12.4 跨学科实践：自行车 课件-2025-2026学年教科版物理八年级下册

该初中物理课件以自行车为载体，围绕结构、简单机械、力与运动及能量转化展开，通过观察思考导入，引导学生从机械组成、材料性能到受力分析，构建“生活现象-物理原理”的知识脉络，提供拆装实践、主题征文等学习支架。 其亮点在于融合科学探究与跨学科实践，通过拆装保养、征文展示等活动培养科学探究能力，结合齿比分析、阻力实验等发展科学思维，融入环保计算渗透科学态度与责任。学生能提升实践与问题解决能力，教师可依托丰富活动设计落实核心素养教学。

教科版2024（新教材）物理8年级下册精做课件 12.4.跨学科实践：自行车 第12章 机械能 授课教师： Home . 班 级： 八年级（---）班 . 时 间： . 2026年2月3日 2026年2月3日星期二10时35分18秒 2026年2月3日星期二10时35分19秒 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。自行车 主要由支撑系统、轮组系统、变速系统、 刹车系统、避震系统等组成。 自行车与物理 自行车中的物理 1.观察一辆自行车，看一看自行车上有哪些简单机械。想一想，这些机械有什么作用？ 2.观察自行车的轮胎，看一看轮胎是由什么材料做成的。想一想，这种材料有什么优点?为什么自行车轮胎有花纹？ 3.观察自行车的各种部件，想一想，哪些设计增强了骑行的舒适性？ 4.观察自行车是如何传动的，想一想，为什么自行车比人运动得快？ 观察 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。 1.查阅资料，了解自行车轮胎、刹车、链条等关键结构的保养和维修方法。 2.尝试在家长或老师的指导下，对自行车(或其一部分)进行拆解、保养、组装与调试。 3.用图片、表格或文字记录下你对自行车进行拆装的过程。 活动1 拆装自行车 围绕自行车来探索 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: 活动2 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！ 展示、交流与评价 小组名称 时间 评价指标 评价等级 总评 切题性 中心思想 创新性 文采 说明:评价等级用“★”表示，等级从低到高分为3级,分别为"★” "★★" "★★★" 围绕自行车来探索 知识点1 自行车的结构 1. 现代自行车有很多类型，如童车、载重自行车、弯梁自行 车、公路自行车等，这些特殊车型的出现，是因为在系统设 计时改变了( ) A A. 自行车的结构 B. 自行车的材料 C. 自行车的强度 D. 自行车的大小 中考考法 9 （第2题） 2. 机械以各种不同的形式展现 在生活中，成为生活中不可或缺的部分，如 图是自行车结构图，关于自行车机械的应用， 正确的是( ) A A. 螺丝和螺帽：斜面类螺旋简单机械，费距离 B. 脚踏板：属于等臂杠杆 C. 刹车控制器：属于杠杆，能省距离 D. 车龙头：属于轮轴，控制自行车的方向并节省距离 中考考法 10 3.小强有一辆如图所示的自行车。 （第3题） （1）该自行车的车架呈三角形，这主要是为了提高自行车 的______性和______性。 稳定 安全 中考考法 11 （第3题） （2）小强骑着该自行车上下学，他发现 路上的上坡很多，而且有一大段路面坑洼 不平，非常难骑。为此，小强准备对该自 行车加以改进，他的主要改进任务是给该 自行车加装______系统和______系统。 变速 减震 中考考法 12 知识点2 自行车与物理 4. 自行车沿斜坡匀速驶下的过程中，它具有的( ) A A. 重力势能减小，动能不变 B. 重力势能减小，机械能不变 C. 重力势能减小，动能增大 D. 动能不变，机械能增大 中考考法 13 5. 如图所示，某同学骑自行车在水平路面上匀速运动。下列 说法正确的是( ) B A. 自行车前后的两个用链条连接的齿轮， 前面的大是为了省力 B. 自行车车座较宽是通过增大接触面积来 减小压强，使车座更舒适 C. 自行车受到的重力和地面对自行车的支 持力是一对平衡力 D. 自行车轮胎有许多花纹，是为了减小摩擦 中考考法 14 6.自行车（如图）是当今最为绿色环保 的交通工具，请你仔细观察并思考后， 回答下面的问题。 （1）当自行车的脚踏板转到什么位置 时，用力蹬下的效果最好？为什么？ 【答】当自行车的脚踏板转到水平位置时，用力蹬下的效果 最好。这是因为在相同的动力作用下，水平位置时动力臂最 大，产生的转动效果最好。 中考考法 15 （2）如果小刚搭乘他人骑的自行车， 车没有停稳，就匆忙下车，请用所学 物理知识解释可能发生的现象。 小刚可能向前摔倒，这是由于小刚从运动的自行车上下来后， 脚接触地面从而停止运动，但是上身由于惯性仍然保持向前 的运动状态，可能会向前摔倒。（合理即可） 中考考法 16 7. 