29 跨学科实践“探究游乐设施中的功与能”（教学设计）2024-2025学年初中物理项目化课程案例

29跨学科实践“探究游乐设施中的功与能”（教学设计）2024-2025学年初中物理项目化课程案例授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容教材章节：《物理》八年级下册，第四章“机械能”的第二节“功与能”。

内容：本节课将引导学生探究游乐设施中的功与能，通过分析游乐设施如过山车、旋转木马等在运动过程中的能量转换，理解功的概念和计算方法，学习能量守恒定律在游乐设施中的应用。通过实际操作和数据分析，培养学生的观察能力、实验操作能力和科学思维。核心素养目标1.科学探究：通过实验探究游乐设施中的功与能，提升学生提出问题、设计实验、收集和分析数据的能力。

2.科学态度与责任：培养学生对科学现象的好奇心，增强学生对物理学科的兴趣和责任感。

3.科学、技术、社会、环境：引导学生认识到物理学在游乐设施设计中的应用，理解科学技术对社会和环境的影响。

4.创新意识与实践能力：鼓励学生在实践中运用所学知识，尝试设计简单的游乐设施，培养创新意识和实践能力。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入本节课前，已经学习了力的概念、力的作用效果、简单机械以及能量守恒等基础知识。他们对力的三要素、力的合成与分解有一定的了解，对能量的初步概念也有所认识。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

初中阶段的学生对物理现象充满好奇，尤其是与日常生活相关的物理问题，如游乐设施的工作原理。学生的学习能力较强，能够通过观察、实验等方法学习新知识。他们的学习风格多样，有的学生喜欢通过实验操作来学习，有的则更倾向于通过理论分析来理解物理现象。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

本节课涉及的概念较为抽象，如功、能、能量转换等，学生可能难以理解这些概念的实际意义和计算方法。此外，学生在进行实验探究时，可能会遇到实验设计不合理、数据收集不准确等问题，需要教师及时指导。此外，由于学生对游乐设施中的能量转换理解有限，可能导致在分析问题时缺乏实际情境的支撑。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：通过讲解功与能的基本概念，结合游乐设施实例，帮助学生建立对功和能的理解。

2.实验法：组织学生进行简单的实验，如测量滑梯或旋转木马上的功，让学生通过实际操作体验物理原理。

3.讨论法：引导学生就实验结果进行讨论，分析能量转换的过程，培养学生的批判性思维。

教学手段：

1.多媒体展示：利用PPT展示游乐设施图片和视频，直观展示能量转换过程。

2.互动软件：使用教学软件模拟游乐设施的运动，让学生在虚拟环境中观察和实验。

3.实物演示：准备实际游乐设施模型或图片，让学生直观感受物理现象。教学流程1.导入新课

详细内容：上课开始，通过播放一段关于游乐设施的视频，引起学生的兴趣。随后，教师提出问题：“同学们，你们在游乐场中最喜欢的游乐设施是什么？为什么？”让学生分享他们的经历和感受。接着，教师引导学生思考：“在游乐设施中，你们有没有注意到什么物理现象？”从而自然过渡到本节课的主题“探究游乐设施中的功与能”。

2.新课讲授

（1）讲授功与能的基本概念

详细内容：教师通过板书和PPT展示，讲解功和能的定义、公式及能量转换的基本原理。例如，介绍功的计算公式W=F×s，并举例说明在游乐设施中如何应用这一公式。

（2）分析游乐设施中的能量转换

详细内容：教师以过山车为例，分析其能量转换过程。首先，过山车在上升过程中，重力势能增加，动能减少；在下降过程中，重力势能减少，动能增加。通过实例让学生理解能量转换的规律。

