1.3 跨学科实践：降落伞 教学设计-2024-2025学年教科版物理八年级上册

《跨学科实践：降落伞》教学设计 一、教学背景分析 （一）教材分析 本节是跨学科实践活动课，旨在为学生提供一个探究活动的主题，使他们能 充分体验科学探究活动的完整过程，并发现其中的乐趣。本节要引导学生达到两 个目标：一是要了解实验探究的基本环节，掌握基本的科学研究方法——控制变 量法；二是在测量过程中正确使用测量仪器。 教材以降落伞的用途为切入点，让学生对降落伞有初步的认识，激发学生对 降落伞的兴趣和好奇心。接着，重点聚焦延长降落伞的飞行时间这一关键目标， 提出“ 降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关？ ”这一问题，引发学生思考。 随后，展示实验探究中一种重要的思维方法——控制变量法，并强调正确使用测 量仪器的重要性。关于不规则形状的面积的测量，教材给出了一种常见的估测方 法，将不规则形状微分为数十个正方形。最后，引导学生以比赛的形式完成合作 探究过程。 （二）学情分析 前面已经学习了长度和时间的测量方法，含量程、分度值和估测等，这些基 本功有助于学生在实验探究活动中进行测量和记录工作。八年级学生已形成一定 的逻辑思维能力，适合进行控制变量法等物理思维的培养。 二、教学设计思路 本节教学分为两个课时，第 1 课时主要以实验设计为主要目的，第 2 课时以 实施评价为主要目的。第 1 课时，首先通过中国人民解放军空军跳伞运动大队跳 伞的情境引出影响降落伞下降快慢因素的问题，随后在问题的驱动下，学习控制 变量法的应用，了解不规则形状面积的测量方法。第 2 课时，重点在于引导学生 合作探究，有序开展比赛，测量、记录和分析数据。 三、教学目标 【物理观念】进一步了解长度、时间、面积测量的基本原理。 【科学思维】知道在目标和条件确定的情况下，深入研究构成系统的各个子 系统或参量之间的最佳关系，对所研究的项目或产品质量会带来很大的不同，培 养处理整体与局部、系统与子系统的关系的能力。 【科学探究】了解科学探究的基本要素，体验自主探究活动过程，领悟控制 变量等科学研究方法。 【科学态度与责任】树立积极参与讨论、勇于发表观点的意识，培养尊重事 实的科学态度，培养用科学思维和物理知识解决实际问题的意识和能力。 四、教学重难点 （一）教学重点 通过跨学科实践活动，熟练掌握并运用控制变量法开展科学有效的实验探究。 （二）教学难点 在降落伞的质量、材料限定的情况下，如何设置形状、面积等技术参数，使 降落伞在规定高度下降时飞行时间最长。 五、教学过程 （第 1 课时） （一）情境创设 中国人民解放军空军跳伞运动大队，即八一跳伞队，是一支具有光荣传统的 运动队伍。请同学们欣赏他们精彩的跳伞表演（观看视频），谈谈你观看视频后 的感受。 设计意图：通过视频，激发学生的爱国热情 ，创设探究情境。 降落伞是一种使人或物从空中安全降落到地面的航空工具，广泛用于航空、 航天和救援等领域。降落伞是蓝天中飘动的“摇篮 ”，它承载着人类对冒险与探 索的渴望。请同学们结合视频、图片，说一说降落伞的主要组成部分是哪些，降 落伞怎样保障降落过程的安全。 设计意图：使学生感知降落伞的实用价值， 了解降落伞结构，为后续探究奠 定基础。 （二）提出问题 2008 年汶川地震时，首批空降兵在无气象资料、无地面标识、无指挥引导 的情况下，运用伞降方式参加抗震救灾！惊天一跳，只为人民！ 为保障安全，增加飞行时间是设计降落伞的重要目标。降落伞在空中飞行的 时间与什么因素有关呢？ （三）猜想与假设 首先请同学们独立思考，再交流分享。 请以小组为单位形成统一意见，并派代表分享。 影响因素：伞衣的面积、绳的长度、物体重量、风力…… 设计意图：培养学生主动解决问题的意识 。引导学生大胆猜想，在独立思考 基础上交流讨论。 （四）设计实验 如果让大家设计实验验证以上猜想，我们应该怎么做？ 