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第4课《无动力小车制造》第1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：感受科技创新乐趣，认同低碳环保理念，体会团队协作价值，增强工程实践的成就感与探究欲。责任担当：树立绿色发展意识，主动践行低碳理念，遵守制作规范，落实安全责任，培养严谨的科学态度。解决问题：能结合科学原理分析小车驱动、摩擦、结构等关键问题，学会通过调研、实验等方式制定并优化解决方案。创意物化：将创意转化为具体设计，熟练运用材料工具制作模型，通过调试完善实现设计目标，提升动手实践与创新能力。
重点 1.明确无动力小车驱动力原理与结构设计的关联；2.掌握从方案设计、模型制作到调试优化的完整流程；3. 落实核心素养在实践中的渗透。
难点 结合科学原理解决小车行驶距离、稳定性等实际问题；平衡创意设计与材料适配、工艺实现的矛盾；3. 引导在实践中主动反思并优化方案。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 欣赏视频：橡皮筋弹力小车 这辆小车没有发动机，却能‘跑’起来，大家知道它们的秘密吗？今天我们就一起探索无动力小车的制造之旅。 出示课题。 欣赏视频， 思考课件展示的几个问题，小组之间讨论分享自己的感受。 通过欣赏视频活动，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）准备阶段如果要设计制造一辆无动力小车，可以选用什么样的能量来源，小车的内部结构该如何设计，怎么样才能让小车跑得更远？通过一系列的活动来构思制造一辆无动力小车吧！1.瞭望台国内外都举办过各种“肥皂盒汽车”赛事，这些赛事中的小车是如何设计制造的？我们中学生能够设计制造出怎样的小车呢？应该准备哪些材料呢？ 序号主要问题我的发现1无动力小车的内部结构与外观有什么要求结构要稳固，包含车架、车轮、传动部件等；外观轻便且有创意，可减少空气阻力2无动力小车在没有动力的情况下应该如何驱动依靠外力转化的能量，比如弹力、重力、风力、磁力等3无动力小车的设计制造需要具备哪些专业知识简单的力学知识（势能、摩擦力）、结构设计知识、材料特性知识4如何增加无动力小车的摩擦力增大车轮与地面的接触面粗糙程度，或适当增加小车重量5无动力小车各个组成部分的材料应该如何选择车架选轻便且坚固的（如吸管、木条），车轮选耐磨的（如瓶盖、海绵）6如何提高无动力小车的行驶距离减少不必要的摩擦力，合理设计传动结构，充分利用外力转化的能量学生1：无动力小车起源于有制动、无动力的儿童四轮娱乐汽车比赛，它的外形不拘一格，具有无限的创意。学生2：无动力小车只是没有内部驱动力，但仍然需要外力驱动。学生3：无动力小车真的不用动力吗？学生4：不同驱动力的小车，结构设计会不会差异很大呀？学生5：如果材料有限，优先保证小车的结构稳固还是减轻重量呢？★资料链接第七届全国青年科普创新实验暨作品大赛2021年，以“风能利用和无动力赛车制作”为主题的第七届全国青年科普创新实验暨作品大赛先后在全国各地举行了初赛和复赛。这项活动倡导“创意无限，低碳随行”的理念，向青年传播创新、低碳的理念，营造良好的科技创新氛围。2.问题树如何设计制造无动力、零排放、速度快的小车呢？可以从小车的类型、结构、材料等要素入手，在资料学习、网络调查的基础上分析思考，逐步明确可行的探究项目，然后组成探究小组开展活动。方向一风驱动小车的设计制作风驱动小车需要哪些材料？如何设计风驱动小车的外观？风驱动小车的结构是怎样的？4.风帆的数量对小车行驶有什么影响？……方向二重力小车的设计制作1.什么是重力势能？2.小车的重量及下降高度对小车的传动速度有什么影响？3.重力小车需要哪些材料？4.摩擦力大小对重力小车有什么影响？……方向三弹力小车的设计制作1.什么是弹性势能？2.橡皮筋如何给小车提供动力？3.如何设计橡皮筋弹力小车的结构？4.橡皮筋弹性系数对小车的传动速度有什么影响？……方向四磁动力小车的设计制作如何给小车提供动力？如何设计磁动力小车的结构？如何设计磁动力小车的外观？4.磁场强度及磁场方向对小车的传动速度和方向有什么影响？……方向五 水动力小车的设计制作水如何转化为小车的驱动力？ 水的重量和喷射速度对小车行驶有影响吗？ 3. 水动力小车需要哪些简易材料？ 4. 如何防止小车行驶过程中漏水？ ……我们小组的研究课题： 橡皮筋弹力小车的设计与制作 ★小锦囊无动力小车的外部驱动力无动力小车的外部驱动力可能是重力、弹力、摩擦力、风力、磁力等。无动力小车创意·水动力小车·风动力小车·弹簧驱动小车·声音驱动小车·意念驱动小车……3.方案表在设计制造无动力小车前，要制订一份要素齐全、内容清晰的活动方案。方案可在设计制造过程中根据需要不断修改或补充完善。无动力小车制造1.车体的创新设计2.制作的主要内容3.制作活动和步骤4.经费预算的来源和使用问题5.寻访的技术指导6.安全问题的解决7.活动总结与体会8.其他注意“无动力小车制造”活动方案活动课题基于弹性势能的无动力小车设计与测试活动地点实验室活动小组组名：第2小组 组长：张峰 组员：刘丽、张敏、王芳、 许可、张伟活动准备材料：吸管、木条、瓶盖、橡皮筋、胶水、剪刀等；2. 