26 跨學(xué)科實(shí)踐“制作能升空的飛機(jī)模型”（教學(xué)設(shè)計(jì)）2024-2025學(xué)年初中物理項(xiàng)目化課程案例

26跨學(xué)科實(shí)踐“制作能升空的飛機(jī)模型”（教學(xué)設(shè)計(jì)）2024-2025學(xué)年初中物理項(xiàng)目化課程案例科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）26跨學(xué)科實(shí)踐“制作能升空的飛機(jī)模型”（教學(xué)設(shè)計(jì)）2024-2025學(xué)年初中物理項(xiàng)目化課程案例教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：制作能升空的飛機(jī)模型，涉及空氣動(dòng)力學(xué)原理、材料選擇、模型設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：《物理》教材中關(guān)于力的作用、物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、流體力學(xué)等章節(jié)，為學(xué)生提供了制作飛機(jī)模型的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，加深對(duì)物理知識(shí)的理解。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過(guò)實(shí)際操作，提高觀察、分析和解決問(wèn)題的能力。

2.強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)并制作飛機(jī)模型，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，在小組合作中，學(xué)習(xí)如何有效溝通、分工協(xié)作。

4.增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，理解物理學(xué)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際生活的指導(dǎo)意義。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在此前學(xué)習(xí)過(guò)的物理課程中，已經(jīng)接觸過(guò)力學(xué)、流體力學(xué)等基本概念，如力的作用、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、空氣動(dòng)力學(xué)原理等。此外，他們可能已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有所了解。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：初中生對(duì)航空和模型制作通常有較高的興趣，喜歡動(dòng)手實(shí)踐。他們具備一定的觀察能力和初步的分析能力，能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察理解物理現(xiàn)象。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的學(xué)生擅長(zhǎng)動(dòng)手操作，有的則更善于理論分析。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在制作飛機(jī)模型的過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)遇到設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法升空的問(wèn)題，這需要他們對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)原理有更深入的理解。此外，材料的選擇和制作工藝可能會(huì)讓學(xué)生感到困惑，需要他們具備一定的工程知識(shí)和實(shí)踐技能。團(tuán)隊(duì)合作中，學(xué)生可能面臨溝通不暢、分工不均等問(wèn)題，這要求他們學(xué)會(huì)協(xié)調(diào)和合作。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：用于介紹空氣動(dòng)力學(xué)原理和模型制作的基本知識(shí)，幫助學(xué)生建立理論基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)法：通過(guò)實(shí)際制作飛機(jī)模型，讓學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高動(dòng)手能力。

3.討論法：在制作過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生討論遇到的問(wèn)題，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體展示：利用PPT或視頻展示飛機(jī)模型的制作過(guò)程和空氣動(dòng)力學(xué)原理，增強(qiáng)直觀感受。

2.實(shí)物演示：展示成功和失敗的模型，讓學(xué)生直觀了解設(shè)計(jì)要點(diǎn)和常見(jiàn)問(wèn)題。

3.在線資源：提供在線教程和視頻，供學(xué)生課后復(fù)習(xí)和自主學(xué)習(xí)。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課

（1）師：同學(xué)們，今天我們要一起探索一個(gè)有趣的課題——制作能升空的飛機(jī)模型。在開(kāi)始之前，我們先來(lái)回顧一下之前學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，比如力的作用、物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、流體力學(xué)等，這些都是我們今天制作飛機(jī)模型的重要理論基礎(chǔ)。

（2）生：好的，老師。

二、新課導(dǎo)入

1.講解空氣動(dòng)力學(xué)原理

（1）師：首先，我們來(lái)了解一下空氣動(dòng)力學(xué)原理。同學(xué)們，你們知道飛機(jī)為什么能飛起來(lái)嗎？

（2）生：因?yàn)轱w機(jī)的機(jī)翼可以產(chǎn)生升力。

（3）師：沒(méi)錯(cuò)，飛機(jī)的機(jī)翼可以產(chǎn)生升力，這是由于流體力學(xué)中的伯努利原理。當(dāng)流體（如空氣）流過(guò)機(jī)翼時(shí)，上方流速快，壓強(qiáng)??；下方流速慢，壓強(qiáng)大。這樣，機(jī)翼上下產(chǎn)生的壓力差就會(huì)產(chǎn)生升力，使飛機(jī)能夠飛起來(lái)。

（4）師：接下來(lái)，我們通過(guò)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證伯努利原理。

2.材料選擇與制作

（1）師：在制作飛機(jī)模型之前，我們要先選擇合適的材料。同學(xué)們，你們認(rèn)為選擇材料時(shí)應(yīng)該考慮哪些因素呢？

（2）生：材料要輕便、易于加工，還要具有一定的強(qiáng)度。

（3）師：很好，這些因素都非常重要。接下來(lái)，我將介紹幾種常用的材料，如紙張、塑料、木材等，并講解它們的優(yōu)缺點(diǎn)。同學(xué)們可以根據(jù)自己的需求選擇合適的材料。

（4）師：在制作過(guò)程中，我們要注意以下幾點(diǎn)：

a.設(shè)計(jì)合理的機(jī)翼形狀，確保產(chǎn)生足夠的升力；

b.確保飛機(jī)重心位置合適，避免飛機(jī)在飛行過(guò)程中失衡；

c.注意飛機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，確保其牢固性。

3.實(shí)驗(yàn)操作與觀察

（1）師：同學(xué)們，現(xiàn)在我們開(kāi)始動(dòng)手制作飛機(jī)模型。在制作過(guò)程中，請(qǐng)認(rèn)真觀察并思考以下問(wèn)題：

a.你是如何設(shè)計(jì)機(jī)翼形狀的？

b.你是如何調(diào)整飛機(jī)重心的？

c.你是如何確保飛機(jī)結(jié)構(gòu)的牢固性的？

（2）生：我在設(shè)計(jì)機(jī)翼形狀時(shí)，參考了機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)原理，盡量使機(jī)翼上方和下方的流速接近，以提高升力。

（3）師：很好，你的思路很清晰。接下來(lái)，我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察飛機(jī)的飛行情況。

4.團(tuán)隊(duì)合作與交流

（1）師：在制作飛機(jī)模型的過(guò)程中，你們遇到了哪些問(wèn)題？是如何解決的？

（2）生：我們遇到了飛機(jī)飛行不穩(wěn)定的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)討論，我們調(diào)整了機(jī)翼形狀和重心位置，最終解決了這個(gè)問(wèn)題。

（3）師：很好，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，你們成功地解決了問(wèn)題。在今后的學(xué)習(xí)中，我們要學(xué)會(huì)與他人合作，共同面對(duì)挑戰(zhàn)。

三、課堂小結(jié)

1.回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容

（1）師：同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了制作能升空的飛機(jī)模型的相關(guān)知識(shí)，包括空氣動(dòng)力學(xué)原理、材料選擇、模型設(shè)計(jì)等。你們覺(jué)得收獲如何？

（2）生：收獲很大，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我對(duì)物理知識(shí)的應(yīng)用有了更深刻的理解。

2.鼓勵(lì)學(xué)生課后拓展

（1）師：同學(xué)們，在課后，你們可以嘗試制作不同類型的飛機(jī)模型，比如三角翼飛機(jī)、直升機(jī)等。同時(shí)，也可以查閱相關(guān)資料，了解更多的空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)。

（2）生：好的，老師。

四、布置作業(yè)

1.完成課后拓展任務(wù)，制作不同類型的飛機(jī)模型；

2.查閱資料，了解更多的空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課通過(guò)實(shí)際操作，讓學(xué)生在制作飛機(jī)模型的過(guò)程中，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力和分析能力。在教學(xué)過(guò)程中，我注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、勇于探索。在今后的教學(xué)中，我將繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提供更具針對(duì)性的指導(dǎo)。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-空氣動(dòng)力學(xué)原理的深入探討：介紹機(jī)翼設(shè)計(jì)、升力產(chǎn)生、阻力分析等更深入的概念，以及流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，如速度、壓力、湍流等。

-模型飛機(jī)的歷史與發(fā)展：介紹模型飛機(jī)的發(fā)展歷程，包括不同類型的飛機(jī)模型，如固定翼、旋翼、飛艇等，以及它們?cè)诤娇占夹g(shù)發(fā)展中的地位和作用。

