高中生生涯与学科融合规划教育 片段课 物理必修一《摩擦力和阻力》

PAGEPAGE1教师姓名童丹霞学校新河中学课程主题摩擦力和阻力学科融合知识点学科物理年级高一教材版本人教版课程类型片段课融合片段位置课尾融合片段教学时长13分钟所属章节：必修一第三章相互作用――力第2节摩擦力知识点：摩擦力教材内容分析（分析教材与融合点的关系）：在本章该知识点中，主要学习滑动摩擦和静摩擦，在科学漫步中，涉及到流体阻力。作为一名物理教师，为贯彻落实学校所推行的学科与生涯渗透方案，我将流体阻力与空气阻力与交通设计工程师相结合，进行生涯规划教学。生涯融合素材专业R职业R行业R人物□生活应用R科学前沿□时事热点□融合素材介绍1、空气阻气跟生活密切相关2、交通设计工程师职业介绍3、交通设计工程师工程师对应的大学以及专业介绍。设计意图1、结合《摩擦力》的相关知识，通过职业体验，认识到物理与实际生活的紧密联系，感受物理知识在真实场景中的应用，提升物理学科素养。2、引导学生通过实验来探究空气阻力与哪些量有关，培养科学探究与创新意识的物理学科核心素养。3、通过了解流体力学应用的职业需要，以《摩擦力和阻力》为例，通过实验设计进行职业体验，激发学生科学探究的兴趣和能力。课程设计【教学过程设计】学科教学设计（27分钟粗写）引入实验引入：课堂教学通过控制变量法研究滑动摩擦力的大小与什么量有关，得出滑动摩擦力的公式Ｆf通过二力平衡知识认识静摩擦并会求出静摩擦力的大小融合部分（13min详写）知识拓展环节一:创设情境，引入问题问题：为了减少摩擦，我们实验室有一种物理仪器叫气垫导轨，在气垫导轨上运动的物体一定是做匀速直线运动的吗？生：还有空气阻力师：生活中我们也有类似的交通工具，你们有见过吗？生：磁悬浮列车视频观看：磁悬浮列车视频(介绍磁悬浮原理以及列车的实际运行状况)在磁悬浮列车运行过程中，空气阻力不能忽略。书本P63科学漫步中提到的流体阻力是我们高速运动物体必须要面对的棘手问题。环节二：实验探究，总结规律问题：磁悬浮技术可以使列车与轨道面不接触，从而使列车与轨道的摩擦为零。但是空气阻力不可忽略,那么空气阻气是如何形成的呢?引导学生思考得出以下观点：空气与物体之间的摩擦②空气有压力问题：空气阻力可能与哪些因素有关？学生：①形状②表面光滑程度③运行速度问题：说说在生活中有哪些设计和现象与减少空气阻力有关。学生:鱼的形状车头的设计仿制鲨鱼皮的泳衣问题:空气阻力与物体形状以及表面积大小有什么关系?实验探究方案：模拟风洞、利用力传感器研究流动气体对物体的作用力与物体的形状以及面积大小之间的关系。实验器材：吹风机、力传感器、悬挂支架、砝码、面积不同的砝码盘、两端开口的塑料桶力传感器力传感器塑料桶塑料桶悬挂支架悬挂支架砝码盘和砝码砝码盘和砝码风风实验一:探究流动气体对物体的作用力与物体的形状的关系。将塑料砝码盘分别按照图1和图2方式放置在悬挂支架上，利用吹风机在砝码盘下方吹气，观察在气流作用下力传感器的变化情况。图1图2实验结论：图1气流对砝码盘的作用力较大，根据运动的相对性，这种形状的物体在运动过程中受到的阻力较大。图2气流对砝码盘的作用力较小，根据运动的相对性，这种形状的物体在运动过程中受到的阻力较小。说明空气阻力的大小与物体的形状有关。实验二：探究流动气体对物体的作用力与物体的面积大小的关系。参照之前图2实验，更换一个比图2大的塑料砝码盘，放置在悬挂支架上，如图3。利用吹风机在砝码盘下方吹气，观察在气流作用下力传感器的变化情况。图2图3实验结论：图2气流对砝码盘的作用力较小。图3气流对砝码盘的作用力较大，说明气流对表面积大的物体作用力更大。