乐高MINDSTORMS头脑风暴EV3机器人核心套装

滑下斜坡

搭建倾斜平台,通过实验确定不同物体的摩擦系数。

45-90分钟
中级
年级 6-8
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课程计划

1.课前准备

  • 浏览 EV3 课堂 App 应用程序中的学生学习材料。
  • 收集与一般摩擦类型有关的信息,特别是静态摩擦。
  • 每个小组准备几种具有不同静态摩擦力的测试对象,例如乐高®机械组梁、橡皮擦和一小块纸。

2.参与(5 分钟)

  • 根据下面发起一次讨论部分的想法组织学生围绕本节课程展开讨论。
  • 将班级学生分为两人一组。

3.探究(20分钟)

  • 让每组学生搭建倾斜平台
  • 给他们一些时间进行测试运行,确保模型搭建正确且能够按预期工作。

4.解释(10 分钟)

  • 针对每种物体,让每组至少重复进行三次实验并记录结果。
  • 确保他们能够创建自己的测试表。

5.拓展(10分钟)

  • 让学生根据他们已测试物体的结构特征进行安排。
  • 要求每组简要总结实验结果。
  • 请记得预留整理时间。

6.评估

  • 就每位学生的课堂表现提供反馈。
  • 可借助所提供的评价准则来简化此环节。

发起一次讨论

摩擦是一种日常现象。如果用力摩擦双手,可以感觉到生成的热量。我们可以有效利用摩擦力,例如在设计鞋底时,摩擦可以防止它在光滑表面上打滑。而溜冰鞋则需要尽可能减小摩擦,以便在冰面上流畅滑行。火柴盒上的摩擦面经过特殊设计,当火柴与该表面摩擦时,产生的热量可以达到其燃点。

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通过提出相关问题来围绕摩擦展开一次讨论,例如:

  • 术语摩擦是指什么?
  • 你熟悉利用摩擦特性的技术设备吗?
  • 在哪些情况下需要摩擦?而在什么时候不需要?
  • 如何减少摩擦?

搭建要诀

陀螺仪传感器使用
陀螺仪传感器在插入 EV3 程序块及 EV3 程序块启动期间必须保持完全静止。如果在坡道保持静止的情况下陀螺仪传感器的角度读数发生变化,请拔下传感器,然后重新插入。

模型使用
将模型放置在坚固的水平面上。如果表面不水平,则角度及相关的摩擦系数会不正确。运行程序并等待,直到触动传感器出现在显示屏上。这会将坡道重置为初始位置,以便程序确定正确的角度和摩擦系数。将待研究物体放置在坡道的中间和末端。按压端口 1 上的触动传感器,开始测试运行。坡道将缓慢抬升。一旦物体开始下滑,再次按压触动传感器,停止测试运行。显示屏上将显示坡道角度及与其相关的摩擦系数。

进行实验
当学生进行实验时,提醒他们注意以下事项:

  • 斜坡的角度及摩擦系数会显示在显示屏上。
  • 在测试表中记录实验编号、角度和摩擦系数,并确保在表单中留出足够的空间记录其它观测值。
  • 对每种测试物体至少重复进行三次实验并使用平均值,以确保获得最可靠的结果。

编程要诀

程序

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分层教学

通过如下方式简化本节课:

  • 与学生合作,帮助他们根据测试物体的结构特征对它们进行安排。

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 探索力分量图、法向力,以及在分析斜面现象时如何使用三角函数
  • 向学生提出挑战,让他们想出一些提高实验准确性的方法

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要创设评价准则,例如:
1.部分完成
2.全部完成
3.超额完成

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度:

  • 学生能够根据测试物体的结构特征来整理他们的观测值。
  • 学生能够确定结构特征(如形状、组成、表面特征)如何影响或不影响他们实验模型的功能。
  • 学生能够评估实验设备和程序,并找出它们的优缺点。

自我评估
让每位学生选择最能代表自己当前水平的等级。

  • 铜章:能够进行实验,但未根据测试物体的结构特征来整理观测值。
  • 银章:在帮助下能够根据测试物体的结构特征来整理观测值。
  • 金章:能够根据测试物体的三种或多种结构特征来整理观测值。
  • 铂金章:能够根据测试物体的三种或多种结构特征来整理观测值。此外,还就已测试物体提出假设,以解释检测结果。
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语言艺术拓展

整合语言艺术能力培养,要求学生:

  • 围绕他们的实验结果以及这些结果如何应用于现实世界,准备一份简短的报告
  • 准备演示文稿,说明他们的实验结果和学习成果

备注:这部分内容可用作拓展课程。

职业连接

喜欢这节课的学生可能会对以下相关行业产生兴趣:

  • 制造与工程(机械技术)
  • 科学、技术、工程、数学(科学与数学)

教师支持

学生将会

  • 了解不同物体之间能够产生摩擦
  • 根据物体的结构特征对它们进行安排

中华人民共和国教育部
义务教育初中物理课程标准
主题2 运动和相互作用(7年级)
通过事例和实验,了解重力、弹力和摩擦力,认识力的作用效果。

学生材料

学生学习单

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了解详情

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