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跨学科实践载体，聚焦简单机械、力学及能量等核心知识。通过观察不同类型自行车引出结构共性，结合表格分析部件作用、视频辅助传动原理理解，搭建从结构到物理原理的学习支架，衔接机械能章节内容。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过拆装实践、征文展示等活动，引导学生用表格建构机械模型、借视频获取证据，深化物理观念。学生在实践中提升探究与应用能力，教师可依托丰富资源实现高效教学。

第十二章 机械能 第4节 跨学科实践：自行车 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? 观察：你见过下面的这些自行车吗？ 说一说它们有什么共同点？ 一：自行车的结构 普通型自行车 运动型自行车 竞赛型自行车 轻便型自行车 载重型自行车 特种型自行车 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。 前叉 辐条 轮胎 轮圈 刹车把手 变速把手 车把 大梁 车座 座杆 后上叉 变速器 飞轮 导轮 后下叉 链条 齿盘 曲中柄 脚蹬 自行车的组成 观察 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的机械。想一想，这些机械有什么作用？ 点击图片播放视频 二：自行车与物理 部位 类型 作用 曲中柄 杠杆 省力，费距离，曲中柄长度越长，越能轻松地传递动力 刹车把手 杠杆 省力，通过较小的力产生制动力 车轮 轮轴 省力，减少摩擦力，提高骑行效率 车把 轮轴 省力，轻松改变自行车前进的方向 踏板 轮轴 费力，需要用更多的力量踩踏板，推动链条盘，提供了更高效的能量转化 变速系统 斜面 通过不同的齿轮搭配，轻松应对不同坡度 导轮 滑轮 省距离，改变链条的方向，减少因变速时链条弯曲带来的损耗 螺丝与螺母 螺旋 省力，用较小的力就能完成紧固和调整 调节螺钉 螺旋 费力，方便精细调整 自行车中的简单机械及其作用分析 【练一练】在图中画出自行车刹车工作时的支点、动力和动力臂、阻力和阻力臂。 F1 F2 l1 l2 O 观察 自行车中的物理 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？ （1）橡胶是自行车轮胎的主要材料。橡胶具有弹性和耐磨性，能够有效地吸收来自路面的冲击，增加行驶的舒适性。同时，橡胶的摩擦力较高，有助于增加抓地力和稳定性。 （2）轮胎上花纹作用 提供抓地力：轮胎表面的花纹有助于在不同的路面条件下提供更好的抓地力，增强了车辆的稳定性，尤其是湿滑的路面上。 排水防滑：花纹设计可以帮助排出水分，降低打滑的风险。 减少滚动阻力：光滑的轮胎（如公路车轮胎）可以减少阻力，提高速度，而较深的花纹（如山地车轮胎）则能更好地适应崎岖不平的路面，牺牲一些速度换取稳定性。 观察 自行车中的物理 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？ 舒适的车座 平稳的刹车 适当的减震 舒适的握把 你还能说出哪些？ 观察 自行车中的物理 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？ 点击图片播放视频 分析：自行车通过踏板、曲柄、链条、飞轮等传动系统将人类的力量转化为车轮的运动，使得骑行者能以较小的力气获得更大的速度。相较于跑步，骑自行车利用杠杆效应、减少摩擦力和风阻等优势，能够达到比人跑步更高的速度。 【练一练】说一说，在骑自行车时，动力是怎样被传到后轮的？ 脚蹬 齿盘 链条 飞轮 后轮 自行车与力学 思考：在骑行过程中，自行车受到了哪些力的作用？这些力产生了怎样的效果？ G F支 O 自行车受到的支持力和重力是一对平衡力。 即 G = F支 ， 合力为 0 N F牵 f 骑行时，前后轮受到向后的摩擦力与向前的牵引力 思考：自行车铃是如何发声的？ 自行车与声学 点击播放 活动1：拆装自行车 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。 三：围绕自行车来探索 活动2：自行车主题征文与展示 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。 参考主题： 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 ······ 自行车 自行车的结构 自行车与物理 围绕自行车来探索 1.自行车类型 2.自行车结构 1.自行车上的简单机械 2.自行车轮胎的材料 3.增强舒适度的部件 4.自行车的传动装置 1.拆装自行车 2.自行车主题征文与展示 1. 骑自行车上坡时，为什么要提前加紧蹬几下？ 骑自行车上坡时加紧蹬几下，这样是为了增大自行车的速度，从而使自行车具有较大的动能，在上坡过程中转化成重力势能，达到容易上坡的目的。 2. 如左图所示，为自行车动力装置示意图，向下踩脚踏板带动牙盘，再通过车链条带动后轮转动，脚踏板及齿盘可看作是一个杠杆。已知作用在脚踏板上的动力为F1，请在右边的简化图中画出齿盘A点所受阻力F2及动力臂l1。 A O F1 F2 l1 3. 骑自行车的速度不能太快，原因是自行车的速度越大，动能就越______（选填“大”或“小”），刹车阻力相同时，刹车需要的距离就越______（选填“长”或“短”），车就越不容易停下来，容易发生危险。 大 长 $