资源简介

4 跨学科实践：自行车
素养目标
1．物理观念：通过拆装自行车，让学生深入理解自行车的结构和自行车中蕴含的物理知识。
2．科学思维：在拆装过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。
3．科学探究：学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。
4．科学态度与责任：培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。
教学重点和难点
教学重点：自行车的结构；拆装自行车的方法和步骤。
教学难点：理解自行车中蕴含的物理知识；解决拆装过程中遇到的实际问题，如拆装工具的选择、拆装顺序等。
教学过程
情景导入
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，使其从最初的简单、粗糙，演变为如今的精致、舒适、多样。今日的自行车体现了技术的发展和人类智慧的长期积累。那么自行车的设计、制造、使用、保养蕴含着哪些物理知识呢？
教学活动
自行车的结构　
提问：自行车的类型有哪些？
学生思考、讨论、交流。
讲解：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。
提问：自行车是由哪些结构组成的呢？
学生思考、讨论、交流。
展示：多媒体展示自行车结构图（教材P119图12-3-3）。
讲解：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（图12-4-2）。
二、自行车与物理
阅读教材P121，“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，看一看自行车的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.观察自行车时如何转动的，想一想，为什么自行车比人运动得快？
提问：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？为什么骑行比走路更省力？……
学生思考、讨论、交流。
讲解：在骑行过程中，自行车主要受到重力、支持力、摩擦力和驱动力这四个力的作用。重力是地球对自行车的吸引力，它使自行车有向下的运动趋势；支持力则是地面或路面给自行车的反作用力，它抵消了重力，使自行车能够保持在地面上而不下落；摩擦力是自行车轮胎与地面接触时产生的阻力，它阻碍自行车的运动，但同时也是这个摩擦力，使得自行车能够稳定地在地面上行驶，而不会打滑；驱动力是通过踩踏板施加的力量再通过链条和齿轮系统传递到后轮，驱动自行车前进，方向与自行车前进方向相同。自行车铃的发声原理是：当铃盖被敲击时，引起铃体内的金属球或金属片振动而产生的。骑行比走路更省力的原因主要有两点：首先，骑行时，人的双脚是离开地面的，因此不需要像走路那样克服整个身体的重力来做功。这使得骑行在能量消耗上更加高效。其次，自行车的设计使得人可以通过蹬踏来产生前进的动力，这种机械方式比单纯依靠腿部肌肉走路要省力得多。此外，自行车还可以利用惯性来保持运动状态，进一步减少了能量的消耗。
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。
三、围绕自行车来探索
阅读教材P122，“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。
阅读教材P122，“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。主要选题参考以下主题：
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
……
一起来展示和交流你们的自行车主题论文吧！
评价表
板书设计
4 跨学科实践：自行车
教学反思
在本次关于“自行车”的跨学科实践教学中，通过这一日常生活中常见的交通工具，将物理原理、机械结构、能源转换以及环境保护等多个学科的知识融合起来，让学生在实践中学习和体验。尽管这次教学活动取得了较为显著的成果，但也存在一些问题和不足。例如，部分学生对跨学科知识的整合和应用能力还有待提高；课堂时间有限，无法充分满足所有学生的需求。

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