12.4 跨学科实践：自行车 作业设计-2024-2025学年物理教科版八年级下册

第12.4节 跨学科实践：自行车 设计教师 董丽丽 1、 课标要求 1.了解自行车的结构 2.自行车中蕴含的物理知识 3.自行车的工作原理 二、教学目标 【物理观念】通过拆装自行车，让学生深入理解自行车的结构和自行车中蕴含的物理知识。 【科学思维】在拆装过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。 【科学探究】学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。 【科学态度与责任】培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。 三、重点与难点 重点是对自行车中蕴含的物理知识的应用，如杠杆、压强、摩擦力等。 难点是理解自行车中复杂的力学结构和工作原理，培养学生跨学科综合运用知识的能力。 4、 知识点 自行车的结构、自行车中蕴含的物理知识、自行车的工作原理、跨学科联系（自行车与生活的联系）。 五、知识点与作业题目对应表 知识点 目标要求 习题 类型 题目 数量 难易程度 （易、适中、难） 自行车的结构 让学生深入理解自行车的结构 选择题、填空题 3 易、适中 自行车中蕴含的物理知识 理论与实际相结合，激发学生学习兴趣 选择题、填空题 35 易、适中 自行车的工作原理 体验科学探究的过程，培养科学思维能力 选择题、简答题 4 易、适中 跨学科联系 培养学生跨学科综合运用知识的能力 论述题 1 适中、难 巩固性作业 1.自行车的车座设计成宽大的形状，这是为了（ ） A. 增大压强 B. 减小压强 C. 增大压力 D. 减小压力 2.自行车刹车时，用力捏闸，这是通过（ ）的方法来增大摩擦的。 A. 增大接触面粗糙程度 B. 增大压力 C. 变滚动为滑动 D. 减小接触面面积 3.自行车脚踏板到转轴的距离较长，这是为了在蹬脚踏板时______（选填“省力”或“费力”）。 4.骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，这是为了（ ） A. 增大动能 B. 增大势能 C. 增大惯性 D. 减小阻力 5.自行车的车把可以看作是一个（ ） A. 省力杠杆 B. 费力杠杆 C. 等臂杠杆 D. 以上都不是 拓展性作业 6.当自行车在水平地面上做匀速直线运动时，下列说法正确的是（ ） A. 自行车所受的重力和地面对自行车的支持力是一对平衡力 B. 自行车所受的重力和自行车对地面的压力是一对平衡力 C. 自行车对地面的压力和地面对自行车的支持力是一对平衡力 D. 自行车所受的摩擦力和自行车的重力是一对平衡力 7.自行车的链条与齿轮之间的连接属于（ ） A. 皮带传动 B. 齿轮传动 C. 链条传动 D. 液压传动 8.骑自行车时，用力捏刹车，车子很快停下来，这说明力可以改变物体的（ ） A. 形状 B. 运动状态 C. 质量 D. 惯性 9.从能量转化的角度看，骑自行车下坡时，重力势能转化为（ ） A. 动能 B. 弹性势能 C. 机械能 D. 内能 探究性作业 10.骑自行车快速行驶时，若突然刹车，人会向前倾，这是因为人具有______。 自行车的轮胎用橡胶制成，主要是因为橡胶具有较好的______（填一种物理属性），可以更好地适应路面。 自行车的车架通常采用金属材料，是因为金属材料具有较高的______，能承受较大的力。自行车的车把上刻有花纹，目的是通过增大______来增大摩擦。 11.请从物理角度分析自行车上的哪些设计利用了摩擦力的知识。 12.简述自行车上涉及到的杠杆原理，并举例说明。 跨学科实践 13.围绕自行车作为绿色出行方式减少碳排放，说说优缺点。 六、作业设计意图 本作业设计旨在帮助学生理解自行车中蕴含的丰富的科学知识，打破学科界限，通过分层问题设置，从基础巩固到综合拓展，再到实践探究，逐步提升学生的物理学科素养，培养科学思维与社会责任感。 巩固性作业侧重于基础知识强化：自行车蕴含丰富的科学知识，涉及力学、机械原理等多个领域。第1、3、5题让学生分析自行车的结构，如车把、车座、脚踏板等部件的工作原理，帮助学生将课堂上学到的杠杆这一抽象的力学知识具象化，加深对知识的理解与记忆。第2题让学生在探究自行车行驶过程中摩擦力这一物理现象时，不仅能巩固力学知识，还能在观察、分析过程中，将所学知识融会贯通。第4题是道综合题，帮助学生构建系统的知识体系。 拓展性作业是综合应用能力提升环节：以本节课知识为核心，建立知识之间的联系，完成达标训练的目的，第6、8题从力学知识入手，温故而知新，加深对知识的理解与记忆。第7题分析自行车结构，使学生更好的了解自行车的工作原理，让学生能够更加关注身边的事物，发现生活中的美好，激发对生活的热爱之情。第9题紧密结合本章知识点，完成知识点之间的衔接。 