2 用氣球驅(qū)動(dòng)小車教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)教科版

2用氣球驅(qū)動(dòng)小車教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)教科版學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課以“用氣球驅(qū)動(dòng)小車”為主題，旨在通過(guò)實(shí)踐操作，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)原理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、合作交流的能力，讓學(xué)生在探究過(guò)程中感受科學(xué)魅力，提升科學(xué)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的興趣和好奇心。

2.提升學(xué)生動(dòng)手操作、解決問(wèn)題的能力。

3.增強(qiáng)學(xué)生合作交流、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)。

4.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)中提煉規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-重點(diǎn)理解氣球驅(qū)動(dòng)小車的工作原理，包括氣流的產(chǎn)生、氣流的傳遞和小車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源。

-重點(diǎn)掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟，包括氣球的吹脹、小車的組裝和氣流的控制。

-重點(diǎn)學(xué)習(xí)如何通過(guò)調(diào)整氣球的大小和位置來(lái)影響小車的速度和方向。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-難點(diǎn)在于理解氣流與力的關(guān)系，學(xué)生可能難以直觀地感知到氣流對(duì)小車產(chǎn)生的動(dòng)力。

-難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)中如何精確控制氣球的吹脹程度，以及如何確保氣流的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

-難點(diǎn)在于分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生需要能夠從實(shí)驗(yàn)中提煉出氣流與小車運(yùn)動(dòng)速度和方向之間的關(guān)系。教學(xué)方法與策略1.采用講授法結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示，幫助學(xué)生理解氣球驅(qū)動(dòng)小車的基本原理。

2.通過(guò)小組合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自操作，培養(yǎng)動(dòng)手能力和科學(xué)探究精神。

3.利用多媒體展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受和興趣。

4.設(shè)計(jì)互動(dòng)游戲，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)和鞏固科學(xué)知識(shí)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)發(fā)布“氣球驅(qū)動(dòng)小車原理”的PPT和視頻，要求學(xué)生了解氣球的基本特性和驅(qū)動(dòng)原理。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：提出“如何利用氣球產(chǎn)生動(dòng)力驅(qū)動(dòng)小車？”“氣球大小和位置對(duì)小車運(yùn)動(dòng)有何影響？”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)在線平臺(tái)監(jiān)控學(xué)生的觀看時(shí)長(zhǎng)和互動(dòng)情況，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生通過(guò)觀看PPT和視頻，初步了解氣球驅(qū)動(dòng)小車的原理。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容，提出自己的假設(shè)和疑問(wèn)。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記和提出的問(wèn)題提交至在線平臺(tái)。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過(guò)自主閱讀和觀看視頻，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)展示一個(gè)簡(jiǎn)單的氣球驅(qū)動(dòng)小車模型，激發(fā)學(xué)生的興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：講解氣流、壓力和力的作用，結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示，幫助學(xué)生理解氣球如何驅(qū)動(dòng)小車。

組織課堂活動(dòng)：讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣球大小和位置，觀察小車運(yùn)動(dòng)情況。

解答疑問(wèn)：針對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，思考?xì)馇蝌?qū)動(dòng)小車的科學(xué)原理。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

提問(wèn)與討論：學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)中的疑問(wèn)，與其他同學(xué)討論解決方案。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：教師詳細(xì)講解科學(xué)原理，幫助學(xué)生建立知識(shí)框架。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握科學(xué)原理。

合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)更復(fù)雜的氣球驅(qū)動(dòng)小車，并記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

提供拓展資源：推薦相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站和書籍，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：通過(guò)在線平臺(tái)或面對(duì)面交流，給予學(xué)生作業(yè)反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)作業(yè)要求，設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用拓展資源，深入研究氣球驅(qū)動(dòng)小車的原理和應(yīng)用。

反思總結(jié)：學(xué)生反思自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出改進(jìn)措施。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，提高自我學(xué)習(xí)能力。

反思總結(jié)法：通過(guò)反思，幫助學(xué)生深化對(duì)科學(xué)原理的理解。知識(shí)點(diǎn)梳理1.氣球驅(qū)動(dòng)小車的基本原理

-氣球內(nèi)充氣后，內(nèi)部氣體壓力增加。

-氣球釋放氣體時(shí)，氣流通過(guò)管道傳遞到小車，產(chǎn)生推力。

-推力的大小與氣體流量和壓力有關(guān)。

2.氣流與力的關(guān)系

-氣流對(duì)小車產(chǎn)生推力，推動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)。

-推力的大小與氣流的速度和方向有關(guān)。

-氣流速度越快，推力越大；氣流方向與小車運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，推力效果最佳。

