1、康城中学物理校本课程 生活中的物理第 1 页一、课程开发背景： 校本课程是基础教育课程改革的组成部分，是实施素质教育的有效途径。我校依据党的教育方针，国家课程实施计划的要求，为尊重学生个性发展与文化需求，充分发掘利用生活中的教学资源，引导学生关注生活，学以致用，培养一种科学探究事物规律的精神，积极做好我校校本课程开发的研究和实验工作。 物理规律现象可以说处处贯穿于我们的生活中。而长期以来传统教学中关于物理知识的仁爱都忽略了生活这一环节，以致使许多人认为物理学而无用，因而对生活中的物理现象也就理所当然的视百不见，从而造成了实际生活与书本知识的脱离，以及探索精神的匮乏。 校本课程方案的拟定和课程的
2、开发是以“关注生活，勇于探究 ，学以致用，促进发展”为宗旨，以生活为对象，以物理探究方法，积极组织引导全校学生亲近生活，了解生活，探究生活。营造良好的探究学习的氛围，让学生感到物理离我们很近，并会从日常生活中发现知识、发掘知识。 二、课程开设指导思想： 校本课程首先要体现以校为本的原则，这也是我们进行校本课程开发的根本指导思想。根据国家课程标准，结合本校学生发展的实际状况，教师的课程开发能力、兴趣、爱好及本校的课程资源等要素，本着尽可能满足每个学生自我发展的需要，贯穿本校办学理念和传统文化，从而形成具有本校特色的具有延续性的课程体系。 三、课程开发目标 ： 本课程以课改为载体，以“关注生活，勇
3、于探究，学以致用，促进发展”为宗旨，全面落实素质教育，让师生与课改共同成长。具体目标如下：（ 1 ）知识与技能：激励同学们认真研究生活，并在研究过程中积累知识，拓展视野，形成务实的探索精神。让教师在校本课程开发和实施中，发展教研和科研水平，形成一支良好的校本课程开发和实施的教师队伍。 （ 2 ）过程与方法：通过提供信息资源，创设情境，进行课堂教学及课后活动，引导学生认识物理与生活的关系。掌握探究问题的方法，学会素材收集整理，学会原理分析，提高处理信息的能力和解决问题的能力。 康城中学物理校本课程 生活中的物理第 2 页（ 3 ）情感与价值观：积极营造探究学习的氛围，培养学习兴趣。 第一课 过山
4、车中的物理知识过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣，那幺在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了，当然，如果你的身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。在开始旅行时，过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高
5、点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的惟一的“发动机“ 将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘“ 的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动能。不过，在能量的转化过程中，由康城中学物理校本课程 生活中的物理第 3 页于过山车的车轮与轨道的摩擦而产
6、生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什幺要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向下。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了，
7、它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待“ 质量中心越过高点被引力推动。到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了的一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了“平衡“ 引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。第二课 自行车中的物理知识自行车是我们日常生活中一种
8、普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等它结构简单，方便实用，下面分别介绍自行车的有关原理和其中涉及到的相关物理知识。康城中学物理校本课程 生活中的物理第 4 页（一）自行车的有关原理一、 车体设计原理：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对同样大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比
9、后者有较大的力矩，效果较佳：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎车也是同样道理：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率：踏板是轮轴的运用：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加速到很快：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统康城中学物理校本课程 生活中的物理第 5 页：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，
10、质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久三、变速原理设前齿轮半径 a、后齿轮半径 b，a/b 的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把 a/b 调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合四、剎车原理从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前
11、的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，若只有一个剎车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想不论用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓” ，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作
12、用，以免翻车（二）自行车中的物理知识康城中学物理校本课程 生活中的物理第 6 页图 1 和图 2 是两种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下一、力学知识1摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度增大摩擦力(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行