探究性作业：在作业过程中，第10、11、12题需要学生观察自行车的构造，分析自行车的工作原理。锻炼学生的观察力，让学生学会从不同角度发现问题。帮助学生将课堂上学到的力学知识具象化，加深对知识的理解与记忆。此外，学生在探究自行车行驶过程中摩擦力、惯性等物理现象时，不仅能巩固力学知识，还能在观察、分析过程中，将所学知识融会贯通，构建系统的知识体系。 跨学科实践：第13题是物理和语文的结合，通过对自行车环保优势的探究，学生能够深入了解自行车在减少碳排放、缓解交通拥堵等方面的积极作用，从而增强环保意识，倡导绿色出行。在日常生活中，学生更愿意选择自行车作为出行方式，将环保理念转化为实际行动，为保护环境贡献自己的力量。 七、评价标准 新课程标准指出：要构建新的评价体系才能全面反映学生认知水平，促进评价主体多元化，将教师评价、自我评价、学生之间的相互评价相结合，加强学生自我评价和学生之间的相互评价。所以本次作业我主要采取自评、学生互评、师评三种形式组合的方式。 1.自评与参考答案 题号 答案 1 B 2 B 3 省力 4 A 5 A 6 A 7 C 8 B 9 A 10 惯性；弹性；硬度；接触面粗糙程度 11 自行车上利用摩擦力知识的设计有：（1）轮胎花纹：轮胎上有凹凸不平的花纹，通过增大接触面的粗糙程度来增大与地面间的摩擦力，使自行车在行驶过程中能更好地抓地，不易打滑，保证行驶的稳定性。（2） 刹车装置：刹车时，用力捏闸，闸皮紧紧压在车轮上，通过增大压力的方法增大闸皮与车轮间的摩擦力，使车轮快速停止转动，从而让自行车停下来。（3）车把和脚踏板上的花纹：车把和脚踏板上刻有花纹，也是增大了接触面的粗糙程度，使人在骑车时手能更稳地握住车把，脚能更稳地踩在脚踏板上，防止手和脚与车把、脚踏板之间打滑。 12 自行车上涉及到多种杠杆原理：（1） 车把：车把可看作省力杠杆。车把与前叉相连的轴为支点，人作用在车把上的力为动力，前叉和前轮受到地面的阻力为阻力。由于动力臂大于阻力臂，所以转动车把时省力，方便操控自行车改变行驶方向。（2） 刹车手闸：刹车手闸是省力杠杆。以与车架连接的点为支点，手作用在刹车手闸上的力为动力，连接闸皮的线对闸皮的拉力为阻力。动力臂大于阻力臂，这样用较小的力捏刹车手闸，就能使闸皮紧紧压在车轮上产生较大的摩擦力，让自行车停下来。（3） 脚踏板与大齿轮：脚踏板与大齿轮组成的系统也可看作杠杆。脚踏板绕轴转动，轴为支点，脚作用在脚踏板上的力为动力，链条对大齿轮的拉力为阻力。通过合理设计脚踏板到轴的距离（动力臂）和大齿轮半径（阻力臂），使脚用较小的力就能带动大齿轮转动，进而带动链条和后轮转动。 13 自行车作为绿色出行方式在减少碳排放方面具有显著的优点，但也存在一些缺点，具体如下： 优点（1） 低碳环保：自行车依靠人力驱动，无需消耗化石能源，不会直接排放二氧化碳等温室气体，能有效减少碳排放，对环境十分友好。（2） 健康有益：骑行自行车是一种很好的有氧运动，能增强心肺功能、锻炼肌肉力量和提高身体柔韧性，有助于减少因缺乏运动导致的健康问题，间接降低医疗资源消耗及相关碳排放。（3） 经济实惠：相比购买和使用汽车、摩托车等交通工具，自行车的购置成本低，后续的维护保养费用也较少，能为个人节省开支，减少因生产、运输和维护高能耗交通工具产生的碳排放。（4） 灵活便捷：自行车体积小、重量轻，在城市道路中能更轻松地穿梭于狭窄街道和小巷，还可灵活选择路线，避开交通拥堵，提高出行效率，同时减少因交通拥堵导致的机动车怠速和频繁启停所产生的碳排放。 缺点：（1） 出行距离受限：自行车依靠人力驱动，人的体力有限，不适合长距离出行。对于较远的路程，骑行自行车可能需要花费较长时间，且骑行者会比较疲劳，这使得其在长距离出行场景中的实用性受限，无法完全替代机动车等交通工具，在减少碳排放的全面性上有不足。（2）受天气影响大：遇到雨雪、大风、高温、严寒等恶劣天气时，骑行自行车会非常不便，甚至存在安全风险，人们往往会选择其他更舒适的交通工具，导致自行车的使用频率降低，影响其在减少碳排放方面的持续作用。（3）承载能力有限：一般自行车主要用于单人出行，即使有一些可搭载儿童或少量物品的装置，其承载能力也相对较弱，无法满足多人出行或大量物品运输的需求。在一些需要运输较多人和物资的情况下，还是需要依赖机动车，从而限制了自行车在减少碳排放方面的应用范围。 2.学生互评 通过学生评估和反馈彼此的学习成果及表现，促进学生之间的合作和共同成长，使学生的批判性思维能力得到提高，培养学生的团队协作精神和沟通能力。通过评价，学生可以及时了解自己的学习情况，得到反馈和指导，从而提高学习动力和积极性，促使学生更加主动地学习。 3.师评 通过学生作业的批改和学生的自我评价获得信息，了解学生对本节课知识的掌握程度和存在的问题，帮助教师进行总结与反思，调整和改进教学内容与方法。同时，师评能有效监控教学质量，确保教学目标与课程标准落实，促进教学相长。此外，教师通过评价引导学生形成科学的学习习惯，培养其自主学习能力，为终身学习奠定基础。 学科网（北京）股份有限公司 $$