跨学科实践制作龙骨水车-【练测考】2025-2026学年八年级下册物理（鲁科版五四制·新教材）

练测考八年级物理下册 跨学科实践 1.图甲所示为元代王祯的《农书》中绘制的龙骨 水车图谱，它由水槽、刮板、木链、木齿轮、脚 踏等部分组成，其中脚踏部分的结构如图乙 所示。龙骨水车需架设在河边，下端水槽和 刮板直伸入水中，另一端的木齿轮固定在堤 岸的木架上，使用时踩动脚踏部分使木齿轮 转动，通过木链带动槽内刮板上行，将水带去 倾灌地势较高的田地。 (1)龙骨水车中的河水是由刮板从低处匀速 带向高处的，在此过程中，相邻刮板间河水的 动能 ,机械能 。(均选填 “增大”“减小”或“不变”) (2)龙骨水车的脚踏部分相当于简单机械中的 (选填“滑轮”“斜面”或“轮轴”) (3)龙骨水车提水的原理与生活中活塞式抽 水机的工作原理 (选填“相同”或 “不同”)。 (4)下列因素中，与龙骨水车提升水的功率无 关的是 (选填字母)。 A.刮板的面积 B.踩动脚踏部分的速度 C.田地的面积 2.在跨学科实践活动中，同学们以“我国古代的 ‘龙骨水车’”为主题开展研究。 116 制作龙骨水车 【项目提出】 作为我国非物质文化遗产的“龙骨水车”，具 有丰富的人文教育意义。“龙骨水车”在结构 设计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、 工程技术、能源材料、历史人文等多领域的 知识。 【项目分解】 (1)查阅资料，了解我国古代“龙骨水车”的 工作原理。 (2)制造简易“龙骨水车”。 【项目实施】 (1)查阅资料，了解我国古代“龙骨水车”的 工作原理。 “龙骨水车”是我国古代江南地区主要的 灌溉农具之一，是一种历史悠久的提水设施， 相当于现代的抽水机，其构造如图(a)所示。 小轮轴： 刮水板：沿槽木链条： 帮助链条内将水从低处 带动刮水大轮轴：与摇杆相 刮往高处 板传动 连，带动链条转动 转动 摇杆： 提供动力 水槽：蓄水 (a) 《天工开物》中有“数尺之车，一人两手 疾转，竟日之功可灌二亩而已”的记载。如图 (b)所示，将水车一端浸入水中，另一端固定 于岸上。使用时摇动长柄摇杆，使轮轴转动， 带动嵌满刮水板的链条运动，槽内板叶刮水 上行，倾灌于地势较高的田中。 (b) ①使用时，人对摇杆施加力的作用使轮轴转 动，相当于使用一个 (选填“省力”或 “费力”)杠杆。木链条运动起来，一定质量的 水被水车提升到高处，重力势能 (选 填“增大”或“减小”)。 ②写出一条提高“龙骨水车”提水效率的方 法： (2)制造简易“龙骨水车”。 “龙骨水车”的制作首要是选材。优先考 虑的是提高材料的端面硬度和强度（材料的 弹性模量越大，强度越大)，以保证水车稳固 联动和耐久；其次再考虑材料的密度，仅为了 搬运的方便。为此，同学们查阅到几种木材 的特性如下表。 弹性模 密度 木材种类 端面硬度/N 量/GPa /(g·cm3) 湿地松木 2570~4000 10.4~13.2 0.55-0.75 水曲柳木 4010~6500 10.4-16.20.55~0.75 槐木 4010~10000 7.5~13.2 0.55~0.95 柞木 6510~10000 10.4-16.20.55~0.95 制作“龙骨水车”应选 材料最好。老 师为学习小组提供“龙骨水车”模型组件，按 照说明书组装水车，如图(c)所示。 第十章功与能 【项目拓展】 现代很多机械与“龙骨水车”的原理相 似，例如图(d)所示的链斗式输送机。链斗式 输送机是一种用沿轨道运行的料斗来输送物 料的设备，应用于电站、矿山、煤炭等行业，进 行松散物料的输送。下面是某型号链斗式输 送机在某次工作中的相关数据。 ×型号链斗式每分钟提升物 每分钟提升 输送机的功率 料的质量 物料的高度 10 kW 4t 11.4m (d) 该链斗式输送机在本次工作过程中，每分钟 输出的总功为 ,效率为 (g取10N/kg) 117改变小球的速度，故要让小球从同一斜面的不同高度滚下 读图a与b可知，速度越大的小球，将木块撞击得越远，即 动能越大。故在其他情况相同时，速度越大，动能越大 (4)木块在不同的物体表面上滑行，滑行距离不但与小球 的能量有关，还与物体表面的粗糙程度有关，所以此设计是 错误的。 第五节机械能及其转化 要点梳理 1.动能重力势能弹性势能 3.不变 基础夯实 1.B2.C 3.弹性势 动 4.重力势动守恒 5.动能运动机械 综合运用 6.B7.C 8.C【解析】由图乙可知，全过程滑雪者的动能在C点时最 大，故A错误：滑雪者质量不变，从B点到C点高度降低，重 力势能减小，从C点到D点高度升高，重力势能增大，从D 点到E点高度降低，重力势能减小，故B错误：由图乙可知 滑雪者在B,点的重力势能等于在E点的动能，故C正确：在 这个过程中，由于存在摩擦等阻力，滑雪者的机械能会有部 分转化为内能，机械能减小，故D错误。 