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第4课《无动力小车智造-准备阶段》教学设计
课题 无动力小车智造-准备阶段 单元 第一单元 学科 综合实践活动 年级 八年级
核心素养目标 价值体认：通过提出问题和拟定方案，真切感受到无动力小车研发对解决能源危机的重要价值，增强对绿色科技事业的认同感与使命感。责任担当：在学习“无动力小车智造-准备阶段”活动的过程中，主动承担起践行绿色理念，在团队合作与实践探索里，培养对社会、对环境的责任感。解决问题：通过查阅资料和小组讨论，尝试选用合适材料制作转向部件，反复试验、分析数据来找到解决智造无动力小车问题的办法。创意物化：基于考察探究成果转化为具体可操作的创意物化展现形式，将其转化为实际的无动力小车作品，实现从创意构思到实物转化。
教学重点 通过提出问题和拟定方案，真切感受到无动力小车研发对解决能源危机的重要价值，增强对绿色科技事业的认同感与使命感。
教学难点 通过查阅资料和小组讨论，尝试选用合适材料制作转向部件，反复试验、分析数据来找到解决智造无动力小车问题的办法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第4课 《无动力小车智造-准备阶段》1、板书课题。随着经济的快速发展，社会的日益进步，汽车越来越多地走向寻常百姓家，出现了普及化。然而，汽车开动需要消耗能源，能源消耗又会导致能源危机和环境污染，20世纪世界十大环境公害之一的洛杉矶光化学烟雾事件，就使人们深刻地认识到了汽车尾气的危害性。如何摆脱这个危害呢？一方面要研发不消耗常规能源的环保汽车，另一方面要设计发明无动力小车。对此，我们青少年责无旁贷！（出示图片）无动力娱乐汽车有制动、无动力的四轮娱乐汽车，外形不拘一格，具有无限创意，激发中小学生探究创造的乐趣。2、播放视频。 观看教学视频。 将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 一、准备阶段板书课题。无动力小车也称“肥皂盒汽车”。无动力小车探究项目，鼓励青少年自已动手设计、组装没有动力的四轮小车，包括转向或制动的设计安装，在没有动力的情况下实现小车的持续前进。由于没有车型大小、外观形状、车体颜色的限制，因此更具有挑战性。资料链接：无动力小车无动力小车是一种不依赖发动机、电机等主动动力装置，仅依靠初始势能、动能或外界自然力（如重力、风力）驱动行驶的简易车辆，常被用于科普教育、科技创新竞赛及趣味活动，核心特点是 “零主动能耗” 与 “机械结构导向”。瞭望台为了降低消耗，保护环境，国家很早就启动了绿色汽车、低碳汽车、环保汽车的研发工程。氢能源公交车、氢能源轿车、太阳能汽车等先后被开发使用。那么，我们中学生在了解我国汽车发展方向的同时，又能为新型节能汽车的开发做些什么呢？中学生能为新型节能汽车的开发做些什么呢？学好物理、化学等学科，掌握节能汽车核心原理，打牢理论基础。参与科技社团、创新竞赛，尝试制作节能模型车，积累动手经验。关注节能汽车行业动态，思考技术改进方向，培养创新思维。宣传节能汽车优势，带动身边人关注低碳出行，助力环保理念普及。序号主要问题组织讨论1北京冬奥会上有哪些氢能环保大巴车 北京冬奥会使用福田氢燃料电池客车，以氢气为燃料，零排放、续航长。2太阳能汽车速度怎么样？普通太阳能汽车速度几十公里每小时，竞速型能超 100 公里每小时，受技术限制暂难比肩传统车。3无动力小车的内部结构和外观有什么要求？内部结构简洁轻便，外观宜流线型减阻，也可个性化装饰。4四轮小汽车在没有动力的情况下是如何驱动的？无主动动力源时，无动力小车靠初始势能（如斜坡下滑）或动能（如被推动后的惯性）行驶。5无动力小车的设计制作需要具备哪些专业知识？需物理（力、能量转化）、机械设计、材料科学等知识。6新型节能汽车未来的发展趋势是怎样的？面临电池技术（续航、充电）、氢能制取存储、成本控制及基础设施建设等挑战。资料链接：洛杉矶光化学烟雾事件汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物、氮氧化物等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，这些污染物混合形成了光化学烟雾。1955年美国洛杉矶发生了一场严重的光化学烟雾污染事件，致使近400人死亡。事件发生时，一般人出现眼睛红肿、流泪，喉痛，胸痛，呼吸衰竭乃至思维紊乱等症状；家畜也同时患病；玉米、蜜柑、葡萄等作物与林木受到不同程度的危害；橡胶制品老化，汽车和飞机的运行严重受阻。（出示图片）问题树我们能设计出怎样的无动力小车呢？无动力小车的结构怎样？它由哪些材料组成？带着这些疑问，我们在资料学习、网络调查的基础上分析思考，逐步明确可行的探索项目，然后组成探究小组开展活动。（详细内容见教材p40页并填写其他设计制作）资料链接：汽车动力源的优缺点汽车的动力来源主要有柴油、汽油、天然气、电力以及混合动力系统。汽油燃烧稳定，安全可靠，是传统燃油车的主流选择，但存在能源消耗较高、碳排放相对明显的特点。