（3）探讨功的测量方法

详细内容：教师介绍功的测量方法，如使用测力计、计时器等工具。并举例说明如何测量游乐设施中的功，如计算过山车下滑过程中克服摩擦力所做的功。

3.实践活动

（1）分组实验：将学生分成小组，每组选择一种游乐设施，如滑梯、旋转木马等，测量其运动过程中的功和能。

详细内容：教师提供实验器材，如测力计、计时器等，指导学生进行实验。学生需记录实验数据，并分析实验结果。

（2）数据分析：引导学生对实验数据进行处理和分析，得出结论。

详细内容：教师指导学生运用计算公式，计算游乐设施运动过程中的功和能。通过比较不同游乐设施的数据，让学生总结能量转换的规律。

（3）课堂展示：每组派代表分享实验结果和结论，其他学生进行评价和提问。

详细内容：教师组织学生进行课堂展示，每组学生需准备PPT或实物模型，展示实验过程和结果。其他学生可针对展示内容进行提问和评价。

4.学生小组讨论

（1）讨论能量守恒定律在游乐设施中的应用

举例回答：在过山车上升和下降过程中，重力势能和动能相互转换，但总能量保持不变，体现了能量守恒定律。

（2）讨论游乐设施中摩擦力对能量转换的影响

举例回答：在过山车运动过程中，摩擦力会消耗部分能量，导致能量转换效率降低。

（3）讨论如何提高游乐设施的能量转换效率

举例回答：通过优化游乐设施的设计，如减小摩擦力、提高斜面倾斜度等，可以提高能量转换效率。

5.总结回顾

内容：教师总结本节课的重点内容，包括功与能的概念、能量转换过程、能量守恒定律等。强调本节课的重难点，如功的测量、能量转换的规律等。最后，鼓励学生在课后继续探究游乐设施中的物理现象。

用时：导入新课5分钟

新课讲授15分钟

实践活动20分钟

学生小组讨论10分钟

总用时：45分钟学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：

学生通过本节课的学习，能够正确理解功与能的基本概念，掌握功的计算公式W=F×s，以及能量转换的基本原理。他们能够识别和描述游乐设施中能量的转换过程，如过山车在上升和下降过程中的重力势能和动能的相互转换。

2.能力提升：

（1）实验操作能力：学生在实践活动中，通过实际操作测量游乐设施中的功和能，提升了实验设计和操作的能力。

（2）数据分析能力：学生学会了如何收集、处理和分析实验数据，能够运用计算公式得出结论，提高了数据分析能力。

（3）问题解决能力：在面对游乐设施中的物理问题时，学生能够运用所学知识进行思考和解决，提升了问题解决能力。

3.思维发展：

（1）科学思维：通过探究游乐设施中的能量转换，学生能够更好地理解能量守恒定律，发展科学思维。

（2）批判性思维：在小组讨论中，学生针对实验结果提出不同观点，并通过讨论和分析来支持自己的观点，培养了批判性思维。

（3）创新思维：学生在实践活动和讨论中，尝试设计简单的游乐设施，提出改进建议，锻炼了创新思维。

4.情感态度价值观：

（1）好奇心：学生对物理现象的好奇心得到满足，增强了他们对物理学科的兴趣。

（2）责任感：学生意识到物理学在现实生活中的应用，增强了他们对科学的责任感。

（3）合作意识：在小组活动中，学生学会了与他人合作，共同完成任务，培养了合作意识。

5.综合应用：

学生能够将所学的物理知识与日常生活相结合，例如，他们能够分析家庭电器中的能量转换，或者思考如何提高日常生活中的能源利用效率。教学评价与反馈1.课堂表现：

课堂表现评价将关注学生的参与度、专注度和积极性。教师将观察学生在课堂上的发言次数、提问频率以及是否能够积极回答问题。通过学生的眼神交流、身体语言和参与讨论的积极性，教师可以评估学生对知识的掌握程度和对课程的兴趣。

2.小组讨论成果展示：

小组讨论成果展示将作为评价学生合作能力和问题解决能力的重要环节。教师将评估每个小组的展示内容是否清晰、逻辑性强，是否能够正确运用所学知识解释游乐设施中的能量转换。同时，教师会注意小组成员之间的互动和分工合作情况。

3.随堂测试：

随堂测试将包括选择题、填空题和简答题，旨在评估学生对功与能概念的理解、能量转换公式的应用以及对游乐设施中能量转换现象的分析能力。测试结果将提供对学生知识掌握程度的直接反馈。

4.实验报告评估：

学生完成实验后，需要提交实验报告，包括实验目的、步骤、数据记录和分析。教师将评估实验报告的完整性、准确性以及学生对实验数据的解读能力。实验报告的评估有助于学生反思实验过程，提高实验技能。

5.教师评价与反馈：

针对学生的课堂表现，教师将提供具体的评价和反馈。例如，对于在课堂上积极发言的学生，教师将给予表扬，并鼓励他们继续保持；对于在实验中遇到困难的学生，教师将提供个别指导，帮助他们克服障碍。教师评价将侧重于以下几个方面：

