物理校本课程教案

物理校本课程 目 录 第一章、力学篇 1. 从不倒翁搬不倒说起 2. 不倒卡通娃 制作 3. 桥梁种类 4. 桥梁模型的制作比赛 5. 摩擦力知识 6. 哪一种鞋底的防滑性能好 7. 登天利器—火箭 8. 水火箭的制作 9. 小结 第二章、热学篇 1. 浮力的利用—飞艇和潜艇 2. 沉浮子的制作 3. 浮力天平 4. 自己举起自己 5. 热能的利用——地热 6. 纸“锅”烧水 7. 蜡烛上的蛇形风车 8. 孔明灯制作的方法 9. 总结

1.从不倒翁搬不倒说起

书桌上放着一个不倒翁，浑圆的身体，一张笑咪的脸，书读累了，你会去逗它一下，把它推倒了，可它马上又笑嘻嘻地站起来，好倔强的脾气。不倒翁告诉我们一个非常有用的物理知识，就是物体怎样才能平衡。放在地上的凳子，摆在桌面上的台灯都处于静止状态，在物理学上就叫做平衡，但是同学们是否注意到，同样是处于平衡状态的物体：一本书竖在桌子上，轻轻地用手一推，啪地一声便倒在桌子上，而不倒翁推倒了却一下又能站起来。这就是说，平衡里也有不同：一件东西立在那儿，轻轻地推一下，它晃了几晃又重新立稳，这种平衡叫稳定平衡；如果轻轻地一碰就倒，叫做不稳定平衡，不倒翁是稳定平衡，立在桌面上的书本、铅笔等是不稳定平衡。

不倒翁不倒的秘密在于它肚子底下的那个大泥坨，使不倒翁和桌子之间有一个很大的支持面，泥坨还使它的重心降得很低，所以特别稳定，倒了还能自己再站起来，站立在桌面上的书则不同，它的支持面非常狭窄，重心又很高，所以一碰就倒，因此，看一个物体稳定和不稳定有两个条件：一个条件是支持物体的面积的大小，还有一个条件是物体重心的高低。

走钢丝的杂技节目很惊险，是由于观众总害怕演员摔下来。杂技演员始终处于一个不稳定的情况下，演员必须不断小心地调整自己身体的姿势，保持身体的平衡，顺利地通过钢丝。

有一种看上去更加惊险的摩托车走钢丝，摩托车不仅在钢丝上行驶，而且车身的下面还挂着一个沉重的车厢，坐在车厢的演员还做出多种高难度动作，看上支使人觉得更加惊险，其实这个节目倒十分安全，因为挂在下面的车厢使整体的重心下降到钢丝绳的下面，反而成为一种十分稳定的平衡。 悬挂是一种最稳定的平衡。过去汽车大赛的时候，由于赛车车速太快，常常发生车翻人亡的悲惨事故，如今设计出一种新型的"低悬挂"型赛车，车轱辘很高，车厢很低，使汽车整个重心落在车轴的下面，等于把车身挂在了车轴的下面，所以把这种赛车弄翻很不容易。

你也许没有看到过悬挂在空中的火车，如果有这种为车你敢乘坐吗？目前许

多国家下在发展这种火车，它的名字叫单轨列车。它只有一条架在空中的铁轨，车厢挂在下面，实际上它比双轨火车还要安全。单轨列车是一个曾经在沙漠工作过的法国工程师拉尔廷纽为了解决沙土经常掩埋沙漠中的铁轨而设计出来的。据说他受到沙漠之舟--骆驼背上分佳在两侧的货物的启发，想到可以将车厢横跨在铁轨的两边，使重心低于铁轨，这样列车就不会翻倒，铁轨也不会被沙土掩盖，列车还可以跨过河流、沼泽地区，又不占农田，从空中通过，因此这个设计受到了人们的欢迎。

2 不倒卡通娃 制作

材料：乒乓球二只、弹球一只、毛线、彩色纸、白胶。 制法： 1. 将一只乒乓球煮烫2分钟，待球体膨胀后取出，在球上开一孔，将弹球放入乒乓球内。再将两只乒乓球在开孔处粘在一起。(图1) 2. 把毛线梳散粘于头部，可随意梳理成喜爱的发型。用彩色纸剪成眼、嘴及服饰贴于相应位置。(图2)

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民谚俗语中的物理知识欣赏 在日常生活中，我们经常会接触到一些民谚、俗语，这些民谚、俗语蕴含着丰富的物理知识，我们平时如果注意分析、了解一些民谚、俗语，就可以在实际生活中深化知识，活化知识，这对培养我们分析问题、解决问题的能力是大有帮助的。