柴油车具备寿命长、经济耐用、燃油效率高及环保性能较好等特点，但存在噪声大、振动大、成本高，对燃油品质要求严格，冬季低温环境下启动慢等不足。纯电动动力车的最大优势在于零排放、节能环保，使用成本低。主要短板是续航里程受电池技术限制，充电时间较长。油电混动车结合了燃油与电动的优势，节油效果好、保养费用低、续航能力强，但是车型少、价格较贵、维护费用较高、动力较低。方案表开展无动力小车设计制作前，要制订一份要素齐全、合理清晰的设计制作方案。设计制作过程中还要根据需要不断完善这个方案，直到达到比较满意的结果。资料链接：设计无动力小车的工具测量绘图类：卷尺 / 直尺（测尺寸）、角尺（定角度）、铅笔橡皮（标记修改）、绘图软件（精准建模）。材料加工类：手工锯（切木材等）、美工刀（裁薄材）、剪刀（剪软料）、砂纸（打磨边缘）、电钻（打孔，可选）。装配连接类：螺丝刀（装拆螺丝）、扳手（拧螺母）、热熔胶枪（粘小部件）、胶水（材料粘接）。辅助工具类：镊子（夹细小件）、锤子（敲铆钉等）。挑战任务空气动力小车制订空气动力小车的设计方案，制作一款造型新颖的空气动力小车。知识拓展播放视频无动力小车的原理能量来源：依靠重力势能驱动。小车从斜坡高处释放，其高度差转化为启动的动能。核心原理：能量转换。下滑过程是将重力势能转化为动能（1/2mv ），在水平赛道上则利用已有动能克服阻力滑行。设计关键：最大化减少能量损耗。目标是让小车滑行得更远，核心是克服两种阻力：摩擦阻力：通过使用高质量轴承、轻质光滑的车轮和减轻车身重量来最小化车轮与车轴、车轮与地面的摩擦。空气阻力：通流线型车身设计来减小风阻。行驶控制：通过调整重心位置和设置前轮微调转向机构，确保小车能直线行驶，避免因跑偏碰撞而额外损耗能量。3.新型节能汽车的种类1.混动 (HEV)：油电混合，自带充电，不能外接插电，核心是省油。2.插电混动 (PHEV)：可外接充电，能纯电跑几十公里，短途用电。3.纯电 (BEV)：完全靠电池驱动，必须充电，零排放、用车成本最低。4.增程 (REEV)：带“充电宝”的电动车。发动机只发电，不直接开车，驾驶感像纯电车，但没有里程焦虑。5.氢燃料电池 (FCEV)：加氢气，通过化学反应发电驱动，排出物只有水，加氢快、续航长，但基础设施很少。4.摆脱汽车尾气危害的方法技术替代（根本方案）发展零排放车辆：大力推广纯电动、氢燃料电池汽车，从源头杜绝尾气产生。发展混合动力车：普及混动（HEV） 和插电混动（PHEV） 汽车，显著减少燃油消耗和排放。系统优化（关键支撑）完善绿色公共交通：发展地铁、电动公交等，减少私家车需求。建设配套基础设施：大规模建设充电桩和加氢站，支持新能源汽车发展。严格法规标准：实施更苛刻的燃油车排放标准（如国六、欧七），淘汰高污染老旧车辆。行为改变（人人可为）绿色出行选择：优先选择步行、骑行或乘坐公共交通出行。明智使用汽车：避免怠速熄火，保持良好驾驶习惯，定期保养车辆以确保其高效、清洁运行。理性购车：在购买新车时，优先选择新能源汽车或低排放的节能车型。三、课堂练习问：简述设计制作“无动力小车” 时的注意事项。1.最小化摩擦：使用高性能滚珠轴承，确保车轴顺滑。选择轻质、圆度高的轮毂和低摩擦轮胎，减少滚动阻力。2.精准调整重心：将重心位置调整在车身前部且偏低的地方。3.确保直线行驶：为前轮设置微小的内倾角或使用差速技术。4.极致轻量化：在保证结构强度的前提下，优先选择轻木、碳纤维等轻质材料制作车架，并可采用镂空设计减轻重量。5.注重空气动力学：将外形设计成流线型，可有效减少空气阻力。 观看内容。学习资料链接。完成内容思考与回答。学习资料链接。完成问题树。学习资料链接。填写方案表。学习资料链接。完成挑战任务。进行知识拓展。进行课后练习。 引入本科所学，为本课研究打下基础。带领学生认识无动力小车的概念。引导学生进行内容回答，在资料搜集中思考我们能为新型节能做那些贡献。了解洛杉矶光化学烟雾事件。在老师的带领下分组讨论分析，加深对本节课的认识。引导学生学习汽车动力源的优缺点，提升学生看待事物的双面性。引导学生进行有计划有组织的分工合作，填写方案表格，明确小组所研究的内容以及如何研究。引导学生运用本节课知识进行实践。拓展学生知识面。巩固和考察本节课所学的知识。
课堂小结 无动力小车智造-准备阶段提出问题设计制订方案进行相关知识拓展完成课堂练习 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 利用家中常见材料（如硬纸板、吸管、瓶盖等），设计并制作一辆空气动力小车，尝试让小车在桌面上行驶，思考如何通过优化小车形状、气囊大小等让小车行驶得更远，并撰写300字的改进方案。观察生活中的无动力现象（如斜坡上的滑板车滑行），结合课本中关于能量转化的知识，用简单材料制作一辆重力驱动的无动力小车，测试并记录小车在不同坡度、不同配重下的行驶距离。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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