根据运动的相对性，表面积大的物体在运动过程中受到的阻力较大。实验三：探究物体和气体相对运动的速度与空气阻力的大小的关系。在图2和图3实验基础上,将吹风机的风力由I级变为II级，通过观察在气流作用下力传感器的变化情况来探究风速对空气阻力的影响。风风风风实验结论：说明物体和气体相对运动的速度对空气阻力的大小有影响。相对运动速度越大，空气阻力越大。环节三：应用规律，引入职业刚才我们学习了阻力对运动物体有很大影响。那么在高速交通工具的设计过程中，如何能做到减小阻力，节约能耗呢？视频：自行车竞技运动(视频介绍:竞技专用自行车的设计和运动员运动过程中如何做到在减小阻力同时将自身的动力发挥到极致)学生观看视频后表达自己的感想。接下来我们一起看看交通设计工程师的几个相关职业。四、职业链接——交通设计工程师1、飞行器设计工程师我国正在向科技创新国家的路线发展，现在有许多飞机制造公司需要飞行器设计方面的人才，而且薪资很高。不仅中国需要，发达国家也需要。飞行器设计工程师是从事飞行器的设计、研究、开发的高级技术人员。他们主要负责分析和解决飞行器设计过程中的实际问题。想要从事这个职业，你们可以考虑飞行器设计与工程这个专业。相关大学：这个专业的主要课程有：材料力学、机械设计、弹性力学、结构力学、流体力学与空气动力学基础、飞行器动力学、飞行力学、力学性能与结构强度、试验技术、自动控制理论等。就业前景：中国飞行器可供开发的空间很大，许多应该用到飞行器的民用领域目前还未开发利用，在私人使用上也几乎是空白，因此，飞行器设计与工程专业的人才会是中国将来急需的人才，此专业以后的就业前景应该是不错的。随着“神五”、“神六”陆续成功发射，航天类专业被怀着同样梦想的广大学生所追捧，报考人员相继增多，航天院所人员日益饱和，出现就业困难的局面。由于这一专业技术对航空航天事业的特殊重要性，所以这一专业的教育也越来越被重视，各有关院校在国家和政府的支持下，纷纷抽掉出雄厚的师资力量、筹备各种各样的实验室，诸如计算机群、静动力实验室、疲劳强度实验室、飞机陈列室、飞行控制模拟实验室以有配套有先进测量设备的风洞、水洞等实验室，可以进行大型结构(包括整架飞机)实验与计算机模拟等。这些实验室的建立又为专家、教授和学生进行科学研究提供了便捷的条件。航空航天作为国家重点发展的项目之一，相关行业工作者待遇都非常高，而且大多数都在体制内工作，所以福利待遇和薪酬都非常好，毕业生还可以享受多种国家福利，去这样的大学学习应该是不少人的梦想，而且除了航空航天类的工作，这些学校的毕业生在机械电子等领域也有着非常不错的就业前景，而且大多都是“铁饭碗”。飞行器设计方面，现在衍生出一个比较流行的一个职业，就是无人机设计工程师。随着国家传统产业转型升级与供给侧结构改革落地，在鼓励创业创新的大背景下，极具市场价值的无人机行业将继续保持高速增长。前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国无人机行业市场需求预测及投资战略规划分析报告》预测，我国民用无人机产品销售和服务总体市场规模到2020年将达到465亿元，2025年将达到750亿元。在这样的销售规模下，无人机的创新与设计方面人才需求量非常大。工资薪酬:2、轨道车辆工程师《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出：推进城市群都市圈交通一体化，加快城际铁路、市域（郊）铁路建设，构建高速公路环线系统，有序推进城市轨道交通发展。