1、小小称砣压千斤——根据杠杆平衡原理，如果动力

臂是阻力臂的几分之一，则动力就是阻力的几倍。如果称砣的力臂很大，那么"一两拨千斤"是完全可能的。 2、破镜不能重圆——当分子间的距离较大时（大于几百

埃），分子间的引力很小，几乎为零，所以破镜很难重圆。 3、摘不着的是镜中月 捞不着的是水中花——平面镜成的像为虚像。

4、人心齐，泰山移——如果各个分力的方向一致，则

合力的大小等于各个分力的大小之和。 5、麻绳提豆腐--提不起来——在压力一定时，如果

受力面积小，则压强就大。

3桥梁种类

（1） 梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其它结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、钢筋混凝土等）来建造。 梁式桥还可分为：钢桁梁桥、T型梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥和连续钢构桥等。

其样板图如下图所示： 图一 钢桁梁桥 图二 连续式梁桥 图三 悬臂梁桥 梁式桥的横截面种类较多，常见的有以下（如下图所示）： 图五 梁式桥的截面 a）实心板梁；b）矮肋板梁；c）和d）空心板梁；e）T形梁；f）带马蹄形T

形梁；g）多室箱形梁；h）大挑臂箱形梁；i）带横肋的箱梁；j）具有金属腹板的组合箱梁；k）具有钢管混凝土下弦的三角形箱梁（或桁架）

（2） 拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。 拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的。 拱桥种类繁多，常见的有：圬工拱桥、箱型拱桥、双曲拱桥、钢架拱桥、桁架拱桥、肋拱桥、桁式组合拱桥和斜腿钢架拱桥等。根据拱桥的不同承载方式，还可分为：上承式桥梁、下承式桥梁、中承式桥梁。如下图所示： 图六 上承式拱桥桥梁 图七 下承式拱桥桥梁 图八 中承式拱桥桥梁 （3） 悬索桥 传统的悬索桥(也称吊桥)均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。现代的悬索桥上，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此结构自重较轻，就能以较小的建筑高度跨越其它任何桥型无与伦比的特大跨度。悬索桥的另一特点是：成卷的钢缆易于运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。我国在西南山岭地区和在遭受山洪泥石冲击等威胁的山区河流上，以及对于大跨径桥梁，当修建其他桥梁有困难的情况下，往往采用吊桥。悬索桥的样式图见下图所示： 图九 单跨式悬索桥 悬索桥的有点是自重轻，结构的刚度差，在车辆动荷载和风荷载作用下，桥有较大的变形和振动。可以说，整个吊桥的发展历史，是和变形与振动斗争的历电．亦即是争取刚度的历史。

（4） 斜拉桥 斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。用高强钢材制成的斜索将主粱多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。这样，跨度软人的主梁就象一根多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而可使主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又大幅度地增大桥梁的跨越能力。此外，与悬索桥相比，斜拉桥的结构刚度大，即在荷载作用下的结构变形小得多，且其抵抗风振的能力也比悬索桥好，这也是在斜拉桥可能达到大跨度情况下使悬索桥逊色的重要因素。 斜索在立面上也可布置成不同型式。各种索形在构造上和力学上各有特点，在外形美观上也各具特色。常用的索形布置为竖琴形(图十)和扇形(图十一)两种。另一种是斜索集中锚固在塔顶的辐射形布置(图十二)，因其塔顶锚固结构复杂而较少采用。 图十 竖琴形斜拉桥 图十一 扇形斜拉桥 图十二 放射形斜拉桥 （5） 组合体系桥梁 根据结构的受力特点，由几种不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系

桥。图十三为梁和拱的组合体系，其中梁和拱都是主要的承重结构，两者相互配合共同受力。

4桥梁模型的制作比赛

一、作品要求 1、模型制作材料自备，制作模型的材质提倡使用废弃物和环保材料，但必

须保证桥梁刚度，以便搬运、安装和保存。 2、桥梁模型（实物）：模型制作主要以美学为主兼顾结构，构造合理，整

桥模型（既桥梁的完整度，包括桥体，桥墩等完整的模型）可以采用悬索桥、斜拉桥、梁桥、拱桥等，也可以由参赛选手自我创新设计桥梁。 3、作品要有创造性，贴近实际，结构合理，制作精巧。 4、作品由各小组参赛队自行命名。 二、评分标准 1、桥梁造型美观独特，有新意30分； 2、结构合理性30分； 3、模型制作细致，连接紧固20分。 4、模型的选材20分（环保材料有适当的加分）；

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