初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）探究游乐设施中的功与能完美版教学ppt课件

这是一份初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）探究游乐设施中的功与能完美版教学ppt课件，共43页。PPT课件主要包含了本节要点，学习要点，素养提升，新课学习等内容，欢迎下载使用。
让学生再次走进游乐园，通过体验滑梯、过山车等游乐项目，重点探究其中功与能的关系。
体验游乐项目中的速度变化，以及理解安全须知的科学依据。
一、问题缘起　 游乐园中的滑梯、过山车等给我们留下了美好的童年记忆，在这些惊险刺激的游乐项目中普遍存在不同能量的巧妙转化。让我们再次走进游乐园，探究童年记忆中功与能的关系吧。
二、活动方案　 本活动涉及功与能、工程技术、心理、人体健康等相关知识。通过体验感知、认识规则、完善方案等过程，完成自己喜欢的游乐项目推介方案。 任务一： 体验游乐项目。走进游乐园，体验游乐项目，感受不同位置的速度变化，并从能量的视角分析体验过程。
二、活动方案　 任务一： 坐过山车的验游乐体验：起初，过山车缓缓地沿着轨道爬升，速度非常缓慢。从能量的视角来看，此时过山车的动能较小，因为速度低，而它的重力势能却在不断增加。随着高度的攀升，过山车离地面越来越远，由于其质量不变，高度增加，​重力势能不断增大。
二、活动方案　 任务一： 当过山车攀升到最高点时，短暂地停顿了一下，此时它的速度几乎为零，动能达到最小，而重力势能达到了整个过程中的最大值。
二、活动方案　 任务一： 紧接着，过山车如脱缰的野马一般，从最高点迅猛地俯冲而下。在这个过程中，速度越来越快，我的心也随着飞速下降的过山车提到了嗓子眼。从能量角度分析，此时重力势能逐渐转化为动能。因为高度快速降低，重力势能减小，而速度不断增大，动能不断增大。
二、活动方案　 任务一： 过山车沿着轨道快速前进的过程中，当经过弯道时，过山车的速度方向会发生改变，速度大小也可能会有所变化。这是因为在弯道处，轨道对过山车的作用力方向改变，使得过山车需要改变运动方向。从能量角度看，此时除了重力势能和动能的相互转化外，还存在一部分能量用于改变运动方向，会有一些能量的损耗（比如由于摩擦产生的热能）。
二、活动方案　 任务一： 当过山车经过一些起伏的路段时，在上升的过程中，速度会逐渐减小，动能转化为重力势能；在下降的过程中，速度又会逐渐增大，重力势能转化为动能。但由于存在摩擦力和空气阻力等因素，每次上升的高度都会比前一次略低，动能也会逐渐减小。 最终，过山车缓缓地驶入了终点，速度逐渐降为零。此时，过山车的动能全部消失，大部分能量都因为摩擦等原因转化为了热能散失到周围环境中。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 认识安全规则。结合体验过程中功与能的关系，解释游乐项目安全须知相关内容，并从工程实践的视角对游乐设施的安全性进行评估。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 1.摩擦力与做功：在整个运行过程中，摩擦力一直存在。过山车与轨道之间、与空气之间的摩擦会消耗机械能，摩擦力做功。因此，要保持良好的润滑。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 2.身高、体重限制：从功与能的角度来看，身高和体重限制是为了确保乘客在游乐设施上的安全性。对于体重过轻的乘客，在高速运行或剧烈晃动的游乐设施上，较小的质量可能导致其更容易受到惯性力和离心力的影响而产生危险。质量较小的乘客可能无法承受较大的向心力。对于体重过重的乘客，游乐设施在运行时需要克服更大的重力做功，可能会超出设施的设计承载能力，影响设施的正常运行和安全性。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 3.系好安全带、压好安全压杠等要求：在游乐设施运行过程中，乘客会随着设施一起做各种复杂的运动，具有较大的动能和势能。安全带和安全压杠的作用是将乘客固定在座位上，防止乘客在惯性、离心力等作用下脱离座位。例如在过山车高速转弯时，离心力会使乘客有向外甩的趋势，安全带和压杠能够提供足够的约束力，克服离心力做功，保证乘客的安全。