为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。 质量为 的小丽同学每天坚持骑自行车上学，她所骑自行 车质量为 ，在水平路面上匀速骑行时轮胎与水平路面的 总接触面积为，所受阻力为总重力的 取 。求： （1）小丽受到的重力。 【解】小丽受到的重力 。 中考考法 17 （2）她骑行时自行车对路面的压强。 自行车的重力 ，她骑 行时自行车对路面的压力 ，她骑行时自 行车对路面的压强 。 中考考法 18 （3）若她在水平路面上内匀速骑行了 ，则她骑 行时自行车动力的功率。 她在水平路面上匀速骑行时，动力与所受阻力平衡，大小相 等，故动力 ，骑行 的速度，根据 可得， 她骑行时自行车动力的功率 。 中考考法 19 8.阅读材料，回答问题。 如图是自行车的部分结构示意 图，骑行时人在脚踏处施力，通过 曲柄带动前齿轮 顺时针转动，再 通过链条带动后齿轮 与后轮一起 转动。曲柄与前齿轮、后轮与后齿轮 ，两处都是同轴转动 （物体绕同一个中心轴转动，在相同时间转过的圈数相同） 中考考法 20 的轮轴结构，也可视为杠杆。 、 齿轮通过链条配合工作，在相同 时间转过的齿数相同，链条与 、 齿轮间的作用力大小相等。#1.1 变速自行车与普通自行车的区 别是它的前、后齿轮由多个齿数不 同的齿轮组成。变速系统可以调节 链条和不同齿数的前、后齿轮配合， 中考考法 即调节齿比（前齿数 后齿数）从 而改变车速。如表是小明的变速自 行车的部分参数。 中考考法 结构 参数 前齿轮（3速） 齿数：22、32、45 曲柄 长度： 后齿轮（7速） 齿数：12、15、17、19、21、24、28 轮胎 直径： 中考考法 23 （1）脚踏、曲柄和前齿轮组成一个______杠杆；骑行时， 前齿轮和后齿轮 ______（选填“是”或“不是”）同轴转动。 省力 不是 中考考法 （2）小明调节自行车齿比为 ，当 他通过蹬脚踏使前齿轮转动一圈， 后齿轮转动___圈。 3 【点拨】自行车齿比为 ，前齿数 是后齿数的三倍，后齿轮与前齿轮通过由同一链条相连，故 相同时间通过的距离相同，故前齿轮转一圈，后齿轮转三圈。 中考考法 25 （3）小明调节自行车为最大齿比，此时地面对后轮的摩擦 力为，作用在脚踏上的力至少为_____ 。 125 中考考法 26 【点拨】由表格可知，该自行车最大 齿比为，后轮与后齿轮 是同轴转动 的轮轴结构，可视为杠杆，动力是链 条对后齿轮的拉力，阻力是地面对后 轮的摩擦力，动力臂为后齿轮的半径，阻力臂是后轮半径， 根据杠杆平衡条件得 ；链条对前齿轮 中考考法 27 的力的大小与链条对后齿轮的力大小 相等即 ，前齿轮和脚踏、 曲柄也组成了杠杆，动力为人给脚踏 的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力， 动力臂是脚踏到轴心的长度，阻力臂 是前齿轮半径，根据杠杆平衡条件得 ；前、后 中考考法 齿轮半径比等于齿比，即 ； 联立①②③④可得，作用在脚踏上的 力至少为 。 中考考法 （4）当小明骑自行车爬坡时，为了最 省力，应该调整自行车齿比为___。 【点拨】由（3）可得 ，当小明骑自行车爬 坡时，后轮受到的摩擦力不变，曲柄长度和轮胎直径不变， 为了最省力，应该调整自行车齿比最小，根据表格数据可知， 最小为 。 中考考法 30 知识点3 围绕自行车来探索 9. 自行车比赛中减小空气阻力是提高成绩的关键。 某小组为了探究“骑行时受到的空气阻力与哪些因素有关”， 设计了两种探究方案。#1 方案一：用电风扇产生稳定气流吹向静止的运动员，运动员 腹部绑有压力传感器如图甲。 中考考法 31 方案二：让运动员朝一定方向骑行，运动员腹部绑有压力传 感器如图乙。 小组讨论后采用合适的方案，测得实验数据如表。#1.3 中考考法 实验 压力传感器倾角 压力传感器示数/ 1 90 8.03 2 45 7.11 3 25 4.45 4 0 3.12 中考考法 33 （1）本实验基于的假设是_____________________________ _____________________________________。 运动员骑行时受到的空气阻力与 运动员上半身和水平方向的夹角大小有关 中考考法 34 （2） 请帮该小组选择合适的探究方案，并说 明理由：____________________________________________ _____________________________________________。 选择探究方案一，因为方案一中运动员相对于地 面静止便于控制，风扇吹出的风速大小，无关变量 中考考法 35 （3） 分析实验数据，在冲刺阶段，运动员上 半身尽量与地面保持平行的原因是______________________ ______________________________。 运动员上半身与水平面 的夹角为 时，受到的阻力最小 中考考法 36 $