-材料科學(xué)在模型制作中的應(yīng)用：介紹不同材料的特性及其在模型飛機(jī)制作中的選擇和應(yīng)用，如輕質(zhì)材料、高強(qiáng)度材料、復(fù)合材料等。

-模型飛機(jī)的飛行性能分析：探討模型飛機(jī)的飛行性能，包括飛行速度、飛行高度、飛行距離等，以及如何通過(guò)調(diào)整設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化飛行性能。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生閱讀相關(guān)的科普書(shū)籍或文章，如《空氣動(dòng)力學(xué)入門》、《模型飛機(jī)設(shè)計(jì)與制作》等，以增加對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)和模型制作的理解。

-組織學(xué)生參觀航空博物館或模型飛機(jī)展覽，親身體驗(yàn)?zāi)Ｐ惋w機(jī)的制作過(guò)程和飛行表演，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-引導(dǎo)學(xué)生參與模型飛機(jī)競(jìng)賽，通過(guò)實(shí)際操作和比賽，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

-建議學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線課程、教育視頻等，進(jìn)行自學(xué)，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握。

-安排學(xué)生進(jìn)行小組合作項(xiàng)目，每個(gè)小組設(shè)計(jì)并制作一個(gè)具有特定功能的飛機(jī)模型，如偵察機(jī)、滅火機(jī)等，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目來(lái)提高學(xué)生的綜合能力。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與社區(qū)活動(dòng)，如科學(xué)展覽、學(xué)?？萍脊?jié)等，展示他們的飛機(jī)模型制作成果，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和交流能力。

-提供一些在線論壇或社交媒體平臺(tái)，讓學(xué)生能夠與其他對(duì)模型制作感興趣的同齡人交流心得，拓寬視野。典型例題講解1.例題：一個(gè)飛機(jī)模型以10m/s的速度水平飛行，飛行時(shí)間為20秒。求飛機(jī)飛行的水平距離。

解：根據(jù)速度和時(shí)間的關(guān)系，水平距離可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

\[距離=速度\times時(shí)間\]

將已知數(shù)值代入公式中：

\[距離=10\,\text{m/s}\times20\,\text{s}=200\,\text{m}\]

答：飛機(jī)飛行的水平距離為200米。

2.例題：一個(gè)飛機(jī)模型的機(jī)翼面積是0.5平方米，飛行高度為100米。假設(shè)空氣密度為1.225kg/m3，求飛機(jī)在飛行過(guò)程中受到的空氣阻力。

解：空氣阻力可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

\[阻力=\frac{1}{2}\times\text{空氣密度}\times\text{速度}^2\times\text{阻力系數(shù)}\times\text{機(jī)翼面積}\]

由于題目沒(méi)有給出阻力系數(shù)，我們假設(shè)阻力系數(shù)為1。飛機(jī)在飛行過(guò)程中受到的空氣阻力與速度的平方成正比，而飛機(jī)的飛行速度與高度無(wú)關(guān)，因此我們可以假設(shè)飛機(jī)在飛行過(guò)程中速度保持不變。

\[阻力=\frac{1}{2}\times1.225\,\text{kg/m}^3\times10^2\,\text{m}^2/\text{s}^2\times1\times0.5\,\text{m}^2\]

\[阻力=\frac{1}{2}\times1.225\times100\times0.5\]

\[阻力=30.625\,\text{N}\]

答：飛機(jī)在飛行過(guò)程中受到的空氣阻力為30.625牛頓。

3.例題：一個(gè)飛機(jī)模型的機(jī)翼面積為1平方米，飛行速度為20m/s。如果飛機(jī)的升力為200牛頓，求飛機(jī)的重力。

解：飛機(jī)的升力與重力的關(guān)系可以通過(guò)以下公式表示：

\[升力=重力\]

因此，飛機(jī)的重力等于其升力。

答：飛機(jī)的重力為200牛頓。

4.例題：一個(gè)飛機(jī)模型的機(jī)翼面積為0.4平方米，飛行速度為15m/s。如果飛機(jī)在水平飛行時(shí)受到的空氣阻力為10牛頓，求飛機(jī)的阻力系數(shù)。

解：阻力系數(shù)可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

\[阻力系數(shù)=\frac{阻力}{0.5\times\text{空氣密度}\times\text{速度}^2\times\text{機(jī)翼面積}}\]

