初中項目化學(xué)習(xí)案例：《測重木凳》

項目化學(xué)習(xí)案例格式項目基本信息項目名稱測重木凳提示項目提供單位項目化學(xué)習(xí)是以項目為核心，融合多個學(xué)科的知識與技能來解決問題。根據(jù)學(xué)習(xí)過程中不同學(xué)科整合的程度，項目化學(xué)習(xí)可以分為學(xué)科項目化學(xué)習(xí)、跨學(xué)科項目和學(xué)習(xí)。學(xué)科項目化可以是以某一學(xué)科為主體加入其他學(xué)科元素（單學(xué)科），也可以是多個學(xué)科圍繞某一個主題進行組合（多學(xué)科）。學(xué)科項目化學(xué)習(xí)中學(xué)科界限明晰?？鐚W(xué)科項目化學(xué)習(xí)則深度整合多個學(xué)科，學(xué)科界限融合。□學(xué)科項目化學(xué)習(xí)類型：□A.短課時項目□B.單元項目RC.項目作業(yè)學(xué)段：□小學(xué)?初中□高中學(xué)科：_____數(shù)學(xué)_______□跨學(xué)科項目化類型：□A.社會類項目化學(xué)習(xí)?B.科技類項目化學(xué)習(xí)□C.其它（綜合）學(xué)段：□小學(xué)?初中□高中面向年級九年級實施時間2022.04.01——2022.05.20項目簡述本項目內(nèi)容適合九年級下冊。時長：周末時間。本項目將幾何與力學(xué)、電路、智能編程等交互一起，設(shè)計制作舒適木凳為主線貫穿設(shè)計，通過學(xué)科整合使活動探究意味更加濃厚，讓學(xué)生經(jīng)歷模仿--設(shè)計--實驗--改進--推廣等全過程，設(shè)置了全科閱讀、知識點鏈接、拓展鏈接等版塊，強化“成果展示”的評價形式，以綜合性學(xué)習(xí)成果包括：學(xué)生木件作品展示、工程實驗演示、優(yōu)秀文本（說明文、創(chuàng)意設(shè)計）展示等引導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。200字以內(nèi)，介紹項目背景，描述生活中的現(xiàn)象、問題等，說明為什么要做該項目，要做什么。說明項目時長、涉及學(xué)科和年級。驅(qū)動性問題引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”，在制作木件的的過程中主動學(xué)習(xí)、主動探究相關(guān)的學(xué)科知識，著力培養(yǎng)“知識建構(gòu)”高階能力，促進學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)的理解、遷移、綜合、創(chuàng)造。提供資源、條件和團隊合作的機會，推動學(xué)生有效實踐。驅(qū)動性問題是指具有凝練意義的能引發(fā)學(xué)生自主探究并推動學(xué)生問題解決的關(guān)鍵性問題。核心概念將幾何與力學(xué)、電路、智能編程等交互一起，通過主動學(xué)習(xí)與建構(gòu)相關(guān)學(xué)科知識，培養(yǎng)對學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，反哺學(xué)科學(xué)習(xí)，落實“雙減”，提高學(xué)科綜合素養(yǎng)，由知識綜合走向知識、能力、情感態(tài)度價值觀綜合。核心概念包括學(xué)科核心概念和跨學(xué)科核心概念，學(xué)科核心概念是指向?qū)W科本質(zhì)的概念，跨學(xué)科概念指應(yīng)用于多個領(lǐng)域、超越學(xué)科界限的共通概念。核心概念須依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)確定。學(xué)習(xí)目標(biāo)①任務(wù)要求：1、安全（不會因不穩(wěn)而摔倒）；2、坐感舒適；3、便于移動；4、坐下后會顯示體重且有趣味語音輸出（如按照初中生的體重、低于區(qū)間的說太苗條、在區(qū)間內(nèi)的勻稱、超過區(qū)間的說你好胖等）；5、經(jīng)久耐用；6、視覺上美觀。②能再制作中著力培養(yǎng)高階思維能力，促進關(guān)鍵能力的提升。③能展示綜合性學(xué)習(xí)成果：木件作品展示、實驗演示、優(yōu)秀文本（說明文、創(chuàng)意設(shè)計等）。學(xué)習(xí)目標(biāo)是結(jié)合項目內(nèi)容、核心概念、素養(yǎng)（能力）水平、學(xué)習(xí)手段的綜合表述。學(xué)習(xí)手段應(yīng)體現(xiàn)自主、探究、實踐等學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)目標(biāo)采用素養(yǎng)目標(biāo)表述，跨學(xué)科項目化學(xué)習(xí)另外設(shè)分解的學(xué)科目標(biāo)（如科學(xué)目標(biāo)、技術(shù)目標(biāo)……）預(yù)期成果與評價階段性成果學(xué)生木件作品展示預(yù)設(shè)不同階段成果和匯報具體形式個人：九年級每班推選一名優(yōu)秀作品展示團隊：以九年級每一學(xué)部為單位成績研究小組，形成特色作品展示終結(jié)性成果實物木凳及優(yōu)秀文本（說明文、創(chuàng)意設(shè)計）個人：通過評審從班級優(yōu)秀作品中選出6位創(chuàng)意設(shè)計優(yōu)秀文本團隊：每個學(xué)部研究小組創(chuàng)意設(shè)計優(yōu)秀文本評價：邀請項目化小組核心組員對作品進行評審，采取現(xiàn)場亮分的形式。評價量表采用圖片形式填入?yún)R報形式以實物展示及ppt文稿說明方式對作品進行闡述教學(xué)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)制作材料：木凳元部件胚料，木工工作臺、鋸子，刨子，墨斗，銼刀，角尺，打磨機，鑿刀，砂紙，鋼卷尺，壓力傳感器，導(dǎo)線、AD模塊、MIXLY圖形化軟件、ARDUINOUNOR3開發(fā)板、液晶顯示、趣味語音輸出模塊、LED燈顯示(重量偏輕的顯示黃、正常的顯示綠、偏重的顯示紅）說明教學(xué)前學(xué)習(xí)、材料及推進項目化學(xué)習(xí)成果達成的具體思維工具思維支架工具：數(shù)學(xué)及物理學(xué)的理論知識任務(wù)規(guī)劃子任務(wù)子任務(wù)名稱學(xué)習(xí)任務(wù)安排支持性工具任務(wù)一（課時）模仿制作觀看木凳制作視頻，觀察木凳制作、裝配的主要步驟、用到的工具，并設(shè)計制作實物模型。檢查工具與材料任務(wù)二（課時）工程實驗?zāi)镜实姆€(wěn)定性與結(jié)構(gòu)力學(xué)有關(guān)。試改變條件和控制變量，探索木凳不同條件下的受力與穩(wěn)定性。

