跨学科实践15：自行车-2024-2025学年八年级物理下学期项目化课程案例

null跨学科实践15：自 行 车 最早的自行车设计大约在1791年，当时不是很完善。 1870年，英国的机械工程师斯塔利，从机械学、运动学的角度设计出了新的自行车样式，装上前叉和车闸，还首次使用了橡胶车轮。因此他被后人称为“自行车之父”。 最早的自行车 1950年，新中国第一个全部国产化的自行车品牌“飞鸽”在天津诞生。 自行车发展史 观察与思考 自行车——伟大的人力机械发明，由杠杆、轮轴等简单机械组成。200多年来，工程师们利用物理学、材料学、人体工程学等的研究成果不断对自行车进行改进。那么自行车的设计蕴含着哪些物理学知识呢? 自行车的结构 自行车有不同的类型，常见的有普通型自行车、载重型自行车、运动型自行车、竞赛型自行车、轻便型自行车、特种型自行车等。在自行车演变过程中，最成功和持久的是其车架的三角形设计，不同类型自行车各部件均有其特定的性能，下面是某自行车的结构。 支撑系统 车架、前叉、车把、车座、座杆、脚蹬等 轮组系统 轮圈、辐条、花鼓、轮胎等 变速系统 变速把手、前变速器、后变速器、飞轮等 刹车系统 刹车把手、刹车线、刹车片、刹车盘等 避震系统 前叉减震器、后避震器等 自行车的结构 结构 刹车把手 车把 脚蹬、曲中柄与齿盘 飞轮与后轮 螺丝和螺帽 分类 杠杆 轮轴 轮轴 轮轴 斜面 功能 省力 省力 省力 省距离 省力 7 2.自行车轮胎的材料 轮胎采用高弹性橡胶做成，高弹性橡胶不仅能增强轮胎 的耐用性，还能有效吸收震动，提升骑行的舒适度.此外， 轮胎、车把手和脚踏板上的花纹设计，是在压力一定时， 通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力. 8 3.增强舒适度的部件 （1）马鞍型坐垫：自行车的坐垫设计成马鞍型，能够增 大与人体的接触面积，从而有效减小臀部承受的压强. （2）前叉减震器、后避震器：减震器是自行车的重要组 件，能够减小在崎岖的路面上骑行时的颠簸程度，并有 效限制震动传递到骑行者的身体. 9 （3）车座下的弹簧：在崎岖的路面上骑行时，车座下的 弹簧发生弹性形变，起到减震作用,从而提高骑行的舒适度. （4）橡胶轮胎、较低的胎压也能够有效过滤掉部分路面 的颠簸，从而减少自行车传递到身体的震动. （5）脚蹬设计得较宽，是为了增大与脚的接触面积，从 而减小脚部承受的压强，提高骑行的舒适度. 10 4.自行车的传动装置 在驱动系统中，有两组简单机械，即省力轮轴 （中轴上的脚蹬、曲中柄与齿盘）和费力轮轴 （后轴上的飞轮和后轮）. 11 自行车与物理 在骑行过程中，自行车受到哪些力的作用？这些力产生了怎样的效果？自行车铃是如何发声的？为什么骑此走路更省力？…… 小小自行车有大妙处。无论是结构、材料、受力、运动还是能量转化，自行车的许多细节，都蕴含着物理。 根据学生兴趣、能力等因素，将学生分成若干小组，每组负责不同的保养任务。 分组方式 任务分配 团队协作 明确各小组的任务目标、责任分工和实践要求，确保活动顺利进行。 鼓励学生在小组内互相交流、协作完成保养任务，培养团队合作精神。 分组进行实践操作 准备工具与材料 指导学生准备必要的保养工具和材料，如螺丝刀、润滑油、清洁剂等。 拆卸与清洁 演示如何拆卸自行车关键部件，并进行彻底清洁，去除油污和灰尘。 检查与调整 指导学生检查自行车各部件的磨损情况，进行必要的调整和更换。 组装与试骑 演示如何正确组装自行车，并进行试骑，确保车辆性能良好。 实际操作步骤演示 轮胎漏气或损坏 检查轮胎气压，保持正常范围内。如遇到漏气或损坏，及时修补或更换轮胎。 链条脱落或卡顿 首先检查链条是否过松或过紧，适时调整。同时，定期清洁和润滑链条，确保其顺畅运转。 刹车失灵 检查刹车线是否松弛或断裂，刹车片是否磨损严重。如有需要，及时更换刹车线或刹车片，并调整刹车系统。 遇到问题的解决方法 根据自行车使用情况，制定合理的保养周期，确保及时发现问题并解决。 制定保养计划 选用适合的工具进行保养，如专业的清洗剂、润滑油和拆卸工具等，提高保养效果。 使用专业工具 通过阅读相关书籍、观看教学视频等方式，不断学习自行车保养知识，提升自身技能。 学习保养知识 提高保养效率的技巧 拓展活动范围 计划将此类活动推广至更多地区，让更多人了解和掌握自行车保养技能，同时宣传环保理念。 丰富活动内容 加强合作与交流 未来活动规划与展望 在未来的活动中，将增加更多与自行车相关的知识和技能讲解，如骑行技巧、安全知识等，以提升学员的综合素质。 寻求与更多相关组织和企业的合作，共同推动自行车文化的普及和发展，为绿色出行贡献力量。 技能提升 活动中，学员们分组进行，彼此协作，共同完成任务，团队合作精神得到了显著提升。 团队合作能力增强 环保意识提高 通过讲解和实践操作，学员们更加了解了环保的重要性，学会了如何正确处理废旧自行车和零部件。 通过本次实践活动，学员们掌握了自行车的基本保养技能，包括清洁、润滑、调整和检查等。 活动成果回顾 通过资料查阅、商店咨询和实物研究等方式，选择感兴趣的主题写一篇300字的小论文。主要选题参考以下主题: 自行车主题征文与展示 围绕自行车来探索 自行车发展史；设计一辆自己的自行车（含设计图纸）；自行车与环境保护；自行车里的简单机械；自行车与仿生学；自行车与体能训练；自行车与交通安全；小小自行车大用途…… 一起来展示和交流你们的自行车主题论文吧！ 探究点一　自行车的结构 填一填 1.自行车有不同的类型,常见的有普通型自行车、　 　自行车、 　 　自行车、竞赛型自行车、轻便型自行车、特种型自行车等。 2.如图所示,自行车主要由支撑系统、　 　系统、变速系统、 　 　系统、避震系统等组成。  载重型 运动型 轮组 刹车 自行车结构图 3.生活中常见的自行车有多种多样,下列属于普通型自行车的是( ) D A B C D 4.如图所示为自行车的结构图,下列关于其结构的功能的说法正确 的是( ) A.车筐:载人或物 B.前车轮:驱动轮 C.后车轮:导向轮 D.车座:坐人及避震 D 5.自行车是简单机械的组合,如图所示,在自行车上找不到的简单 机械是( ) A.杠杆 B.轮轴 C.滑轮 D.斜面 C 6.如图所示,下列关于自行车的结构或使用上的说法正确的是( ) A.车座做得宽大是为了增大压强 B.刹车时捏紧刹车把手是为了减小摩擦 C.轮胎和脚踏板的花纹是为了增大摩擦 D.骑自行车到路口时要减速是为了减小惯性 C $$