BricQ Motion Prime

体操运动员

还有什么比体操运动员的单杠更酷?汽车上的单杠!让我们来制作一辆由体操运动员驱动的汽车。

30-45分钟
初级
年级 6-8
Hybrid
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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。
  • 考虑提前搭建体操运动员模型,以帮助搭建有困难的学生。
  • 请确保在前面的课程中已介绍过相关概念(即牛顿三大运动定律)。
  • 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,也可通过在线学习材料获得视频链接。
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  • 围绕促使体操运动员在单杠上摆动的力展开一次快速讨论。
  • 可以提出如下问题:
    • 使体操运动员移动需要哪种力?(体操运动员利用肌肉的推力和拉力来产生向前的动力,从而克服下拉他们的重力)。
    • 是什么使体操运动员保持运动?(牛顿第一定律指出,运动中的物体将一直保持运动状态,直到受到外力作用。当他们的肌肉停止推动后,体操运动员的手和单杠之间摩擦力、空气阻力及重力的下拉作用会最终使其停止在单杠底部。)
  • 告诉学生他们将搭建一辆由体操运动员驱动的汽车。
  • 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体操运动员模型。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。
  • 搭建此模型仅需 15-20 分钟。模型搭建完成后,让学生寻找一个开阔的空间,尝试自己的模型。
  • 可从下面的提示部分找到搭建方面的帮助。
  • 接下来,要求他们进行学生学习材料中的 3 个实验。

实验 1:

  • 让学生使用胶带标记一条线,然后在棘轮蜗杆折叠状态下摆动体操运动员,并观察发生了什么。

实验 2:

  • 接着,让他们探索如何借助棘轮蜗杆使车向前移动。
  • 要求学生翻转汽车前部的棘轮蜗杆。
  • 让他们把模型放在起跑线上,将体操运动员拉回 90 度,然后松开。
  • 告诉他们使用乐高®积木来标记汽车所行驶的距离,并在学习单上记录所测量的距离。
  • 现在让他们预测,如果把体操运动员往回拉得尽可能远(即约 160 度),汽车将行驶多远。告诉他们放置另一块积木来标记预测距离 (p)
  • 让他们测试自己的预测是否正确,并在学习单上记录实际行驶距离 (a)

实验 3:

  • 让学生将两个棘轮蜗杆折叠起来。说明如果将汽车倚靠在他们的手上,然后释放体操运动员,他们会观察到什么。

解释

(全班,5 分钟)

  • 召集学生一起分享他们在各自小组中观察到的内容。  
  • 可以提出如下问题:
    • 为什么汽车在两个棘轮蜗杆折叠时会来回移动?(由于合力为零,所以它前后移动。)
    • 哪些力在起作用?(重力对体操运动员具有下拉作用。摆动的力量被固定在顶部支点上,而车轮/轴上的摩擦力很小,因此当体操运动员摆动时,汽车会前后小幅移动。向前运动与向后运动几乎相当,因此汽车实际上只会停留在原地。)
    • 你从汽车的运动中观察到了什么规律?(在体操运动员每次摆动之间,汽车的移动速度会减慢。)
    • 为什么在每次摆动之间汽车的行驶距离会减少?(由于车轮和车轴上的摩擦力及空气阻力,摆动会慢慢失去动力,因此当摆动停在最低点时,汽车也会随之停止)。
    • 更大幅度的摆动对行驶距离有什么影响?(更大的摆动能够产生更多的动量,使汽车跑得更远。)
    • 在不使用棘轮蜗杆且用手抵住汽车的情况下,当释放体操运动员时,你观察到了什么?(当汽车推离并挤压你的手时,可以感觉到相等 的反作用力)
    • 如果学生在回答问题时碰到困难,请通过提出下列问题给予提示:
      • 你推它了吗?
        • 那它是如何移动的?

拓展

(全班,5 分钟)

  • 如果时间允许,可鼓励学生探索如何让汽车向后移动。
  • 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)

  • 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:物体的质量与作用于物体的力如何改变物体运动状态。
  • 可根据教学需要设定评估等级,例如: 
    1. 需要额外支持
    2. 能够独立工作
    3. 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,能够描述力和质量如何改变物体的运动状态。 
    • 蓝色: 知道自己能够描述力和质量是如何改变物体运动状态的。
    • 紫色:能够描述并解释力和质量是如何改变物体运动状态的。

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
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提示

搭建要诀

  • 学生在搭建体操运动员手臂时很容易出错(即他们把手臂向后搭建)。如果发生这种情况,向他们展示已完成的模型,并指出结构差异。
  • 提醒学生,计算梁和板上孔的数量有助于他们正确放置积木。

分层教学

可通过如下方式简化本节课:

  • 让学生只做实验 1 和 3,跳过棘轮实验

可通过下列方式增加难度:

  • 让学生自己想办法使汽车向后移动,然后重复实验 2(他们必须把前棘轮蜗杆折叠,并将后棘轮蜗杆降至齿轮。)
  • 让学生重新设计模型,以使汽车跑得更远,同时仍然使用与体操运动员质量相同的积木重量

拓展

(注意:这将需要额外的时间。)
为了培养学生的数学技能,可让他们在使用其中一个棘轮蜗杆的情况下,实验以五种不同的角度拉回体操运动员。让他们记录每种角度下所行驶的距离。如想添加额外的挑战,可让他们在 x-y 轴上绘制体操运动员下落高度与汽车移动距离的关系图。让他们解释图形的形状及原因。

CCSS.MATH.CONTENT.6.SP.B.4

1:1 融合式学习

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教师支持

学生将会:

  • 探索汽车上“体操运动员”(即钟摆)的运动,并解释它如何体现牛顿三大运动定律
  • 预测作用在物体上的力如何改变其运动状态
  • LEGO® Education BricQ Motion Prime 套装(每两名学生一套)
  • 胶带
  • 量尺(每组一把)

体育与健康课程标准(2011)
初步掌握一些体操类活动的基本动作(3-4年级,体育与健康课程标准,运动技能)
科学课程标准(2017)
知道推力和拉力是常见的力。知道力可以使物体的形状发生改变(小学1-2年级,科学课程标准,力部分)
知道地球不需要接触物体就可以对物体施加引力(小学5-6年级,科学课程标准,力部分)
数学课程标准(2011)
运用数来描述事物的某些特征,进一步体会数在日常生活中的作用(小学4-5年级,数学课程标准,数的认识)
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)

学生材料

学生学习单

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了解详情

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