实　践　制作“龙骨水车”模型 课件 - 2024-2025学年物理沪科版八年级全一册

实　践　制作“龙骨水车”模型 实践活动 1.本活动涉及简单机械、“龙骨水车”历史、工程技术、材料、自然地理等方面的知识。 2.任务一:查阅资料。了解我国“龙骨水车”的历史及结构功能,体会我国古代诗词歌赋中对“龙骨水车”的描述及赞美,感受我国古人在创造农业机械方面的智慧。 3.任务二:制作“龙骨水车”模型。收集材料,也可采购制作的材料包,制作一个“龙骨水车”模型。通过实际操作,探究“龙骨水车”的工作原理及影响效果的原因。 实践检测 1.2024年6月,如图甲所示,江西暴雨积水,村民搬出古老神器——龙骨水车紧急排水。龙骨水车是一种利用风力或人力、畜力等动力驱动,将水从低处提升到高处的古老灌溉工具。其构造如图乙所示,主要由水槽、大轮、刮水板等组成,形似龙骨,因此得名。下列相关物理知识描述错误的是 (　 　) A.当刮水板在水槽中运动时,刮水板与水之间的相互作用力使得水被提升 B.当水车受到外力驱动刮水上行时,水的重力势能转化为动能 C.停止摇动拐木时,刮水板不能马上停下来,说明其具有惯性 D.刮水板的面积越大,水车旋转一周提升的水越多 B 2.龙骨水车是一种古代用于农田灌溉的水车工具,它包括固定整台水车的木架、操作者脚下的大轮和踏板、连接水源的木质水槽、安装在水槽另一端的小轮,以及连接大轮和小轮的木制链条等。下链轮和车身一部分没入水中,通过操作者踩踏踏板驱动链轮,叶板就沿水槽刮水上升,到水槽上端将水送出,使水车能够从水源抽水灌溉田地。 (1)踩动踏板,匀速刮水上行时,水的　 　能增大。 (2)刮板的面积越大,水车旋转一周提升的水就越多,对水所做的功越　 　;当踩动踏板的速度加快时,提升水的功率会变　 　。 (3)劳动课上,小明踩动龙骨水车旋转一周可将约20 L水提升到离水源3 m高的田地中,所用时间为60 s,小明做功的总功率为40 W,则该过程中做的总功为　 　J,机械效率为　 　%。(g取10 N/kg) 重力势 多 大 2 400 25 3.在跨学科实践活动中,同学们以“我国古代的‘龙骨水车’”为主题开展研究。 【项目提出】 作为我国非物质文化遗产的“龙骨水车”,具有丰富的人文教育意义。“龙骨水车”在结构设计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、工程技术、能源材料、历史人文等多领域的知识。 【项目分解】 (1)查阅资料,了解我国古代“龙骨水车”的工作原理。 (2)制造简易“龙骨水车”。 【项目实施】 (1)查阅资料,了解我国古代“龙骨水车”的工作原理。 “龙骨水车”是我国古代江南地区主要的灌溉农具之一,是一种历史悠久的提水设施,相当于现代的抽水机,其构造如图甲所示。 《天工开物》中有“数尺之车,一人两手疾转,竟日之功可灌二亩而已”的记载。如图乙所示,将水车一端浸入水中,另一端固定于岸上。使用时摇动长柄摇杆,使轮轴转动,带动嵌满刮水板的链条运动,槽内板叶刮水上行,倾灌于地势较高的田中。 ①使用时,人对摇杆施加力的作用使轮轴转动,木链条随之运动起来,一定质量的水被水车提升到高处,重力势能　 　(选填“增大”或“减小”)。 ②写出一条提高“龙骨水车”提水效率的方法: 　 　。 增大 在各部件之间加润滑油来减小摩擦 (2)制造简易“龙骨水车”。 制作“龙骨水车”的第一步是选材。需要优先考虑的是提高材料的端面硬度和强度(材料的弹性模量越大,强度越大),以保证水车稳固、联动和耐久;其次再考虑材料的密度,仅为了搬运的方便。为此,同学们查阅到几种木材的特性如表。 木材 种类 端面硬度 /N 弹性模量 /GPa 密度 /(g·cm-3) 湿地 松木 2 570~4 000 10.4~13.2 0.55~0.75 水曲 柳木 4 010~6 500 10.4~16.2 0.55~0.75 槐木 4 010~10 000 7.5~13.2 0.55~0.95 柞木 6 510~10 000 10.4~16.2 0.55~0.95 由表可知制作“龙骨水车”应选　 　材料最好。老师为学习小组提供“龙骨水车”模型组件,同学们按照说明书组装水车,如图丙所示。 柞木 【项目拓展】 现代很多机械与“龙骨水车”的原理相似,例如图丁所示的链斗式输送机。链斗式输送机是一种用沿轨道运行的料斗来输送物料的设备,应用于电站、矿山、煤炭等行业,进行松散物料的输送。下面是某型号链斗式输送机在某次工作中的相关数据。 ××型号链斗式输送机的功率 每分钟提升 物料的质量 每分钟提升 物料的高度 10 kW 4 t 11.4 m 该链斗式输送机在本次工作过程中,每分钟输出的总功为 　 　,机械效率为　 　。(g取10 N/kg) 6×105 J 76% $$