学生回答： （1）准备制作降落伞的材料（伞布、绳子、重物、秒表、刻度尺等）。 （2）制作表格并测量相关数据。 设计意图： 培养学生应用已有知识和方法研究物理问题的能力。 影响降落伞飞行时间的因素有好几个，我们应该怎样做才能更好地确定它们 之间的关系呢？ 小结：当所研究的问题与多个因素同时关联时，为明确研究问题与某一因素 的对应关系，每次只改变其中一个因素的参量，保持其他因素参量不变，这种研 究方法称为控制变量法。 设计意图 ：使学生经历思维从混沌到有序的过程。 实验需要测量的物理量有哪些？分别要用到什么测量仪器？测量仪器的量 程要如何选择？ 降落伞绳长——量程为 1m 的刻度尺； 降落伞下降高度——量程为 5m 的皮尺； 降落伞总质量——电子秤； 降落伞飞行时间——秒表或手机计时器。 对于常见的矩形或圆形伞衣，我们可以根据数学公式计算面积。但如果出现 不规则形状的伞衣，怎样才能较为精准地测量伞衣的面积呢？ 教师介绍：将伞衣放在方格纸上，在方格纸上描下伞衣的轮廓，数一下轮廓 中包含的方格数（不满一格而大于半格的都算一格，小于半格的都舍去），总格 数乘以每一格的面积就是不规则形状的伞衣的总面积。 设计意图：渗透微分的思想， 引导学生采用巧妙的方法解决复杂问题，化繁 为简。 请同学们设计实验表格。 悬挂物：10g 钩码 小组 序号 伞绳的 长度/m 伞衣的 形状 伞衣的 面积/m2 降落的 高度/m 降落伞 总质量/g 降落伞的飞 行时间/s 排名结果 1 2 3 4 设计意图：设计表格的过程驱使学生再次思考实验目的 、需要测量的物理量 及如何组织数据。 给学生分发材料包，包含伞衣（也可自备）、伞绳、钩码（也可自备悬挂物， 但需控制质量为 10g）。 布置任务：本周五将进行降落伞比赛，请以小组为单位提前完成降落伞的制 作。 （第 2 课时） （一）新课引入 （二）新课教学 1. 设计展示。 学生以小组为单位展示本小组设计的降落伞，并从选择的材料、制作的流程、 遇到的问题、试飞的情况等角度进行讲解。 各小组进行分工，设置小组长、放飞员、计时员、记录员、回收员等。 设计意图：让每个学生都融入实践 ，体验团队协作的良好氛围。 2. 进行实验、收集数据。 每个小组的放飞员到楼上进行放飞，计时员、记录员、回收员各司其职。按 照顺序依次从 2 楼、3 楼、4 楼释放，记录员将实验结果记录在表格中。 教师强调：（1）不要在投放区随意跑动；（2）回收员在拾取降落伞后应尽 快撤离投放区。 设计意图：确保实验的安全性 ，体现小组分工的重要性。 3. 得出结论。 （1）比较______两组数据可知，在其他条件一定的情况下，降落伞在空中 飞行的时间与降落伞伞衣面积有关，伞衣面积越_____ ，降落伞在空中飞行的时 间越长。 （2）比较______两组数据可知，在其他条件一定的情况下，降落伞在空中 飞行的时间与降落伞形状 。 （3）比较______两组数据可知，在其他条件一定的情况下，降落伞在空中 飞行的时间与降落伞绳长______。 （4）比较______两组数据可知，在其他条件一定的情况下，降落伞在空中 飞行的时间与降落伞降落的高度有关，降落的高度越______，降落伞在空中飞行 的时间越长。 （5）设计实验时，常用的方法是先考察其中一个因素对研究问题的影响， 而保持其他因素不变，这种方法叫 。 设计意图：学生自主分析数据，得到影响降落伞飞行时间的因素，深化对物 理概念的理解， 培养科学思维和科学探究能力。 4. 交流评价。 从降落伞设计和展示汇报两个方面进行小组间评价。 被评价小组名称： 评价小组名称： 维度 评价标准 待提高 （1分） 合格 （2分） 良好 （3分） 优秀 （5分） 评分理由 设计 角度 设计合理，符 合降落伞的基 本外形 美观性 创造性 汇报 表达清晰 组员分工合 理，合作默契 5. 课堂小结。 同学们对今天的放飞降落伞活动有什么感受？你觉得还可以在哪些方面继 续完善本组的降落伞设计？ 学科网（北京）股份有限公司 $$