Dốc trượt tuyết

• Xem lại tài liệu học tập trực tuyến dành cho học sinh. Sử dụng máy chiếu để chia sẻ tài liệu này với học sinh trong suốt bài học.
• Đảm bảo rằng bạn đã trình bày định luật về chuyển động thứ hai của Newton trong bài học trước đó.
• Xem xét khả năng và kiến thức của tất cả học sinh. Phân hóa bài học để mọi học sinh đều dễ dàng tiếp cận. Xem phần Phân hóa bên dưới để biết các gợi ý.

• Xem video của học sinh ở đây hoặc truy cập video qua tài liệu trực tuyến dành cho học sinh.

• Dẫn dắt cuộc thảo luận nhanh về các lực tác động đến người trượt tuyết trên dốc trượt tuyết.
• Đặt các câu hỏi, như:
  • (Những) lực nào làm cho người trượt tuyết trượt xuống dốc? (Trọng lực)
  • Trọng lượng ảnh hưởng đến chuyển động của người trượt tuyết như thế nào? (Trọng lượng lớn hơn dẫn đến động lượng lớn hơn.)
• Cho học sinh biết rằng các em sẽ lắp ráp mô hình dốc trượt tuyết xuống.
• Phân phát một bộ công cụ học tập cho mỗi nhóm.

• Yêu cầu học sinh thực hành theo cặp để lắp ráp mô hình dốc trượt tuyết. Yêu cầu học sinh thay phiên nhau, một học sinh tìm những viên gạch xếp hình, còn học sinh kia lắp ráp, đổi vai cho nhau sau khi thực hiện xong mỗi bước.
• Bạn có thể tìm nội dung hỗ trợ lắp ráp trong phần Mẹo dưới đây.
• Yêu cầu tất cả dừng lắp ráp sau 20 phút. Đến thời điểm này, học sinh cần phải lắp ráp được ít nhất là người trượt tuyết và dốc có thang đo để đo góc (đến bước 23 trên trang 45). Nếu có đủ thời gian, học sinh có thể thêm hệ thống khí nén sau.

• Yêu cầu học sinh tìm một bề mặt nhẵn dài ít nhất 1 yard (0,91 m) và đặt mô hình của học sinh ở một đầu.
• Minh họa làm thế nào để đảm bảo một cuộc kiểm tra công bằng cho những người trượt tuyết. Bạn có thể gọi đây là hệ quy chiếu quán tính.
• Hỏi: Thử nghiệm này có không đổi nếu em thực hiện trên một máy bay đang bay ở tốc độ 500 dặm/giờ không? Có. Ngay cả trong lớp học này, cảm giác như chúng ta đang đứng yên nhưng Trái Đất đang quay với tốc độ gần 1000 dặm/giờ hay 1600 km/giờ. Nếu hệ quy chiếu quán tính là phòng này, thì mô hình sẽ di chuyển chậm. Nếu hệ quy chiếu quán tính là mặt trời, thì mô hình sẽ di chuyển siêu nhanh).

Thử nghiệm 1:

• Yêu cầu học sinh thiết lập góc dốc trượt tuyết là 20 độ và lần lượt cho người trượt tuyết trượt xuống dốc.
• Yêu cầu học sinh đo lường khoảng cách đã đi của mỗi người trượt tuyết và đánh dấu trên Phiếu học tập của học sinh hoặc trong sổ tay khoa học. Tốt nhất học sinh nên cho mỗi người trượt tuyết trượt ba lần trở lên và tính khoảng cách trung bình của mỗi người.

• Tập hợp học sinh lại để chia sẻ những gì các em đã tạo ra.
• Đặt các câu hỏi, như:
  • Tại sao người trượt tuyết nặng hơn trượt xa hơn? (Người trượt tuyết nặng hơn có khối lượng lớn hơn, do đó sẽ có động lượng lớn hơn và tiếp tục trượt lâu hơn.)
  • Điều gì sẽ xảy ra nếu các em tháo ván trượt ra khỏi người trượt tuyết nặng hơn?
  • Cho học sinh tập hợp xung quanh một trong các mô hình và chứng minh rằng người trượt tuyết sẽ đi khoảng cách ngắn hơn. (Ván trượt cong so với một góc vuông cạnh sắc ảnh hưởng đến khoảng cách mà người trượt tuyết đi được vì chúng làm giảm ma sát khi người trượt tuyết trượt khỏi đáy dốc.)

Thử nghiệm 2:

• Bây giờ, yêu cầu học sinh thiết lập góc dốc trượt tuyết 30 độ và dự đoán nơi học sinh cho rằng mỗi người trượt tuyết sẽ dừng lại. Các em có thể làm điều này bằng cách đặt các viên gạch màu khác nhau bên cạnh thước đo.
• Yêu cầu học sinh cho mỗi người trượt tuyết trượt xuống dốc và xem dự đoán của học sinh có chính xác không. Yêu cầu học sinh tính toán khoảng cách trung bình cho mỗi người trượt tuyết như đã làm trong thử nghiệm trước đó. Nhắc học sinh ghi lại khoảng cách trên Phiếu (Hỗ trợ giáo viên - Tài nguyên bổ sung) học tập hoặc trong sổ tay khoa học của các em.