3.實(shí)驗(yàn)操作步驟

-準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料：氣球、小車、管道、計(jì)時(shí)器等。

-組裝實(shí)驗(yàn)裝置：將氣球、管道和小車連接，確保連接牢固。

-吹脹氣球：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，調(diào)整氣球充氣量。

-控制氣流：通過(guò)調(diào)整氣球大小和位置，控制氣流的流速和方向。

-觀察記錄：觀察小車運(yùn)動(dòng)情況，記錄運(yùn)動(dòng)距離和時(shí)間。

4.影響小車運(yùn)動(dòng)速度和方向的因素

-氣球大?。簹馇虺錃饬吭酱?，氣流速度越快，小車運(yùn)動(dòng)速度越快。

-氣球位置：氣球位置不同，氣流方向和速度不同，影響小車運(yùn)動(dòng)方向和速度。

-管道長(zhǎng)度：管道長(zhǎng)度不同，氣流在管道中的流速和壓力不同，影響小車運(yùn)動(dòng)。

-地面摩擦：地面摩擦力大小影響小車運(yùn)動(dòng)速度和方向。

5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

-記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：記錄小車運(yùn)動(dòng)距離、時(shí)間、氣流速度、氣球大小等數(shù)據(jù)。

-數(shù)據(jù)整理：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，找出規(guī)律。

-結(jié)果分析：分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

6.科學(xué)探究方法

-提出問(wèn)題：針對(duì)氣球驅(qū)動(dòng)小車，提出具有探究性的問(wèn)題。

-假設(shè)與預(yù)測(cè)：根據(jù)已有知識(shí)，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行假設(shè)和預(yù)測(cè)。

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)材料、步驟、數(shù)據(jù)處理等。

-實(shí)施實(shí)驗(yàn)：按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

-分析結(jié)果：分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

7.科學(xué)思維與素養(yǎng)

-培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理、歸納等科學(xué)思維能力。

-培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

-培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、交流溝通的能力。

-培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

8.安全注意事項(xiàng)

-實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，確保實(shí)驗(yàn)材料安全可靠。

-操作實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，注意安全，避免受傷。

-實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，清理實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，保護(hù)環(huán)境。典型例題講解1.例題一：

氣球充氣后，內(nèi)部氣體壓力增加到1.2個(gè)大氣壓，氣球的體積為300立方厘米。若氣球釋放氣體，假設(shè)氣體以恒定速度流出，求氣球每秒釋放氣體的體積。

解答：

-已知?dú)馇騼?nèi)部氣體壓力為1.2個(gè)大氣壓，體積為300立方厘米。

-在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氣體的體積與壓力成反比。

-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1個(gè)大氣壓，所以氣球內(nèi)氣體相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓多出的壓力為0.2個(gè)大氣壓。

-假設(shè)氣體每秒流出體積為V立方厘米，則每秒流出的氣體體積對(duì)應(yīng)的壓力為0.2個(gè)大氣壓。

-根據(jù)玻意耳定律（P1V1=P2V2），有1.2×300=0.2×V。

-解得V=(1.2×300)/0.2=1800立方厘米/秒。

-因此，氣球每秒釋放氣體的體積為1800立方厘米。

2.例題二：

一個(gè)氣球驅(qū)動(dòng)的小車，在水平地面上以恒定速度行駛，每分鐘行駛的距離為60米。如果小車的質(zhì)量為2千克，求小車受到的推力。

解答：

-已知小車每分鐘行駛的距離為60米，質(zhì)量為2千克。

-將時(shí)間轉(zhuǎn)換為秒，1分鐘=60秒。

-小車每秒行駛的距離為60米/60秒=1米/秒。

-根據(jù)牛頓第二定律（F=ma），其中a為加速度，m為質(zhì)量，F(xiàn)為力。

-在恒定速度下，加速度a=0。

-因此，小車受到的推力F=m×a=2千克×0=0牛頓。

-但是，實(shí)際上小車受到的推力應(yīng)克服摩擦力，因此需要計(jì)算摩擦力。

-假設(shè)摩擦系數(shù)為0.1，小車受到的摩擦力F_friction=0.1×m×g。

-其中g(shù)為重力加速度，取9.8米/秒2。

-解得F_friction=0.1×2千克×9.8米/秒2=1.96牛頓。

-因此，小車受到的推力約為1.96牛頓。

3.例題三：

一個(gè)氣球驅(qū)動(dòng)的小車在斜面上行駛，斜面傾角為30度，小車質(zhì)量為3千克。若小車以恒定速度向上行駛，求小車受到的推力。

解答：

-已知小車質(zhì)量為3千克，斜面傾角為30度。

-小車受到的重力分量沿斜面向下，大小為m×g×sin(30°)。

-重力加速度g取9.8米/秒2。

-小車受到的重力分量沿斜面向下為3千克×9.8米/秒2×sin(30°)=14.7牛頓。

-小車受到的推力需要克服重力分量和摩擦力。

-假設(shè)摩擦系數(shù)為0.2，摩擦力F_friction=0.2×m×g×cos(30°)。

-解得F_friction=0.2×3千克×9.8米/秒2×cos(30°)≈12.87牛頓。

-小車受到的推力F=m×g×sin(30°)+F_friction。

-解得F=14.7牛頓+12.87牛頓≈27.57牛頓。

-因此，小車受到的推力約為27.57牛頓。

4.例題四：

一個(gè)氣球驅(qū)動(dòng)的小車在水平面上行駛，已知小車的質(zhì)量為1千克，氣球每秒釋放氣體的體積為200立方厘米。若氣球的內(nèi)部壓力為1.5個(gè)大氣壓，求小車的加速度。