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 4.禁止携带松散物品：松散物品在游乐设施运行过程中，由于其具有一定的质量和速度，具有动能。当设施快速运动或突然停止时，松散物品可能会因惯性飞出，对乘客或设施本身造成伤害。例如在高速运行的游乐设施上，一个小物品以较高的速度飞出，根据动能公式，其动能较大，可能会撞击到其他乘客，造成人身伤害。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 5.结构设计：游乐设施的结构设计是确保其安全性的关键。工程师在设计时需要考虑材料的强度、韧性和耐久性。例如，过山车的轨道需要使用高强度的钢材，能够承受过山车在高速运行时产生的巨大压力和冲击力。同时，结构的几何形状也需要精心设计，如轨道的坡度、弯道的曲率等，要保证过山车在运行过程中不会出现脱轨等危险情况。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 6.制动系统：制动系统是游乐设施安全的重要保障。在游乐设施运行结束或出现紧急情况时，制动系统需要能够迅速有效地使设施停止。从工程实践角度，制动系统的设计需要考虑制动力的大小、制动的平稳性和可靠性。例如，过山车的制动装置需要根据其速度和质量计算出合适的制动力，确保在规定的距离内安全停下，同时还要避免制动过猛对乘客造成伤害。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 7.安全保护装置：除了安全带和安全压杠等基本保护装置外，游乐设施还配备了多种安全保护装置。如过载保护装置，当游乐设施的负载超过设计值时，能够自动切断电源或采取其他措施，防止设施损坏和事故发生；限位开关，用于限制游乐设施的运行范围，防止其超出安全区域。这些安全保护装置的设计和安装需要严格按照工程标准进行，确保其可靠性和有效性。
二、活动方案　 任务二： 游乐项目中的安全须知 8.维护与检测：从工程实践来看，游乐设施的安全性不仅取决于设计和制造，还与日常的维护和检测密切相关。定期对游乐设施进行检查和维护，能够及时发现和排除潜在的安全隐患。例如，检查轨道的磨损情况、螺栓的紧固程度、制动系统的性能等。同时，还需要对游乐设施进行定期的全面检测和评估，根据检测结果进行必要的维修和更新，以确保其始终处于安全可靠的运行状态。
二、活动方案　 任务三： 游乐项目推介方案 完善推介方案。以多学科视角，从游乐设施、功与能的关系、游玩体验、温馨提示等方面撰写游乐项目推介方案，用于班级推荐交流。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 亲爱的同学们： 你们好！今天我要为大家推荐的游乐项目是充满刺激与乐趣的过山车。 1、游乐设施特点 过山车是一种富有刺激性的大型游乐设施。其轨道蜿蜒曲折，包含了陡坡、急转弯、螺旋、倒挂等多种复杂的轨道设计。过山车的车厢造型多样，能够容纳多名乘客，并且配备了可靠的安全装置，如安全带、安全压杠等，为乘客的安全提供了坚实的保障。在外观设计上，许多过山车会结合主题元素，如神话故事、科幻场景等，营造出独特的氛围，让我们仿佛置身于一个奇幻的世界。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 2.功与能的关系（物理学科） 从物理学的角度来看，过山车的运行是一个动能和势能相互转化的过程。当过山车从高处下滑时，高度降低，速度增大，重力势能转化为动能，所以我们会感受到强烈的加速感。而当过山车爬坡时，速度减小，高度增加，动能又转化为重力势能。在经过弯道和螺旋时，还涉及到向心力的作用，使过山车能够沿着轨道顺利行驶。此外，过山车在运行过程中，由于摩擦和空气阻力的存在，部分机械能会转化为内能，导致过山车的速度逐渐减小。因此，过山车需要在适当的位置设置提升装置，来补充能量，维持其运行。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 3.游玩体验 乘坐过山车的体验可谓是独一无二、令人难忘。在启动阶段，我们会感受到轻微的加速，随着过山车缓缓爬坡，期待和紧张的情绪也在不断攀升。当到达最高点，短暂的停顿后，便是风驰电掣般的俯冲，那种失重的感觉仿佛心脏都要跳出来了。