• Tập hợp học sinh lại để đánh giá và thảo luận về kết quả thử nghiệm của các em.
• Đặt các câu hỏi, như:
  • Các em đã nhận ra những mẫu hình nào trong chuyển động của người trượt tuyết khi các em thay đổi chiều cao của độ dốc (Góc của dốc càng cao, người trượt tuyết càng đi được xa hơn.)
  • Các em có thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra tiếp theo?
• Nếu có đủ thời gian, hãy khuyến khích học sinh mô tả các hiện tượng theo cách diễn đạt riêng của các em trong sổ tay khoa học.
• Dành thời gian cho học sinh tháo rời các mô hình của mình, sắp xếp các viên gạch trở lại khay, và dọn dẹp chỗ thực hành của các em.

• Khuyến khích học sinh khám phá sự chuyển động của các mô hình khi các em lắp ráp.
• Học sinh có thể sử dụng bơm khí nén điều khiển bằng tay quay để làm cho đoạn dốc đi lên và đi xuống không?
• Cung cấp thông tin phản hồi về kết quả của mỗi học sinh.
• Dẫn dắt quá trình tự đánh giá.
• Sử dụng các bảng đánh giá được cung cấp để đơn giản hóa quy trình.

Danh sách kiểm tra những mục cần quan sát

• Đo lường mức độ thành thạo của học sinh trong việc mô tả các lực lớn hơn gây ra những thay đổi đáng kể trong chuyển động so với các lực nhỏ hơn.
• Tạo một thang đo phù hợp với nhu cầu của các em. Ví dụ:
  1. Cần hỗ trợ thêm
  2. Có thể làm việc độc lập
  3. Có thể hướng dẫn người khác

Tự đánh giá

• Yêu cầu mỗi học sinh lựa chọn một viên gạch xếp hình mà trẻ cảm thấy phù hợp nhất với kết quả của mình:
  • Màu xanh lá cây: Em có thể trình bày cách động lượng lớn hơn tạo ra sự thay đổi lớn hơn về chuyển động khi được trợ giúp.
  • Màu xanh dương: Em có thể trình bày cách động lượng lớn hơn tạo ra sự thay đổi lớn hơn về chuyển động.
  • Màu tím: Em có thể mô tả cách thức và lý do động lượng lớn hơn tạo ra sự thay đổi lớn hơn về chuyển động.

Phản hồi từ bạn bè

• Khuyến khích học sinh đánh giá bạn bè bằng cách:
  • Sử dụng thang đo bằng gạch ở trên để ghi lại kết quả của nhau
  • Trình bày ý tưởng của học sinh và đưa ra ý kiến phản hồi mang tính xây dựng

MẸO VỀ MÔ HÌNH

• Học sinh sẽ cần phải đánh dấu vị trí vạch xuất phát bằng một đoạn băng dính. Học sinh cũng có thể xếp mô hình thẳng hàng với dấu mốc trên bàn hoặc sàn nhà để đảm bảo rằng dốc trượt tuyết ở cùng một vị trí mỗi lần thử nghiệm.
• Để cho mỗi người trượt tuyết xuất phát, học sinh cần đặt người trượt tuyết ở phía trên cùng của dốc trượt tuyết và thả ra. Các mô hình có độ dài khác nhau, do đó, yêu cầu học sinh đo từ đỉnh dốc đến vị trí dừng của mỗi người trượt tuyết.

Đơn giản hóa bài học này bằng cách:

• Cho học sinh tìm hiểu chuyển động của chỉ một người trượt tuyết từ hai góc khác nhau

Tăng độ khó bằng cách:

• Cho học sinh thử nghiệm một lần nữa trên một bề mặt khác (ví dụ: với một tờ giấy lớn ở phía trước dốc trượt tuyết)
  • Để tăng thêm thử thách, hãy cho học sinh tháo ván trượt từ người trượt tuyết nặng hơn và xem điều gì sẽ xảy ra
• Thử thách học sinh lắp ráp người trượt tuyết riêng của các em, đưa ra dự đoán, và thử nghiệm các mô hình để xem người trượt tuyết có thể đi xa hơn nữa không

(Lưu ý: Hoạt động này sẽ cần thêm thời gian.)
Để kết hợp việc phát triển kỹ năng toán học, hãy yêu cầu học sinh tính toán và so sánh động lượng của mỗi người trượt tuyết:

• P (Động lượng), M (Khối lượng), V (Vận tốc)
• P = M x V
  • (Người trượt tuyết nhỏ) P1 = 5g x? m/s
  • (Người trượt tuyết lớn) P2 = 62g x? m/s
• V = V (gia tốc do trọng lực là như nhau đối với cả hai người trượt tuyết, với sự khác biệt nhỏ về ma sát trượt, nhưng chúng ta có thể giả định tốc độ của mỗi người trượt tuyết là rất giống nhau)
• P2 > P1