解答：

-已知小車質(zhì)量為1千克，氣球每秒釋放氣體的體積為200立方厘米，內(nèi)部壓力為1.5個(gè)大氣壓。

-將氣體的體積轉(zhuǎn)換為立方米，200立方厘米=0.0002立方米。

-根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，其中P為壓力，V為體積，n為摩爾數(shù)，R為氣體常數(shù)，T為溫度。

-在常溫下，nRT可以視為常數(shù)，因此PV=常數(shù)。

-氣球每秒釋放的氣體體積V=0.0002立方米，壓力P=1.5個(gè)大氣壓。

-每秒釋放的氣體產(chǎn)生的推力F=P×V。

-解得F=1.5×0.0002=0.0003牛頓。

-根據(jù)牛頓第二定律F=ma，其中a為加速度，m為質(zhì)量。

-解得a=F/m=0.0003牛頓/1千克=0.0003米/秒2。

-因此，小車的加速度約為0.0003米/秒2。

5.例題五：

一個(gè)氣球驅(qū)動(dòng)的小車在水平面上行駛，氣球每秒釋放氣體的體積為0.01立方米。若氣球的內(nèi)部壓力為2個(gè)大氣壓，小車的質(zhì)量為5千克，求小車在1分鐘內(nèi)行駛的距離。

解答：

-已知小車質(zhì)量為5千克，氣球每秒釋放氣體的體積為0.01立方米，內(nèi)部壓力為2個(gè)大氣壓。

-將氣體的體積轉(zhuǎn)換為立方米，0.01立方米=0.01立方米。

-每秒釋放的氣體產(chǎn)生的推力F=P×V。

-解得F=2×0.01=0.02牛頓。

-根據(jù)牛頓第二定律F=ma，其中a為加速度，m為質(zhì)量。

-解得a=F/m=0.02牛頓/5千克=0.004米/秒2。

-在1分鐘內(nèi)，小車的加速度為0.004米/秒2，時(shí)間t為60秒。

-根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=ut+0.5at2，其中s為距離，u為初速度，a為加速度，t為時(shí)間。

-假設(shè)小車初速度為0，則s=0.5×0.004×(60)2。

-解得s=0.5×0.004×3600=7.2米。

-因此，小車在1分鐘內(nèi)行駛的距離約為7.2米。板書設(shè)計(jì)①氣球驅(qū)動(dòng)小車原理

-氣球內(nèi)氣體壓力

-氣流產(chǎn)生推力

-推力與氣體流速和方向關(guān)系

②實(shí)驗(yàn)操作步驟

-準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料

-組裝實(shí)驗(yàn)裝置

-吹脹氣球

-控制氣流

-觀察記錄

③影響小車運(yùn)動(dòng)速度和方向的因素

-氣球大小

-氣球位置

-管道長(zhǎng)度

-地面摩擦

④數(shù)據(jù)處理與分析

-記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

-數(shù)據(jù)整理

-結(jié)果分析

⑤科學(xué)探究方法

-提出問(wèn)題

-假設(shè)與預(yù)測(cè)

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

-實(shí)施實(shí)驗(yàn)

-分析結(jié)果

⑥科學(xué)思維與素養(yǎng)

-觀察分析

-推理歸納

-提問(wèn)討論

-創(chuàng)新實(shí)踐

⑦安全注意事項(xiàng)

-實(shí)驗(yàn)材料安全

-操作安全

-環(huán)境保護(hù)教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-觀察學(xué)生在課堂上的參與度，包括提問(wèn)、回答問(wèn)題、參與實(shí)驗(yàn)等。

-評(píng)估學(xué)生的專注力和對(duì)知識(shí)的吸收能力。

-記錄學(xué)生在課堂活動(dòng)中的表現(xiàn)，如小組合作、實(shí)驗(yàn)操作等。

2.小組討論成果展示：

-評(píng)估學(xué)生在小組討論中的貢獻(xiàn)，包括提出觀點(diǎn)、傾聽(tīng)他人意見(jiàn)、協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)工作等。

-評(píng)價(jià)小組討論的深度和廣度，以及學(xué)生對(duì)科學(xué)原理的理解和應(yīng)用。

-觀察學(xué)生在展示成果時(shí)的表達(dá)能力和邏輯性。

3.隨堂測(cè)試：

-設(shè)計(jì)簡(jiǎn)短的小測(cè)驗(yàn)，評(píng)估學(xué)生對(duì)氣球驅(qū)動(dòng)小車原理的理解程度。

-包括選擇題、填空題和簡(jiǎn)答題，涵蓋本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)。

-根據(jù)測(cè)試結(jié)果，分析學(xué)生的掌握情況，確定需要加強(qiáng)的教學(xué)點(diǎn)