-知识掌握：评价学生对功与能概念的理解程度，包括能否正确应用公式进行计算。

-实验技能：评估学生在实验中的操作能力，包括实验器材的使用和数据的收集。

-问题解决：评价学生在遇到问题时能否运用所学知识进行思考和解决。

-合作能力：评估学生在小组讨论和实验中的合作情况，包括沟通能力和团队精神。

-思维发展：评价学生在讨论和实验中的创新思维和批判性思维能力。

教师将通过以下方式提供反馈：

-课堂即时反馈：在课堂上，教师会针对学生的回答和表现给予即时反馈。

-课后个别辅导：对于需要额外帮助的学生，教师将提供课后个别辅导。

-作业和实验报告反馈：教师将对学生的作业和实验报告进行详细批改，并提供书面反馈。

-小组评价：鼓励学生之间进行相互评价，以促进学生的自我反思和相互学习。板书设计①功与能的基本概念

-功的定义：W=F×s

-能的定义：能量是物体做功的能力

-功的单位和测量

②能量转换

-重力势能（Ep）：Ep=mgh

-动能（Ek）：Ek=1/2mv²

-能量守恒定律：总能量保持不变，能量可以从一种形式转换为另一种形式

③游乐设施中的能量转换实例

-过山车：上升时重力势能增加，动能减少；下降时重力势能减少，动能增加

-旋转木马：动能转换为势能，再转换回动能

④功的测量方法

-使用测力计测量力的大小

-使用计时器测量运动距离

-计算功的大小

⑤能量转换效率

-能量转换效率=有用功/总功

-影响能量转换效率的因素：摩擦力、阻力等课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《物理世界中的能量转换》

这篇文章将介绍日常生活中常见的能量转换现象，如汽车引擎、风力发电等，帮助学生将课堂上学到的理论知识与实际应用相结合。

-视频资源：《能量转换的动画演示》

通过动画形式展示能量转换的过程，如动能转化为热能、电能转化为光能等，帮助学生直观理解能量转换的原理。

2.拓展要求：

-鼓励学生利用课后时间阅读相关材料，了解能量转换在科技和生活中的应用。

-观看视频资源，通过动画演示加深对能量转换过程的理解。

-学生可以尝试自己设计一个简单的能量转换实验，如利用橡皮筋驱动小车的运动，观察并记录能量转换的过程。

-学生可以收集生活中的能量转换实例，如太阳能热水器、电动自行车等，分析其能量转换的原理和效率。

-教师可提供以下指导：

-推荐阅读材料，如科普书籍、在线文章等，帮助学生拓宽知识面。

-解答学生在阅读和观看过程中产生的疑问，提供必要的帮助。

-组织学生进行小组讨论，分享各自的学习心得和发现。

-鼓励学生撰写实验报告或观察日记，记录实验过程和结果。

-安排学生进行课堂展示，分享他们的拓展学习成果，促进交流与合作。教学反思今天上了“探究游乐设施中的功与能”这一节课，我觉得整体效果还不错，但也有些地方需要反思和改进。

首先，我觉得导入环节挺成功的。我用了游乐设施的视频，一下子就抓住了学生的兴趣。他们看到过山车、旋转木马等熟悉的场景，很快就投入到课堂中来。不过，我也发现有些学生对于物理现象的好奇心还不够强烈，可能在后续的讨论中需要更多的引导。

然后，新课讲授部分，我尽量用简单易懂的语言解释了功和能的概念，并结合游乐设施的具体实例来讲解。我发现，当学生能够将抽象的物理概念与实际生活联系起来时，他们的理解会更加深刻。比如，在讲解过山车上升和下降过程中的能量转换时，学生们的反应很积极，他们能够直观地看到重力势能和动能的变化。

在实践活动环节，我安排了小组实验，让学生自己动手测量游乐设施中的功和能。这个环节的设计初衷是希望学生能够通过实际操作来加深对知识的理解。但是，实际操作中我发现，有些学生对于实验器材的使用不够熟练，实验数据收集和分析也不够准确。这让我意识到，在今后的教学中，我需要更加细致地指导学生进行实验操作，同时也要教会他们如何处理实验数据。

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