13、车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力2压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=210Cm5cm=100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为 F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压康城中学物理校本课程 生活中的物理第 7 页强为 6.5104Pa(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，减小压强(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温
14、度一定时，气体的质量越大，压强越大(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强3轮轴方面(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，如图 3 所示(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴4杠杆方面：自行车的刹车把相当于一个省力杠杆5惯性方面(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去6能量转化方面(1)当人骑自行
15、车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些(3)如图 4 所示，自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，康城中学物理校本课程 生活中的物理第 8 页车梯自动弹起7声学方面(1)自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动，而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的8齿轮传动方面(1)线速度和角速度的关系，如图 5 所示，设齿轮边缘的线速度为 v ，齿轮的半径为 R，齿轮转动的角速度为 ，则有 v = R二、热学
16、知识在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况三、光学知识在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组成如图 6 所示，它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回” ，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到
17、四、电学方面在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用第三课 体育中的物理拔河比赛只是比力气吗拔河比赛比的是什么？很多人会说：当然是比哪一队的力气大喽！实际上，这个问题并不那么简单。 康城中学物理校本课程 生活中的物理第 9 页根据牛顿第三定律（即当物体甲给物体乙一个作用力时，物体乙必然同时给物体甲一个反作用力，作用力与反作用力大小相等，方向相反，且在同一直线上），对于拔河的两个队，甲对乙施加了多大拉力，乙对甲也同时产生一样大小的拉力。可见，双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。对拔河的两队进行受力分析就可
18、以知道，只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力，就不会被拉动。因此，增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。首先，穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子，能够增大摩擦系数，使摩擦力增大；还有就是队员的体重越重，对地面的压力越大，摩擦力也会增大。大人和小孩拔河时，大人很容易获胜，关键就是由于大人的体重比小孩大。 另外，在拔河比赛中，胜负在很大程度上还取决于人们的技巧。比如，脚使劲蹬地，在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如，人向后仰，借助对方的拉力来增大对地面的压力，等等。其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力，以夺取比赛的胜利。为什么滑水运动员站在滑板上不会沉下去呢？看到滑水运动员在水面上乘风破浪快速滑
19、行时，你有没有想过，为什么滑水运动员站在滑板上不会沉下去呢？ 原因就在这块小小的滑板上。你看，滑水运动员在滑水时，总是身体向后倾斜，双脚向前用力蹬滑板，使滑板和水面有一个夹角。当前面的游艇通过牵绳拖着运动员时，运动员就通过滑板对水面施加了一个斜向下的力。而且，游艇对运动员的牵引力越大，运动员对水面施加的这个力也越大。因为水不易被压缩，根据牛顿第三定律（作用力与反作用力定律），水面就会通过滑板反过来对运动员产生一个斜向上的反作用力。这个反作用力在竖直方向的分力等于运动员的重力时，运动员就不会下沉。因此，滑水运动员只要依靠技巧，控制好脚下滑板的倾斜角度，就能在水面上快速滑行。“香蕉球”的奥秘如果你
20、经常观看足球比赛的话，一定见过罚前场直接任意球。这时候，通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员，起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞康城中学物理校本课程 生活中的物理第 10 页出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。 为什么足球会在空中沿弧线飞行呢？原来，罚“香蕉球”的时候，运动员并不是拔脚踢中足球的中心，而是稍稍偏向一侧，同时用脚背摩擦足球，使球在空气中前进的同时还不断地旋转。这时，一方面空气迎着球向后流动，另一方面，由于空气与球之间的摩擦，球周围的空气又会被带着一起旋转。这样
21、，球一侧空气的流动速度加快，而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们：气体的流速越大，压强越小（伯努利方程）。由于足球两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样，于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。 乒乓球中，运动员在削球或拉弧圈球时，球的线路会改变，道理与“香蕉球”一样。第四课 电饭锅工作原理及保养常识电饭锅工作原理电饭锅是利用发热板，在铝质锅的底部煮饭。发热板内藏电热线，这电热线是由自动开关控制。发热板的中央有一圆孔，孔内有一感温软磁，它借着弹簧向上顶贴着锅底。这是一种纯铁氧体。它在 100或以下时，可以被永久磁铁吸引。但当升至 103时，则失去磁性，不再受永久磁铁吸引。当按下开关按键。开关横杆把磁铁向上顶贴着感温软磁。这时，发热线接通，开始加热。当锅内的饭沸腾后，锅内的水就渐渐减少。当水开始蒸干，锅内的温度就由 100上升。当升至 103时，感温软磁就不受磁铁吸引，开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降，压使接触点分开，发热线就断电，如图(b)所示。同时，接通另一保温电路(图中略去)，保持饭的温度在 70左右。保养小常识