將已知數(shù)值代入公式中：

\[阻力系數(shù)=\frac{10\,\text{N}}{0.5\times1.225\,\text{kg/m}^3\times15^2\,\text{m}^2/\text{s}^2\times0.4\,\text{m}^2}\]

\[阻力系數(shù)=\frac{10}{0.5\times1.225\times225\times0.4}\]

\[阻力系數(shù)=\frac{10}{52.875}\]

\[阻力系數(shù)\approx0.188\]

答：飛機(jī)的阻力系數(shù)約為0.188。

5.例題：一個(gè)飛機(jī)模型的機(jī)翼面積為0.6平方米，飛行速度為25m/s。如果飛機(jī)在飛行過(guò)程中受到的空氣阻力為12牛頓，求飛機(jī)在飛行過(guò)程中的升力。

解：由于飛機(jī)在水平飛行時(shí)，升力與重力相等，我們可以假設(shè)飛機(jī)的重力等于其升力。

\[升力=阻力\]

因此，飛機(jī)的升力為12牛頓。

答：飛機(jī)在飛行過(guò)程中的升力為12牛頓。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.完成以下練習(xí)題，鞏固對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)原理的理解：

-設(shè)計(jì)一個(gè)飛機(jī)模型的機(jī)翼，計(jì)算在給定速度和空氣密度下，機(jī)翼應(yīng)該產(chǎn)生的升力。

-分析不同形狀的機(jī)翼對(duì)飛機(jī)飛行性能的影響，并解釋原因。

2.制作一個(gè)簡(jiǎn)單的飛機(jī)模型，并記錄以下數(shù)據(jù)：

-材料清單

-設(shè)計(jì)圖

-制作過(guò)程中的難點(diǎn)和解決方案

-飛行測(cè)試結(jié)果（包括飛行距離、飛行高度、穩(wěn)定性等）

3.閱讀一篇關(guān)于航空歷史的文章，撰寫(xiě)一篇簡(jiǎn)短的報(bào)告，總結(jié)文章的主要內(nèi)容，并討論航空技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用。

作業(yè)反饋：

1.對(duì)于練習(xí)題的反饋：

-檢查學(xué)生是否正確應(yīng)用了升力公式，并注意是否有單位錯(cuò)誤。

-評(píng)估學(xué)生對(duì)不同形狀機(jī)翼影響的理解，是否能夠解釋清楚。

-提供具體的反饋，如“你的計(jì)算過(guò)程正確，但忽略了空氣密度的單位轉(zhuǎn)換，請(qǐng)?jiān)俅螜z查?！?/p>

2.對(duì)于飛機(jī)模型的反饋：

-評(píng)估模型的設(shè)計(jì)是否合理，材料選擇是否恰當(dāng)。

-檢查設(shè)計(jì)圖是否清晰，是否包含了所有必要的細(xì)節(jié)。

-分析學(xué)生在制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并提供改進(jìn)建議，如“你的模型在飛行測(cè)試中不穩(wěn)定，建議檢查重心位置。”

3.對(duì)于閱讀報(bào)告的反饋：

-檢查學(xué)生對(duì)文章內(nèi)容的理解是否準(zhǔn)確，報(bào)告是否包含了文章的主要觀點(diǎn)。

-評(píng)估學(xué)生對(duì)航空技術(shù)應(yīng)用的討論是否深入，是否有自己的見(jiàn)解。

-提供反饋，如“你的報(bào)告很好地總結(jié)了文章內(nèi)容，但在討論應(yīng)用時(shí)可以更具體地舉例說(shuō)明。”

在批改作業(yè)時(shí)，我將注意以下幾點(diǎn)：

-確保作業(yè)的完成度，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)。

-對(duì)作業(yè)中的錯(cuò)誤進(jìn)行詳細(xì)批改，不僅指出錯(cuò)誤，還要解釋正確答案的原因。

-針對(duì)學(xué)生的不同水平，提供個(gè)性化的反饋和改進(jìn)建議。

-鼓勵(lì)學(xué)生在作業(yè)中展示自己的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

-定期與學(xué)生交流作業(yè)情況，了解他們的學(xué)習(xí)進(jìn)度和遇到的困難。內(nèi)容邏輯關(guān)系①