9.D10.弹性势能增大 11.增大等于 【解析】不计空气阻力，皮球在运动过程中只有动能和势能 相互转化，运动过程中两个皮球的机械能守恒：甲皮球落地 前的运动过程中，高度减小，重力势能转化成动能，甲皮球 的动能增大；落地时，两个皮球的重力势能全部转化为动 能，且两个皮球的动能相同，质量相同，因此刚到地面时的 速度v甲等于U吃。 素养培优 12.B【解析】游戏者由0点向A点下落的过程，绳没有发生 弹性形变，绳的弹性势能为零，不是人的机械能转化为绳的 弹性势能，故A错误；游戏者由O点向A点下落的过程，高 度逐渐降低，速度逐渐增大，人的重力势能减小，动能增大， 即人的重力势能逐渐转化为人的动能，故B正确：游戏者 由A点向B点下落的过程，绳子弹性形变逐渐增大，即弹 性势能逐渐增大，故人的机械能转化为绳的弹性势能，故C 错误；游戏者由B点回弹上升的过程，绳子弹性形变逐渐 减小，绳的弹性势能逐渐减小，人的机械能逐渐增大，所以 是绳的弹性势能转化为人的机械能，故D错误。 跨学科实践制作龙骨水车 1.(1)不变增大(2)轮轴(3)不同(4)C 【解析】(1)动能的大小与物体的质量和速度有关，相邻刮板 间的河水速度相同，且质量不变，因此动能不变；机械能包括 动能和势能，河水被从低处带向高处，高度增加，重力势能增 大，而动能不变，因此机械能增大。(2)轮轴是由轮和轴组 成，能绕共同轴线旋转的机械，其特点是可以省力或改变力 的方向，龙骨水车的脚踏部分中，脚踏板相当于“轮”，与之 相连的轴带动木齿轮转动，因此龙骨水车的脚踏部分相当于 简单机械中的轮轴。(3)龙骨水车是通过刮板的机械运动 直接提水，利用的是机械能转移，没有利用大气压，活塞式抽 水机的工作原理是利用大气压将水“压”上来，因此，两者的 提水原理不同。(4)功率是表示做功快慢的物理量，提升水 的功率取决于单位时间内对水做的功，刮板的面积会影响每 次提升水的质量，进而影响做功多少，与功率有关，故A不 符合题意：踪动脚踏的速度会影响单位时间内提升水的次数 或质量，与功率有关，故B不符合题意：田地的面积仅反映 灌溉范围，与单位时间内提升水的做功快慢无关，故C符合 题意。 2.【项目实施】 (1)①省力增大 ②在各部件之间加润滑油来减小摩擦 (2)①柞木 【项目拓展】 6×105J76% 【解析】【项目实施】(1)①摇杆在使用过程中，动力臂大于 阻力臂，属于省力杠杆：一定质量的水被水车提升到高处，其 质量不变、高度增加，则重力势能增大：②增大机械效率的方 法：一是增大提升的物重，二是减小摩擦，因此要提高“龙骨 水车”提水效率，可以增大槽内板叶刮水的质量，或在各部 件之间加润滑油来减小摩擦。(2)①“龙骨水车”的制作首 要是选材。优先考虑的是提高材料的端面硬度和强度（材 料的弹性模量越大，强度越大)，以保证水车稳固、联动和耐 久：其次再考虑材料的密度，仅为了搬运的方便，根据表中数 据可知，柞木材料最好。 【项目拓展】 由P?得，该链牛式输送机在本次工作过程中，每分钟给 出的总功： W瑟=P1=10×103W×60s=6×105J; 每分钟输出的有用功： W有周=Gh=mgh=4×103kg×10N/kg×11.4m=4.56×103J, 则该链斗式输送机在本次工作过程中的效率： W有4.56×10Jx100%=76%。 =Ws6x10J 重点实验突破 【例1】(1)大重力势(2)大转换法(3)C(4)①相同 不同②a③=内(5)大大(6)车辆的动能与 质量和速度有关，在动能一定的情况下，质量越大的汽车限 速应该越低 【例2】(1)弹簧测力计刻度尺s=nh(n表示与动滑轮相连 的绳子股数)(2)竖直缓慢不正确摩擦力 (3)0.3①丙、丁小②甲、乙无关③乙、丙大 ④不同(4)不能，用弹簧测力计测出物体A在水平地面上 匀速运动时所受的摩擦力了，则刀2F 章末复习 真题体验 1.B2.D 3.B【解析】由题意可得，小明全程的平均速度为=三= 1+s2 ,故A错误；由题意可得，从甲到乙的过程中，小明的 t1+l2+t 推力所做的功为W,=Fs,从乙到丙的过程中，小明的水平推 力所做的功为W2=F252,由两次推力做功之比为2：1可得 W Fs1 2 _,故B正确：由题意及B中分析可得， 从乙到丙的过程，小明推力所做的功为W,=F2s, Fs ,小明推力做功的功率为P= 2 22_1,故C错误；把 t332i3 空车从丙沿原路推回到甲，所用推力与将空车从乙匀速推到丙 所用推力大小相同，为2，所以推力做功公（马），故D错误。 3