紧接着，各种急转弯和倒挂动作让我们的身体感受到强烈的离心力，刺激程度达到顶点。在整个过程中，我们会听到呼啸的风声、自己和其他乘客的尖叫声，这种全身心的投入和释放，能够让我们忘却一切烦恼和压力，尽情享受速度与激情带来的快感。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 4.文化与历史 过山车的历史可以追溯到 17 世纪的俄罗斯，当时的人们用冰雪建造了简易的滑坡设施，供人们娱乐。随着时间的推移，过山车逐渐发展演变，变得更加复杂和多样化。不同国家和地区的过山车也融入了当地的文化元素，比如美国的一些过山车以西部牛仔为主题，日本的一些过山车则结合了动漫元素。了解过山车的历史和文化，不仅能让我们更加深入地认识这一游乐项目，还能感受到人类对娱乐和刺激的不断追求。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 5.设计与工程 设计和建造一座过山车需要多方面的专业知识和技能。工程师们要进行精确的计算和模拟，确保轨道的坡度、曲率、速度等参数符合安全和刺激的要求。同时，还要考虑材料的选择、结构的强度、制动系统的可靠性等因素。此外，过山车的外观设计和主题营造也需要设计师们的创意和才华。可以说，过山车是工程技术与艺术设计的完美结合。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 6.温馨提示 患有高血压、心脏病、眩晕症等疾病的同学，以及孕妇、身体不适者，不建议乘坐过山车。 在乘坐前，请仔细阅读安全须知，按照工作人员的指示系好安全带、放下安全压杠。 在乘坐过程中，不要解开安全带或做出其他危险动作，不要携带贵重物品和尖锐物品。 乘坐结束后，不要急于起身，等待过山车完全停稳，工作人员指示后方可离开座位。
二、活动方案　 任务三：“过山车” 游乐项目推介方案 总之，过山车是一项集刺激、乐趣、知识于一体的游乐项目。它不仅能让我们体验到速度与激情，还能让我们从中学到物理、历史、技术等多学科的知识。希望同学们有机会都能去尝试一下，相信你们一定会爱上这种独特的游乐体验！ 推荐人： 张小明 日 期： 6月2日
四、拓展研究　 拓展研究 查阅资料，了解我国民间的传统游乐项目、游乐方式以及这些游乐项自中蕴含的科学内涵。体会物理学在游乐项目开发中的应用小论文。
四、拓展研究　 1.风筝： 游乐方式：用细竹片扎成骨架，糊上皮纸或薄绢，上绘图案，用麻线牵引，利用风力放上天空。科学内涵：涉及到空气动力学原理。风筝在空中时，空气会分成上下流层，下层空气受风筝面阻塞，流速减低，气压升高；上层空气流通舒畅，流速增强，气压减低，从而产生气压差，形成扬力，使风筝能够上升。同时，通过控制风筝线的收放和牵引，可以改变风筝的角度和牵引力，实现风筝的上升、下降和飞行方向的控制。
四、拓展研究　 2.打角螺（抽陀螺） 游乐方式：用小杂木削成牛角式尖的宝塔形，玩者手持系着布巾的小竹杆，先将布巾缠住木角螺向地下平开，使其转动，不时用布巾抽打，也可二人相对抽打，使二角螺相撞，转得越久的为胜。科学内涵：包含了转动惯量和摩擦力的原理。角螺的形状设计使其具有较大的转动惯量，一旦转动起来，就不容易停下来。而玩者通过抽打角螺，给角螺提供外力矩，克服摩擦力，维持其转动。同时，角螺与地面之间的摩擦力也影响着它的转动，合适的摩擦力可以使角螺稳定地转动。
四、拓展研究　 3.弹弓： 用铁 “豆条” 弯成叉型，两小环处各系一长短相等的皮筋，两皮筋另端各连在一长兽皮之两端，也有用小树叉做弓身的。玩时一手握手柄，一手捏夹小石子的小兽皮，瞄准目标，向后一拉后松手，将石子射出。科学内涵：运用了弹性势能和动能的转化原理。拉开弹弓的皮筋时，皮筋发生弹性形变，储存了弹性势能。松手后，弹性势能转化为石子的动能，使石子获得初速度而射出。此外，还涉及到力学中的抛物线原理，石子在射出后，在重力和空气阻力的作用下，沿着抛物线轨迹运动。
四、拓展研究　 4.跳房子： 先在地上画六个方格，每一格为一间。玩时先用小瓦片或一物掷向格内，以后用单脚跳入，把瓦片踢入其它格内，谁先跳完所有方格为胜。科学内涵：主要体现了力学中的平衡原理和能量守恒原理。单脚站立和跳跃时，需要通过身体的调整来保持平衡，这涉及到人体的重心控制和肌肉的协调运动。同时，在跳跃过程中，人体的化学能转化为机械能，包括动能和重力势能，通过不断地起跳、落地，能量在不同形式之间转换。