跨学科实践14：制作简易升降机（课件）-2024-2025学年八年级物理下学期项目化课程案例

跨学科实践14：制作简易升降 情境导入 日常生活中，人们经常利用机械搬运物体。 我国古代劳动人民利用简单机械制作了升降机，以方便搬运人和物品。 我国古代用于军事瞭望的巢车 如图所示是古代用于军事瞭望的车辆——巢车。 中国古代一种设有望楼，用以登高观察敌情的车辆。车上高悬望楼如鸟之巢，故名。又名楼车，楼车的名称见于《左传》。 其结构通常包括一个木制的车体，底部装有轮子以便推动，车上竖立长柱，柱顶设有辘轳轴，通过绳索提升小板屋以便观察。 了解我国机械发展的历史 了解我国机械发展的历史 这些机械不仅在动力使用上从人力转向畜力、水力等，而且在结构方面出现了齿轮、凸轮和曲柄连杆等复杂的传动机构。 战国云梯车 0 感悟新知 我国是世界上发明机械较早的国家之一，机械技术历史悠久，成就辉煌。 古代用来舂米的碓 汲水的桔槔 汲水的辘轳 了解我国机械发展的历史 0 感悟新知 军事的投石机 这些机械在动力的利用和机械结构的设计上都各具特色。 古代用于计量的天平 水车 风车 了解我国机械发展的历史 0 感悟新知 随着制作原料的种类和动力的来源越来越丰富，机械发明和制造也越来越复杂。 记里鼓车 以“水排”驱动的水力鼓风系统（早期炼铁炉的风箱助燃装置） 了解我国机械发展的历史 0 感悟新知 随着铸造技术的出现，我国古代机械技术得到极大的发展。 两晋时期出现了自动磨车、舂车、水碾等水力机械。 舂车 水碾 了解我国机械发展的历史 0 感悟新知 新知探究 我国涌现出许多杰出的机械制造家。 马钧 祖冲之 郭守敬 王祯 他们为古代机械的发展做出了重要贡献。不少机械还传到了国外，对世界科学技术的发展产生了积极的影响。 在手工机器纺织时期，我国古代劳动人民发明创造了踏板织机、斜织机、竹笼机、大花楼机、多锭大纺车等，大大提高了生产效率。 踏板织机是在原始腰机的基础上，使用机架代替身体作为支架并加入踏板而成的，后来经由丝绸之路传到中亚、西亚和欧洲各国。 了解我国机械发展的历史 随着铸造技术的出现，我国古代机械技术得到极大的发展。 水碾 水力机械： 舂车 机械介绍相关书籍： 机械制造家： 马钧 郭守敬 《农书》 了解我国机械发展的历史 近年来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的成就。发展经济、改善人民生活质量，离不开基础工程建设。 现代机械 2020年12月，我国自主研发的嫦娥五号探测器成功着陆月球表面，并顺利完成我国首次月表采样工作。 嫦娥五号机械臂 利用简单机械设计并制作升降机 不同的机械有不同的功能，比如，利用定滑轮可以改变力的方向，利用动滑轮、轮轴可以省力，等等。因此，我们要根据功能需求选择不同的简单机械来设计升降机。 我们要设计的升降机的功能需求有:能竖直上下搬运物体，以0.3kg的重物作为搬运的目标物体，竖直搬运高度不小于10cm。 为了实现这些功能，升降机需要包括哪几部分?每部分应如何设计?设计时，我们需要注意可使用的简单机械什么? 基于上述功能需求，选择简单机械设计升降机。比如，可以选择滑轮组实现目标物体的上下运动，也可以选择轮轴或其他方式来实现目标物体的上下运动。 制作升降机可使用的简单机械 将你的想法以示意图的方式画出来，与同学交流。结合同学们的分享和评估，进一步完善你的设计方案，并将你设计的升降机制作出来。 测量升降机的机械效率，需要测出有用功和总功。有用功和总功又该如何测量呢？在动手测量之前，我们需要思考以下问题。 （1）在提升过程中，有用功和总功分别是哪个力做的功？ （2）如何测量物体上升的高度？ （3）如何测量绳子自由端的拉力和绳子自由端移动的距离？ （4）记录数据的表格应该怎样设计？ 任务三 测量升降机的机械效率 测量滑轮组的机械效率 探究实验 【实验原理】 【实验器材】 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 【实验记录】 实验 钩码 重力G/N 提升 高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动距离s/m 总功 W总/J 机械 效率η 1 2 3 【分析论证】 比较实验1、2：动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高。 比较实验1、3：物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 制作简易升降机 课堂小结 测量升降机的机械效率 动滑轮重 摩擦、绳重等 物重 利用简单机械设计并制作简易升降机 了解我国机械发展的历史 $$中国古代机械技术的发展有着完整而系统的发展脉络，19世纪之前一直处于领跑地位。约1万年前出现了制造陶器的转台陶轮。约8000年前跨湖桥遗址出土的陶轮已经使用用了带转轴的旋转结构，由基座转盘所构成，是组合结构的早期简单机械。约8000年前的河姆渡遗址出土了最早的独木舟，对制造工具的强度、锋利度、使用效率有了更高的要求。同时期出现了早期纺纱工具、纺坠以及石质纺轮。约7000年前出现了使用榫卯技术进行拼接的木结构房屋和地板。谭石山遗址出土了陶制房轮，由专盘和专杆所组成。六千多年前的良渚文化遗址出土了早期的简单纺织机。腰机有了横杆、纵杆、卷轴、打尾刀、分荆棍等多种零部件，可以完成上下开启之口、左右穿引尾砂、前后打紧尾砂三项主要运动功能。约5000年前，黄帝时期发明了车辆，4200年前的平凉台遗址出土了迄今最早的双轨车辙遗迹，商朝时期发掘了大量车马坑。两轮马车已相当精致，战车和运输车具有不同的形制。据吕氏春秋记载，黄帝时期已发明了衡器。春秋时期出土了大量天平、砝码权，也就是秤砣等相关食物。不晚于商朝时期发明了早期古风设备橐龠，用于提高冶炼金属的温度。使用了早期起重设备提高用于矿物开采等场景的重物提升。据诗经、婺源农书等多部典籍的记载，以及结合出土文物的推测，西周时期已经出现了工程的云梯、冲车等军事机械，陆路滑车、绞车等用于起重搬运的机械化，实现了深井矿物开采所使用的摇柄结构可连续摇动，实现了圆周运动和直线运动的转换，为汉代起广泛使用的曲柄的前身，对后世乃至今天的众多机械设备起了奠基作用。在考古发掘的同时期的制造战船、工厂、古铜矿等遗址中，上述记载和推测得到了印证。约2800年前，冶金和铸造技术的快速发展促进了机械技术的进步，滑轮、滑轮组得到广泛应用。据左传记载，当时出现了专门用于侦他的军事装备，超车是后来起重车、吊车的原型。 null