资料：查阅无动力小车设计案例、力学原理资料；3. 工具：安全剪刀、尺子、记号笔等研究方式问卷调查法（ ） 访谈调查法（ ） 文献调查法（√） 实地考察法（ ） 实验观测法（√） 模型测试法（√）阶段任务负责人活动时间探究原理张峰、刘丽4.5-4.6方案设计张敏、王芳4.7-4.8制作模型全体成员4.9-4.10调试完善全体成员4.11反思交流许可、张伟4.12预期成果1辆可正常行驶的无动力小车；2. 1份完整的课题研究报告；3. 小车行驶测试数据记录展示方式课题研究报告（√） 演示文稿（√） 风驱动小车（ ） 社区宣传活动（ ） ★在线搜索汽车的基本结构发动机：汽车的动力装置，是汽车行驶的动力来源。底盘：用于支撑、安装汽车发动机及其他部件、总成。车身：安装在底盘之上，用于乘坐或载物。电气设备：由电源和用电设备构成。二、知识拓展1.请举例说明无动力小车中一种能量转化过程，并简要解释。以橡皮筋弹力小车为例，能量转化为弹性势能转化为动能。当我们扭转橡皮筋时，橡皮筋发生弹性形变，储存弹性势能；释放后，橡皮筋恢复原状，将储存的弹性势能转化为车轮转动的动能，驱动小车前进。（或重力小车：提升重物时储存重力势能，释放后重力势能转化为小车行驶的动能）2.若要制作一辆重力小车，为了让它跑得更远，可以从哪些方面优化设计？请写出两点。①合理增加重物下降高度，提升重力势能；②减小车轮与地面、车轮与车轴间的摩擦力（如给车轴涂少量润滑油、选用耐磨光滑的车轮材料）。3.无动力小车与普通汽车的结构相比，缺少哪个关键部件？原因是什么？缺少发动机。因为无动力小车没有内部驱动力，依靠外力（如弹力、重力、风力等）转化的能量驱动前进，无需发动机提供动力。 围绕无动力小车的设计制造开展准备阶段活动，聚焦“能量来源选择、内部结构设计、如何跑得更远”等核心问题，通过“瞭望台”环节探究相关问题；梳理出无动力小车的结构外观要求、驱动方式、所需专业知识、增摩擦方法、材料选择、提高行驶距离的技巧等发现，填写探究记录表；同时，学生还交流了无动力小车的起源、外力驱动特性等认知，并提出“不同驱动力小车结构设计差异”“材料有限时的优先选择”等疑问。 了解第七届全国青年科普创新实验暨作品大赛。围绕“如何设计制造无动力、零排放、速度快的小车”这一核心问题，通过资料学习、网络调查，从车的类型、结构、材料等要素入手构建问题树；将核心问题拆解为风驱动、重力、弹力、磁动力、水动力五种小车设计制作方向，针对每个方向深入思考并提出材料选择、结构设计、动力转化等相关具体问题；最终确定小组研究课题为“橡皮筋弹力小车的设计与制作”。 解无动力小车的外部驱动力和无动力小车创意。 围绕“基于弹性势能的无动力小车设计与测试”课题制定要素齐全的活动方案；明确活动地点、小组组成，规划活动准备（材料、资料、工具），确定采用文献调查法、实验观测法、模型测试法等研究方式，拆解出探究原理、方案设计、制作模型等阶段任务并分配负责人与时间，设定预期成果及展示方式，同时兼顾经费、技术指导、安全等注意事项相关规划。学习汽车的基本结构。 知识拓展、延伸、思考问题，然后回答。 引导学生围绕无动力小车设计制造主动提出问题、开展探究，培养问题意识与探究能力，积累力学、结构设计等相关知识，为后续顺利开展无动力小车的设计制造实践奠定基础。 引导学生掌握 查找与主题相关信息 。引导学生掌握将复杂核心问题拆解为具体子问题的问题树分析法，培养逻辑拆解与探究规划能力，明确无动力小车设计制造的研究方向，为后续小组探究实践精准定位课题。 引导学生了解开展实践研究的策略与方法。 引导学生为设计制造无动力小车制定全面、清晰且可动态完善的活动方案，明确活动各环节要素、研究方式、阶段任务安排及预期成果展示形式 。引导学生掌握查找与主题相关信息的路径。 通过实例讲解无动力小车能量转化，提供重力小车优化设计思路，对比与普通汽车结构差异，帮助学生深入理解无动力小车原理及设计要点 。
课堂练习 小组内交流讨论：1.选定一种动力小车进行制作，搜集信息，提出问题，将问题转化为调查课题。2.选择想要研究的方向，提出相关问题，确定小组研究课题。3.根据所选研究课题，提出相关问题。 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 ① 搜集与研读主题相关资料信息②提出有价值的问题③问题转换为课题，确定研究课题④小组合作研制课题方案 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1.搜集信息2.提出问题3.确定课题4.制定方案5.知识拓展 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 根据自己小组确定的研究主题，制订调查研究方案。（小组成员共同完成） 实践、探究。 引导学生思考、探究，完成方案。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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