以城际铁路和市域（郊）铁路等轨道交通为骨干，打通各类“断头路”、“瓶颈路”，推动市内市外交通有效衔接和轨道交通“四网融合”，提高都市圈基础设施连接性、贯通性。轨道车辆工程师是掌握城市轨道交通车辆结构、原理等方面的基本知识和技能，能从事城市轨道交通车辆检修、维护（或驾驶）的高级技术应用性专门人才。轨道车辆工程师的工作相关知识技能包括：城市轨道交通概论、工程力学、工程制图、城市轨道交通车辆结构与原理、城市轨道交通车辆电传动、车辆制动、城市轨道车辆检测技术、车辆维修与工艺、电工实验、金工实习、车辆检修（或驾驶）等。就业前景：轨道车辆工程师这个行业的前景还是不错的，学生毕业后主要从事高速铁路、地铁、和城市轨道交通、厂矿企业铁路等领域中信息和控制方面的研究、设计、开发、系统集成、施工和管理等工作。基本就是铁路局、地铁轻轨等相关部门上班。工资薪酬:3、汽车工程师随着生活水平的提高，汽车已经成为身边越来越普及的交通工具。产销两旺的局面带动了我国的汽车工业的快速发展，按人均汽车保有量来看我国只处于美日等发达国家五六十年代的水平，所以我国汽车产业在未来十到二十年仍有广阔的发展空间，汽车工程师仍是一个热门的就业去向。然而汽车业作为专业制造行业是分工非常细的一个行业。整车系统非常复杂，整个项目的周期又是非常长的（新项目的周期大概是2-3年左右），不要说整车或者发动机，就是单单一个反光镜也要经过一群负责造型、材料、设计、工艺等方面的的工程师通力合作才能完成。所以大众想象中的那种各领域兼修的汽车工程师在现代已经不存在了，“汽车工程师”职位分工更细，更专。下面列举几个常见的汽车工程师分工。汽车车身工程师：车身工程师主要负责车身结构金属结构件和门盖系统的设计和改进工作，该岗位需要熟悉车身结构以及车身阻力问题相关知识。动力总成工程师：动力总成工程师需要负责整车动力传动系统（发动机、离合器、变速器、传动轴、驱动桥）的布局和设计。汽车机电工程师：汽车机电工程师需要负责整车或局部电气系统的开发设计、电气系统方案的设计和总体布局。车身造型工程师：车身造型工程师是负责汽车外观造型设计的，需要考虑到汽车高速运动过程中气流气压对车身的影响以及车辆的美观。新能源汽车工程师：新能源汽车工程师负责纯电动汽车/混合动力汽车动力系统技术方案的设计，熟悉汽车理论基础知识外，还需要了解新能源汽车基础知识例如电机、电子、电池等的原理和构造。就业前景：就业方面，以上大学车辆专业的毕业生可以说是供不应求，哪怕是本科生。本科生就业待遇多在6-15万，与车企的效益有很大关系，本科生多从事一线工作。研究生就业起点要高不少，如供职于一线车企的研究院，待遇必然是令人羡慕的，若在经历几次跳槽，那么年薪三十万也不在话下。车辆博士生就是凤毛麟角般地存在了，想必是各大车企“争相抢夺”的对象。个人建议，对本专业而言最好考个研究生，平台和视野会远高于本科生。近年来，随着智能汽车、互联网汽车、自动驾驶等全新概念的提出和发展，车辆工程已经从传统工科专业走向了智能化、多学科交叉的道路，个人认为车辆工程不仅不会向有些传统工科专业一样长时间处于平台期甚至衰落期，反而会不断发展、大放异彩！工资薪酬:我们发现，这类职业社会现阶段需求量非常大，大家如果有这方面的想法的话，记得好好学习物理了！知识延伸——交通设计工程师的相关大学专业信息高校专业高中选考科目北北京航空航天大学飞行器设计与工程物理(1门科目考生必须选考方可报考)北京理工大学飞行器设计与工程物理(1门科目考生必须选考方可报考)北京交通大学车辆工程物理(1门科目考生必须选考方可报考)西南交通大学交通工程物理(1门科目考生必须选考方