過程中可能遇到的安全問題，并提出至少兩種解決方案來提高過山車的安全性。

解答示例：

-安全問題：過山車乘客的安全帶可能在使用中松動，或者乘客在高速運(yùn)動中可能失去平衡。

-解決方案：1）確保安全帶在每次運(yùn)行前都經(jīng)過嚴(yán)格檢查，并且在乘客進(jìn)入過山車前進(jìn)行正確佩戴指導(dǎo)。2）在過山車設(shè)計(jì)中加入自動鎖定機(jī)制，確保乘客在進(jìn)入彎道前安全帶自動緊固。

5.創(chuàng)新設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個新型的過山車軌道，要求該軌道能夠提供比傳統(tǒng)過山車更豐富的體驗(yàn)，包括不同的速度變化和更多的感官刺激。

解答示例：

-設(shè)計(jì)描述：設(shè)計(jì)一個包含多個不同斜度的軌道，其中部分軌道設(shè)計(jì)為傾斜上升，然后突然下墜，以提供強(qiáng)烈的速度變化。在軌道中設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，結(jié)合風(fēng)洞和燈光效果，以增加感官刺激。

-創(chuàng)新點(diǎn)：1）引入可變斜度的軌道，允許游客在體驗(yàn)前選擇不同的挑戰(zhàn)難度。2）結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓游客在過山車運(yùn)動中體驗(yàn)不同的虛擬場景。教學(xué)反思與總結(jié)今天這節(jié)課，我覺得挺有意思的。咱們一起做了過山車模型，孩子們挺興奮的。不過，回頭想想，這節(jié)課也有不少值得反思的地方。

首先，我覺得在教學(xué)方法上，我可能還可以更加靈活一些。比如，在講解物理原理的時候，我用了PPT，但是發(fā)現(xiàn)有些孩子不太適應(yīng)這種方式。有的孩子更喜歡動手操作，所以我可能應(yīng)該準(zhǔn)備一些實(shí)物模型或者視頻，讓他們更直觀地理解這些概念。

然后，我在組織課堂活動的時候，發(fā)現(xiàn)小組合作的效果并不如預(yù)期。有些小組里，孩子們不太愿意發(fā)言，或者沒有很好地分工合作。我意識到，我在分組之前沒有做好充分的準(zhǔn)備，沒有考慮到孩子們的個性差異和合作能力。下次，我會更細(xì)致地考慮分組策略，確保每個小組都能有效合作。

在教學(xué)管理上，我注意到課堂紀(jì)律有時候還是有點(diǎn)松散。特別是在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，孩子們?nèi)菀追中摹Ｎ矣X得我應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)開始前就明確規(guī)則，并且在整個過程中保持警覺，及時糾正不合適的行為。

至于教學(xué)效果，我覺得孩子們對過山車的物理原理有了更深的理解。他們能夠通過實(shí)驗(yàn)觀察到速度和加速度的變化，這對于他們理解重力、斜面和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的概念非常有幫助。

在情感態(tài)度方面，孩子們對科學(xué)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出了濃厚的興趣。他們不僅積極參與，還提出了一些很有創(chuàng)意的想法。這讓我感到非常欣慰，也讓我意識到，只要我們能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，他們就能在學(xué)習(xí)中找到樂趣。

當(dāng)然，也存在一些不足。比如，有些孩子在實(shí)驗(yàn)過程中沒有很好地記錄數(shù)據(jù)，這可能是由于他們對實(shí)驗(yàn)步驟不夠熟悉或者沒有意識到記錄數(shù)據(jù)的重要性。我需要在未來的教學(xué)中加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)操作的指導(dǎo)，確保每個孩子都能掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能。

最后，我想說，教學(xué)是一個不斷學(xué)習(xí)和成長的過程。我會認(rèn)真反思每一次的教學(xué)，不斷調(diào)整和改進(jìn)，希望能和孩子們一起，在科學(xué)的道路上越走越遠(yuǎn)。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

今天我們通過制作過山車模型，一起探索了速度、加速度和重力等物理概念。大家做得非常棒，從你們的作品中，我看到了你們的創(chuàng)造力和對科學(xué)的熱情。下面是今天我們學(xué)習(xí)的一些關(guān)鍵點(diǎn)：

1.**重力和速度**：過山車從高處滑下時，重力會使其加速，因此速度會逐漸增加。

2.**斜面的作用**：斜面可以改變物體的運(yùn)動軌跡，使得過山車能夠在特定路徑上運(yùn)動。

3.**機(jī)械能轉(zhuǎn)換**：過山車在斜面上上升時，重力勢能增加；下降時，重力勢能轉(zhuǎn)換為動能。

4.**安全因素**：在設(shè)計(jì)過山車時，要考慮到乘客的安全，包括安全帶的固定、軌道的穩(wěn)定性和緊急情況下的逃生路線。

當(dāng)堂檢測：

為了檢測大家對今天內(nèi)容的掌握情況，我們進(jìn)行以下幾項(xiàng)小測試：

1.**填空題**：

-過山車在斜面上運(yùn)動時，其速度會（上升/下降）。

-機(jī)械能包括（動能/勢能）和（動能/勢能）。

2.**選擇題**：

-過山車從10米高的平臺上開始下滑，到達(dá)地面時的速度最大。這是因?yàn)椋ˋ）重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；（B）摩擦力減小了重力勢能；（C）空氣阻力增加了動能。

-以下哪個選項(xiàng)描述了過山車在斜面上運(yùn)動時的能量轉(zhuǎn)換是正確的？（A）重力勢能增加，動能減少；（B）動能增加，重力勢能減少；（C）重力勢能減少，動能增加。

3.**簡答題**：

-簡述過山車在上升和下降過程中機(jī)械能是如何轉(zhuǎn)換的。

4.**實(shí)踐題**：

-如果一個過山車在水平軌道上運(yùn)行，速度為20m/s，它進(jìn)入一個半徑為5米的圓形彎道，請計(jì)算過山車在彎道中的向心加速度。

請大家認(rèn)真作答