12.4 跨学科实践：自行车 导学案 2025-2026学年八年级物理下册教科版（2024）

该初中物理导学案聚焦“自行车中的机械能”，核心涵盖简单机械（杠杆、轮轴）、摩擦、压强及能量转化等知识点。以“绿色出行工具自行车”情景导入，通过自主学习填空（结构、机械类型等）搭建基础，再经合作探究（找机械、析摩擦、论能量转化）深化理解，最后智能演练巩固，形成“基础认知-实践应用-检测提升”的学习支架。 此资料突出跨学科实践特色，通过观察自行车实物、小组讨论、实践任务等科学探究活动，引导学生用物理观念（运动和相互作用、能量）解释实际问题。习题设计兼顾基础与应用，如“骑行省力安全建议”等任务，培养学生解决问题能力与科学态度，助力提升综合素养。

第12章 机械能 4 跨学科实践：自行车 导学案 班级：________ 姓名：________ 组别：________ 评价：________ 【学习目标】 1.了解自行车的基本结构，认识自行车中的杠杆、轮轴等简单机械。 2.能分析自行车上的摩擦力、压强、能量转化等物理知识。 3.通过观察、讨论、实践，提高综合运用物理知识解释实际问题的能力。 4.体会物理与生活、技术的联系，增强安全骑行和环保出行意识。 【学习重点】 1.自行车中的简单机械：杠杆、轮轴。 2.自行车上的摩擦、压强、能量转化。 【学习难点】 1.传动系统（牙盘、飞轮、链条）的工作原理。 2.综合分析自行车运行中的力学与能量变化。 【学习过程】 一、情景导入 自行车是我们最熟悉的交通工具，被称为 “绿色出行工具”。一辆小小的自行车里藏着很多物理知识：杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量转化…… 今天我们就以自行车为对象，开展一次跨学科实践探究。 二、自主学习・快乐感知（填空题） （一）自行车的结构与稳定性 1.自行车车架一般做成________形状，利用了三角形的________。 2.自行车主要由________、________、________、链条、刹车、车把、坐垫等部分组成。 （二）自行车中的简单机械 1.刹车把手、车铃属于________，可以________力。 2.车把、脚踏与牙盘、飞轮与后轮属于________，本质是可以连续转动的杠杆。 3.自行车依靠________和________实现动力传动。 （三）自行车中的摩擦与压强 1.轮胎表面有凹凸花纹，是为了________接触面粗糙程度，________摩擦。 2.刹车时用力捏闸，是通过________压力，________摩擦使车停下。 3.链条上润滑油，是为了________摩擦。 4.坐垫做得宽大，是为了________受力面积，________压强，使人更舒服。 （四）自行车中的能量转化 1.人骑车时，体内________能转化为自行车的________能。 2.刹车减速时，自行车的机械能转化为________能。 三、合作探究・快乐学习（具体活动任务） 探究 1：找一找自行车上的简单机械 活动任务：观察自行车，完成下表。 自行车部件 简单机械类型（杠杆/轮轴） 作用或目的 刹车把手 车把 脚踏+牙盘 飞轮+后轮 车铃 探究 2：探究自行车上的摩擦 活动任务：小组讨论，回答下列问题。 1.哪些摩擦是有益摩擦？如何增大？ 答：____________________________________________________________ ________________________________________________________________。 2.哪些摩擦是有害摩擦？如何减小？ 答：____________________________________________________________ ________________________________________________________________。 探究 3：分析自行车的能量转化 活动任务：描述下列过程的能量转化。 1.人用力蹬车前进： ________________________________________________________________。 2.下坡不蹬车，车速越来越快： ________________________________________________________________。 3.捏刹车慢慢停下： ________________________________________________________________。 探究 4：实践讨论：怎样骑行更省力、更安全？ 活动任务：从物理角度提出建议。 1.轮胎：______________________________________________________。 2.坐垫：______________________________________________________。 3.刹车：______________________________________________________。 4.变速：______________________________________________________。 四、智能演练・快乐升级 一、填空题 1.自行车车架利用三角形的________，不易变形。 2.自行车刹车把手是________杠杆，可以________。 3.轮胎花纹是为了________摩擦，链条加油是为了________摩擦。 4.宽大坐垫通过________受力面积来________压强。 5.骑车时，人的________能转化为车的________能；刹车时机械能转化为________能。 6.自行车传动部分主要由________、________和后轮组成。 二、选择题 1.下列部件中，运用轮轴的是（） A. 车把 B. 车铃 C. 刹车线 D. 车架 2.轮胎刻花纹的主要目的是（） A. 减小摩擦 B. 增大摩擦 C. 减小压强 D. 增大压强 3.骑自行车匀速前进时，水平方向受力（） A. 不受力 B. 只受动力 C. 动力与阻力平衡 D. 重力与支持力平衡 4.骑车下坡不蹬脚踏也会变快，主要是（） A. 动能转化为势能 B. 势能转化为动能 C. 动能转化为内能 D. 化学能转化为动能 5.给自行车轴加滚珠和润滑油，是为了（） A. 增大摩擦 B. 减小摩擦 C. 增大压强 D. 减小压强 三、判断题（对√，错 ×） 1.三角形车架稳定性好。（） 2.刹车是利用增大压力来增大摩擦。（） 3.骑车时机械能转化为化学能。（） 4.车把属于轮轴，可以省力、方便转向。（） 5.坐垫宽大是为了增大压强。（） 四、简答题 1.为什么自行车刹车时，用力越大停得越快？ 答：____________________________________________________________ ________________________________________________________________。 2.从能量转化角度解释：骑自行车上坡前往往要用力蹬几下。 答：____________________________________________________________ ________________________________________________________________。 3.说出自行车上减小摩擦的两处设计，并说明方法。 答：____________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【参考答案】 二、自主学习 （一）1.三角形；稳定性；2.车架；车轮；脚踏 （二）1.杠杆；省；2.轮轴；3.链条；齿轮 （三）1.增大；增大；2.增大；增大；3.减小；4.增大；减小 （四）化学；机械（动）；内 三、合作探究 探究 1（示例） 自行车部件 简单机械类型（杠杆/轮轴） 作用或目的 刹车把手 杠杆 省力刹车 车把 轮轴 转向省力 脚踏+牙盘 轮轴 省力传动 飞轮+后轮 轮轴 提速 车铃 杠杆 省力敲击 探究 2 1.轮胎与地面、刹车与车轮的摩擦有益；增大粗糙程度、增大压力。 2.轴与轴之间摩擦有害；用滚珠、加润滑油减小摩擦。 探究 3 1.化学能→机械能 2.重力势能→动能 3.机械能→内能 探究 4（合理即可） 1.轮胎气压适中；2.坐垫调宽调软；3.刹车灵敏；4.上坡用低速档等。 四、智能演练 一、填空 1.稳定性 2. 省力；省力 3. 增大；减小 4. 增大；减小 5. 化学；机械；内 6. 牙盘；链条 二、选择 1.A 2.B 3.C 4.B 5.B 三、判断 1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.× 四、简答 1.用力捏闸增大压力，增大摩擦力，摩擦力越大减速越快，停得越快。 2.上坡前用力蹬，增大动能，上坡时动能转化为重力势能，更容易上坡。 3.①车轮轴装滚珠：变滑动为滚动减小摩擦；②链条加润滑油：使接触面分离减小摩擦。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $