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第4课《无动力小车制造》第2课时教学设计
课题 无动力小车制造 单元 第一单元 学科 综合实践活动 年级 八年级
学习目标 价值体认：在设计、制作、调试全流程中感受科技创新乐趣，体会团队协作的意义，树立“创意无限，低碳随行”理念，增强工程实践的成就感与探究热情。 责任担当：践行安全工作规范，落实分工协作责任，主动传播无动力小车创新成果，培养严谨的科学态度与低碳环保的社会责任感。解决问题：能运用力学原理分析制作中车身稳固、动力转化、行驶距离等问题，通过实验调试、同伴交流等方式优化方案，提升问题探究与解决能力。创意物化：将头脑风暴中的创意转化为具体设计方案，熟练运用常见材料工具完成模型制作，通过测试反思优化作品，提升动手实践与创意落地能力。
重点 掌握风驱动、重力驱动等小车的核心原理与制作流程；落实“构思－设计－制作－调试－总结”的完整探究环节；3. 渗透核心素养在实践各阶段的培养。
难点 结合科学原理解决制作中车身散架、动力转化效率低等实际问题；引导学生在调试中主动反思并精准优化方案；3. 平衡创意设计与材料适配、工艺实现的矛盾。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 同学们，上节课我们已经确定了无动力小车的制作方案 ，明确了探究目标。接下来就让我们分组动手，按照设计方案准备材料，逐步完成车身制作、风驱动装置 / 重力传动装置搭建、车轮安装等核心步骤，同时注意制作中的连接牢固性和安全操作，之后还要通过调试优化小车性能，真正将设计蓝图转化为能跑起来的小车模型。让我们携手开启这场充满意义的探究之旅，继续学习《无动力小车制造》一课吧！出示课题。 思考 、叙述。 通过叙述活动，激发学生的兴趣，引出本课教学主题。
讲授新课 一、探究新知（一）实施阶段无动力小车的设计制造不仅需要无限创意，还需要对动力来源、转化效率、构成材料等进行探究了解。召集小伙伴，一起来设计创意无限的无动力小车吧！课题一 风驱动小车制作如果有那么一辆小车，仅仅靠风吹动就能抵达想要去的地方，那该有多好！我们能否依靠身边的材料制作一辆风驱动小车呢？让我们开始进行风驱动小车的探究活动吧！1.构思风驱动小车需凭借外力——风，来驱动小车行驶。那么该怎样巧借“东风”呢？螺旋桨、风帆等装置皆可用来给小车赋能。开动脑筋，来一场头脑风暴，交流分享创意吧！文献搜索、范例学习、原理学习构思创意想法 同伴交流、创意分享风驱动装置确定我们的创意构思帆设计，用轻薄的塑料布做风帆面料，固定在可调节角度的支架上，通过调整风帆角度适应不同风向；车身用瓦楞纸制作，减轻重量，车轮用瓶盖搭配吸管轴，减少摩擦。★小锦囊对科学老师的访谈学生：影响无动力小车行驶距离的因素有哪些？老师：主要因素有小车自身的质量、轮胎的摩擦力等。学生：在制作过程中可能会遇到什么困难？老师：车辆容易散架，所以车身拼接一定要牢固。学生：我们也想设计制造一辆无动力小车，您有什么建议吗？老师：小车的质量不宜过大，可以选择制作那些容易获取到外力的小车类型。学生：谢谢您接受我们的采访！2.设计“外部引擎”确定之后，就可以着手设计小车了。小车的设计要尽可能考虑全面，可以查找资料、请教专业人士。完成小车设计后，和组内同伴交流，说一说风驱动小车的设计原理，改进设计方案。风驱动小车结构设计外观设计 材料预设 传动设计风驱动小车设计方案设计名称：“追风号”风驱动小车设计者：张峰材料预设：瓦楞纸（车身）、塑料布（风帆）、吸管（支架杆）、瓶盖（车轮）、竹签（车轴）、胶带、剪刀结构示意图：画长方形车身，底部前后各装一根车轴，套4个瓶盖车轮；车身中部立两根吸管支架，固定塑料布风帆外观设计：车身涂成蓝色，风帆贴卡通贴纸，整体简洁轻便，线条流畅传动设计：无额外传动装置，通过风帆直接承接风力，推动车身前进，车轴与车身连接处留小缝隙减少摩擦★工具箱牛顿第三运动定律在同一条直线上，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反。也就是说，作用力越大，则反作用力也越大。将这个定律应用到我们的风驱动小车上，风力越大，小车得到的动力越足，跑起来也越快。3.制作根据确定的风驱动小车设计方案，准备材料，将不同的部分分块制作、组装，和同伴一起完成风驱动小车的制作。学生1：制作小车的材料可采用：厚纸板、瓦楞纸、五夹板、木板、木棍、竹子、布绳、金属、成型塑料（3D打印）等。学生2：车体的连接方式：插接、榫接、合页连接、胶带连接、套管连接、螺丝连接、绳系连接。学生3：制作车轮时可以在瓶盖内侧贴一层薄海绵，让车轮滚动更平稳，还能减少噪声。学生4：风帆支架要固定牢固，可在吸管与车身连接处用多圈胶带缠绕，防止吹风时支架晃动。风驱动小车模型制作风驱动小车模型制作1.获取材料2.制作车身：将瓦楞纸裁剪成长方形，折叠出车身轮廓，用胶带固定接口3.制作风帆：把塑料布裁剪成长方形，边缘用胶带包边，避免撕裂，再固定在吸管支架上4.安装车轮：将竹签截成合适长度做车轴，穿过瓶盖中心，再把车轴固定在车身底部5.最终拼接：将风帆支架插入车身预留孔位，调整角度后固定，检查各部件连接情况风驱动小车模型制作1.获取材料2.制作车身3.制作风帆4.安装车轮5.最终拼接★资料链接风驱动小车设计图和成品图设计图成品图4.调试风驱动小车制作活动结束后，每辆小车都能实地跑起来吗？反复测试可以帮助我们更好地改进小车。小车的性能究竟如何呢？通过实验来测试比较吧！风驱动小车行驶测试分组行驶距离风速1风速2风速3小组13.2米4.5米6.1米小组22.8米3.9米4.3米小组31.9米2.8米4.1米3.9米学生1：可以尝试减轻小车的整体重量。学生2：我们组的小车在测试中拿了第一名哦！看来我们组做的小车风能转化率比较高！学生3：我们小组的小车只拿了第五名，应该怎样调整才能够让小车跑得更远呢？学生4：可以增大风帆的面积，这样能承接更多风力，推动小车跑得更远。学生5：检查下车轮是否灵活，要是车轴卡顿，就往连接处涂一点肥皂水润滑。★工具箱风速风向仪风速风向仪主要由支杆、风标、风杯、风速风向感应器组成。我们可以用风速风向仪测量风驱动小车运行时的瞬时风速和风向。户外风速测量仪手持风速仪课题二 重力小车的设计制作将小车放置于斜坡的高处，为什么它会快速地向下滑行？莫非背后有一双看不见的手在默默推动小车？集思广益，动手设计制作一辆重力小车，让它跑得更远！1.猜想在小车滑行的背后，究竟谁是“幕后推手”？它又是怎样让小车滑行起来的呢？和小组同伴一起猜想，并通过文献调查法、实验探究法、问询法、观察法等方法验证猜想。重力小车猜想记录表小组名称“引力探索”小组组员张峰、；刘丽、王芳、许可序号猜想1重力可能是导致小车向下滑行的一个力2斜坡坡度越大，小车受到的重力分力越大，滑行速度越快3小车上的重物越重，重力势能越大，转化的动能越多，跑得越远4车轮的摩擦力越小，重力转化的动能损耗越少，小车滑行距离越远5车身的形状会影响空气阻力，流线型车身能减少阻力，帮助小车跑得更远验证猜想1.文献调查法2.实验探究法3.问询法4.观察法★小锦囊从猜想到结论的一般过程尝试猜想验证猜想得出结论2.重力小车的设计包含很多种可能：如在小车上设置搭载不同重物的装置，将小车设计为自重更轻的三轮结构……和同伴一起进行头脑风暴吧！重力小车设计外观设计 结构设计材料预设 传动设计 设计方案设计方案设计名称：“重力先锋”号重力小车材料预设：木板（车身）、易拉罐（车轮）、棉线、小挂钩（挂重物）、齿轮（简易传动）、螺丝外观设计：车身采用长方形木板，打磨光滑，涂成橙色，简约大方结构设计：车身前部装小挂钩，通过棉线连接齿轮，齿轮与车轴联动，重物下落时带动齿轮转动，推动小车前进传动设计：利用棉线牵引齿轮，将重物的重力势能转化为齿轮的动能，再传递给车轴，驱动车轮滚动★工具箱万有引力定律1687年，牛顿提出了万有引力定律——在自然界中，任何两个物体都是相互吸引的。它们之间引力的大小跟这两个物体的质量成正比，与它们的距离的平方成反比。3.制作根据小组的设计方案动手制作，让纸上的创意“活”起来！和小组同伴一起制作、组装小车的不同部件，完成小组的重力小车。制作步骤及人员分工表制作步骤人员分工注意事项获取材料张峰、刘丽木板要选轻薄且结实的，易拉罐要清洗干净，去除尖锐边缘制作车身李丽、王伟用砂纸打磨木板边缘，避免毛刺划伤手，螺丝固定时力度适中，不要压裂木板安装车轮张峰、李丽车轴与易拉罐车轮连接要牢固，确保车轮能灵活转动，不卡顿拼接全体成员车轴与易拉罐车轮连接要牢固，确保车轮能灵活转动，不卡顿获取材料制作车身安装车轮拼接重力小车模型制作★小提醒1.做好准备工作：包括准备剪刀、颜料、刷子、胶水等各种制作工具以及做好人员分工等。2.制作过程中必须注意安全，剪刀等有危险的物品要妥善利用和保管，最好有专人监督。3.学会调节情绪，要有耐心、有细心、有信心。4.制作结束后，由各组的负责人监督整理物品、打扫场地。4.调试重力小车制作活动结束后，小车能实地跑起来吗？进行反复测试，若有不足可以继续对小车进行完善。小车的性能究竟如何呢？通过实验来比较一下吧！重力小车行驶测试分组行驶距离坡度1坡度2坡度3小组15.1米6.8米7.2米小组24.5米5.9米6.2米小组33.9米4.0米5.1米学生1：我们组的小车在测试中脱颖而出，看来我们组的小车设计得很好！学生2：可以尝试减少小车轮胎的摩擦力。学生3：我们小组的小车跑不远，应该怎样调整才能够让小车跑得更远呢？ 学生4：可以增加挂钩上的重物重量，让重力势能更大，转化的动能就更多。学生5：检查传动装置是否顺畅，要是齿轮卡滞，就往齿轮缝隙里加一点铅笔芯粉末润滑。★小提醒1.做好准备工作：包括准备剪刀、颜料、刷子、胶水等各种制作工具以及做好人员分工等。2.制作过程中必须注意安全，剪刀等有危险的物品要妥善利用和保管，最好有专人监督。3.学会调节情绪，要有耐心、有细心、有信心。4.制作结束后，由各组的负责人监督整理物品、打扫场地。（二）总结阶段经历无动力小车的设计制作，我们从天马行空地想象构思，到结构化地执行方案，从毫无头绪地尝试，到井然有序地开展制作，在一次次的尝试中体会到了失望、羡慕、惊喜等各种情绪。活动接近尾声，我们要对照设计思路进行总结反思，找到继续进行的方向，提高自己的设计制作水平。1.档案袋探究活动结束后，收集整理好能体现活动过程的各种文字、图片、视频、作品等资料，以及宝贵的心得感悟，形成属于自己的无动力小车的活动档案袋。设计草图活动过程1：拼接组装 活动方案活动过程2：成果测试收获与反思 通过这次无动力小车制作，我学会了团队分工合作，明白了“实践出真知”的道理。一开始设计的风驱动小车跑不远，经过多次调试，调整了风帆角度和车轮润滑度后，性能明显提升。在这个过程中，我不仅掌握了简单的力学知识，还学会了遇到问题不气馁，积极思考解决办法。以后再做类似活动，我会提前多查资料，考虑更全面。 ★工具箱“无动力小车制造”成果档案袋目录文字类1-1原理探究记录表1-2科学老师访谈记录表1-3无动力小车设计方案1-4无动力小车行驶测试记录表1-5……多媒体类2-1访谈专业人士的录音2-2制作无动力小车的微视频2-3校园比赛照片2-4无动力小车行驶展示视频2-5……4.其他类……2.交流会交流、展示无动力小车设计制作的成果；汇报小组在制作过程中的成功经验和失败感悟；分享制作的小窍门，尤其要介绍制作过程中在技术上碰到的困难及解决困难的方法；还可以对未来的汽车进行展望……无动力小车交流会发言1：我们组制作的风驱动小车一开始风帆总被吹倒，后来我们在支架底部加了一块小配重，就解决了这个问题，这让我知道细节设计很重要。发言2：重力小车的传动装置调试了很多次，一开始棉线总脱落，后来我们把挂钩换成了带凹槽的，棉线就不容易掉了，大家遇到类似问题可以试试这个方法。发言3：这次活动让我对重力、风力有了更直观地认识，原来生活中的很多现象都和力学知识有关，以后我会更关注身边的科学。发言4：我觉得未来的汽车可以结合多种无动力原理，比如平时靠风力辅助行驶，下坡时利用重力储能，既环保又节能，为绿色出行助力。★工具箱小车模型评价表邀请老师和同学评价你的小车模型，并将意见与建议记录下来。外观：☆☆☆☆☆行驶能力：☆☆☆☆☆创意：☆☆☆☆☆意见与建议：3.宣传窗借助短视频、黑板报、展览、聊天平台、校园网站、校园电视台等多种途径展开广泛的宣传活动，让更多的人了解无动力汽车、开发无动力汽车，为国家的汽车产业、技术创新和教育振兴做出努力。小车模型展示学校公众号宣传★小锦囊向车企介绍研究成果将我们的设计与成果写成不超过2000字的报告，包含报告时间、研究内容、研究特色、意见建议等，在报告中附上我们测试的相关数据，并将报告呈交给车企。二、知识问答1.结合科学老师的访谈建议，制作风驱动小车时应注意哪些关键要点？ ①控制小车自身质量，不宜过大；②保证车身拼接牢固，避免行驶中散架；③优先选择容易获取外力（如风力）的设计类型；④关注轮胎摩擦力，减少动能损耗。2.牛顿第三运动定律如何应用于风驱动小车？若想让小车获得更大动力，可采取什么措施？ 牛顿第三运动定律指出相互作用的两个物体作用力与反作用力大小相等、方向相反，风对小车风帆的作用力会转化为小车前进的动力，风力越大，小车动力越足。措施：增大风帆面积以承接更多风力；调整风帆角度，使风力能更有效地转化为前进动力。3.从猜想到结论的一般过程是什么？验证重力小车猜想时可采用哪些方法？ 一般过程：尝试猜想→验证猜想→得出结论。验证方法：文献调查法、实验探究法、问询法、观察法。4.无动力小车成果档案袋应包含哪些类别？请列举至少三类及具体内容示例。 ①文字类：原理探究记录表、科学老师访谈记录表、设计方案、行驶测试记录表等；②多媒体类：制作微视频、校园比赛照片、访谈录音等；③作品类：风驱动小车模型、重力小车模型等。 围绕风驱动小车制作开展构思活动，先明确风驱动小车需借助风这一外力行驶，通过文献搜索、范例学习、原理学习了解相关知识；随后开展头脑风暴，与同伴交流分享创意，探讨螺旋桨、风帆等风驱动装置的应用可能；最终确定创意方案，包括用轻薄塑料布做风帆面料并搭配可调节角度支架，用瓦楞纸制作车身减轻重量，用瓶盖搭配吸管轴做车轮减少摩擦。了解对科学老师的访谈。通过查找资料、请教专业人士等方式全面考量设计要素，完成包含结构、外观、材料预设、传动在内的风驱动小车设计（确定“追风号”设计方案，明确材料选择、结构构造、外观风格及传动原理）；设计完成后，与组内同伴交流风驱动小车的设计原理，并针对设计方案进行改进完善。学习牛顿第三运动定律。先准备厚纸板、瓦楞纸等制作材料，明确插接、胶带连接等车体连接方式及车轮、风帆支架的加固技巧；随后按“获取材料—制作车身—制作风帆—安装车轮—最终拼接”的步骤分块制作，依次完成车身裁剪折叠固定、风帆裁剪包边固定、车轴与车轮组装安装、风帆支架与车身拼接调整等操作，最终共同完成风驱动小车模型的制作。了解风驱动小车设计图和成品图。以测试小车能否正常行驶、优化性能为目的，进行分组行驶实验，记录不同风速下各小组小车的行驶距离；测试结束后，交流测试结果，分享小组成功经验（如风能转化率高的优势），同时针对行驶距离不理想的问题，共同探讨改进方法，提出减轻小车重量、增大风帆面积、润滑卡顿车轴等具体优化建议。学习风速风向仪。围绕重力小车“为何从斜坡高处会快速滑行”的核心疑问，以小组为单位开展猜想活动；共同推测重力、斜坡坡度、车上重物重量等因素与小车滑行的关联，形成5项具体猜想并记录在猜想记录表中；同时规划通过文献调查法、实验探究法、问询法、观察法等多种方法，对提出的猜想进行验证。了解从猜想到结论的一般过程。 围绕重力小车设计开展活动，先与同伴进行头脑风暴，探讨重力小车的多种设计可能性（如搭载不同重物的装置、三轮轻量化结构等）；随后从外观、结构、材料预设、传动四个维度协作完成设计方案，确定“重力先锋”号为设计名称，明确材料选择、简约大方的外观风格，规划了“挂钩-棉线-齿轮-车轴”的联动结构，以及将重物重力势能转化为动能的传动原理。学习万有引力定律。依据小组重力小车设计方案，以小组协作形式开展制作活动；按“获取材料—制作车身—安装车轮—拼接”的步骤推进，明确各步骤人员分工（如张峰、刘丽负责获取材料，李丽、王伟负责制作车身等）；制作过程中严格遵守各项注意事项（如选材要求、安全防护、部件连接牢固且灵活等），最终共同完成重力小车模型的制作与组装，将设计创意转化为实物。了解制作的注意事项。以验证小车能否正常行驶、检测性能为目的，进行分组行驶实验，记录不同坡度下各小组小车的行驶距离；测试结束后，交流测试结果，分享小组成功经验，同时针对小车跑不远等问题，共同探讨改进方法，提出减少轮胎摩擦力、增加挂钩重物重量、润滑卡滞齿轮等具体优化建议，并计划对小车进一步完善。学习注意事项。收集并整理能体现活动过程的各类资料，包括设计草图、活动方案、拼接组装与成果测试等活动过程相关材料，以及图片、视频、作品等载体资料；同时汇总自身在活动中的心得感悟，形成包含收获与反思（如学会团队分工、理解“实践出真知”、掌握力学知识、提升问题解决能力等）的无动力小车活动档案袋。了解“无动力小车制造”成果档案袋目录。开展无动力小车交流会，展示成果，分享制作经验、感悟与窍门，重点交流技术难题及解决办法，分享知识收获并展望未来环保节能无动力汽车发展方向。 了解小车模型评价表。助展览会、报纸、网络开展宣传 。学习向车企介绍研究成果。知识拓展、延伸、思考问题，然后回答。 引导学生结合科学原理开展创意构思，培养创新思维、合作交流能力，深化对风驱动能量转化原理的认知，为后续风驱动小车的制作奠定创意与理论基础。 引导学生掌握开展实践研究的策略与方法。引导学生基于确定的风驱动装置，全面设计小车，涵盖结构、外观、材料、传动等方面，并通过交流完善方案，培养综合设计与团队协作能力 。引导学生了解 开展实践研究的支持性工具。引导学生依据设计方案准备材料，了解多种材料与连接方式，按步骤动手制作风驱动小车模型，提升实践操作与动手能力 。引导学生了解与主题相关的知识信息。 引导学生对制作好的风驱动小车进行实地测试，通过记录数据比较性能，鼓励学生思考改进方法，培养实践检验与优化改进的能力 。引导学生了解开展实践研究的支持性工具。引导学生围绕重力小车滑行现象主动提出猜想，培养问题意识与科学探究思维，掌握多元猜想验证方法，为后续重力小车的设计制作与原理探究奠定基础。 引导学生掌握开展实践研究的策略与方法。引导学生结合重力势能转化原理开展创新性设计，培养团队协作与工程设计思维，深化对重力驱动能量转化逻辑的理解，为后续重力小车的制作实践提供清晰、科学的设计指引。 引导学生掌握开展实践研究的支持性工具。引导学生将设计方案落地为实践操作，培养团队协作、动手实践与安全操作意识，提升工程制作能力，深化对“创意落地需科学实践支撑”的认知。引导学生了解开展实践研究时的注意事项。 引导学生通过反复测试与优化实践，培养科学探究精神与问题解决能力，深化对重力势能转化为动能原理的理解，提升团队交流协作与实践改进的核心素养。引导学生掌握开展实践研究时的注意事项。引导学生全面回顾无动力小车设计制作活动，通过整理资料形成档案袋，强化过程性体验，促进总结反思与能力提升 。引导学生掌握开展实践研究的支持性工具。搭建交流平台，促使学生分享无动力小车制作成果、经验感悟、技术窍门及困难解决办法，激发创新思维与对未来汽车的展望 。引导学生掌握开展实践研究的支持性工具。通过多元宣传途径，扩大无动力小车影响力，激发大众对无动力汽车的兴趣，助力汽车产业创新与教育发展 。引导学生掌握开展实践研究的策略与方法。通过知识拓展，综合传授风驱动小车制作要点、物理原理应用、科学探究流程及成果整理方法，培养学生实践、理论结合与科学探究综合能力 。
课堂练习 一、选择题1. 下列哪种连接方式能更好地避免无动力小车行驶中散架？（ ）A. 单一胶带连接 B. 插接+螺丝连接 C. 仅绳系连接 D. 合页连接2. 应用万有引力定律，影响重力小车滑行距离的关键因素不包括（ ）A. 小车自身质量 B. 斜坡坡度 C. 环境温度 D. 车轮摩擦力3. 测量风驱动小车运行时的瞬时风速，应使用的工具是（ ）A. 刻度尺 B. 风速风向仪 C. 秒表 D. 天平二、填空题1. 牛顿第三运动定律指出，在同一直线上，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是________、________。2. 制作无动力小车时，选择材料应遵循________（填“质量越大越好”或“质量不宜过大”）的原则，目的是减少动力损耗。3. 无动力小车成果档案袋中，多媒体类资料可包括________、________（列举两例）。三、判断正误题1. 风驱动小车的传动设计越复杂，风能转化率越高。（ ）2. 重力小车的重物越重，其重力势能越大，转化的动能就一定越多，行驶距离也必然更远。（ ）3. 制作过程中，使用剪刀等危险工具时，需妥善保管并最好有专人监督。（ ） 想一想，做一做，完成课堂练习。 帮助学生及时巩固知识与技能。
课堂小结 通过这堂课的学习，我们不仅掌握了风驱动和重力小车的设计与制作方法，还有对牛顿第三运动定律、万有引力定律等科学原理的实际应用认知，更提升了团队协作、问题探究和动手实践的能力。 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
板书 无动力小车制造一、探究新知（一）实施阶段 课题一 风驱动小车制作 1.构思 2.设计3.制作 4.调试课题二 重力小车的设计制作 1.猜想 2.设计3.制作 4.调试（二） 总结阶段 1.档案袋2.交流会3.宣传窗二、知识问答 观看板书 回顾已讲知识点，观察学生对知识的掌握情况。
课后作业 结合本节课所学，重新优化你小组的风驱动或重力小车设计方案。要求：①明确指出原方案的不足；②结合科学原理（如牛顿第三运动定律、万有引力定律）说明优化思路；③撰写优化后的设计方案（包含材料预设、结构设计、传动设计等核心内容），字数不少于300字。 实践、体验、记录感受。 引导学生将课堂所学科学原理应用于实践，通过剖析原方案不足、运用原理优化设计，强化知识迁移与运用能力，提升小车设计科学性与合理性 。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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