彈簧秤、直尺任務(wù)三（課時）美化設(shè)計了解并實驗了影響凳子的穩(wěn)定性、坐感的主要因素，你可以對你的設(shè)計圖紙進行修改，請考慮各部分的大小、長短比例、表面形狀，還可以進行外觀設(shè)計美化。

直尺、美化工具項目實施任務(wù)一時長20天支持性活動設(shè)計意圖學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)視頻教學(xué)，并設(shè)計實物圖紙并制作觀看制作視頻通過對具體實物模型的制作視頻學(xué)習(xí)，大體知道制作的過程，并賦予自己的設(shè)計意圖展開創(chuàng)意制作。核心問題如何制作實物模型核心任務(wù)制作有自己設(shè)計意圖的實物模型任務(wù)二時長20天支持性活動利用實驗的具體過程改善木凳的穩(wěn)定性及承重能力，能夠更好的給木凳的設(shè)計給出建設(shè)性意見。并且借助項目化評審小組給出的意見的建議，能更好的結(jié)合每組設(shè)計的木凳還有哪些方面可以進一步優(yōu)化，從而設(shè)計出更加美觀且實用的測重木凳.學(xué)習(xí)目標(biāo)探索木凳不同條件下的受力與穩(wěn)定性

利用彈簧秤等實驗工具測試木凳的穩(wěn)定性核心問題解決制作的木凳穩(wěn)定性問題核心任務(wù)通過具體的實驗測試設(shè)計出穩(wěn)定的木凳任務(wù)三時長10天支持性活動學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計出更加美觀實用的木凳項目化評審小組給出評審及意見核心問題解決木凳的美觀性及實用性問題核心任務(wù)通過小組評審給出的意見設(shè)計出更加美觀實用的木凳項目成效本項目有如下三個方面的特色：1.引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”，在制作木件的的過程中主動學(xué)習(xí)、主動探究相關(guān)的學(xué)科知識，著力培養(yǎng)“知識建構(gòu)”高階能力，促進學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)的理解、遷移、綜合、創(chuàng)造。提供資源、條件和團隊合作的機會，推動學(xué)生有效實踐。2.通過主動學(xué)習(xí)與建構(gòu)相關(guān)學(xué)科知識，培養(yǎng)對學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，反哺學(xué)科學(xué)習(xí)，落實“雙減”，提高學(xué)科綜合素養(yǎng)，由知識綜合走向知識、能力、情感態(tài)度價值觀綜合。3.調(diào)動已有學(xué)科知識、能力，在實踐活動中解決相關(guān)問題，并通過作品或表現(xiàn)來呈現(xiàn)已經(jīng)達成的預(yù)期目標(biāo)或?qū)W習(xí)結(jié)果。項目成效包括學(xué)生的成長、教師的發(fā)展、項目的成果等項目反思學(xué)生綜合實踐活動經(jīng)驗少，學(xué)科融合解決問題經(jīng)驗不足，編程等知識掌握不多，聯(lián)系實際解決問題存在一些困難。項目反思包括對項目化學(xué)習(xí)及其實施相關(guān)問題的思考、感悟 測重木凳麗水市慶元縣第二中學(xué)范良幫一．教學(xué)內(nèi)容及其解析（1）教程內(nèi)容分析本項目內(nèi)容適合九年級下冊。本項目運用多個學(xué)科知識技能來解決，作為綜合性學(xué)習(xí)也屬于“綜合與實踐”部分的相關(guān)內(nèi)容。本項目有如下三個方面的特色：1.引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”，在制作木件的的過程中主動學(xué)習(xí)、主動探究相關(guān)的學(xué)科知識，著力培養(yǎng)“知識建構(gòu)”高階能力，促進學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)的理解、遷移、綜合、創(chuàng)造。提供資源、條件和團隊合作的機會，推動學(xué)生有效實踐。2.通過主動學(xué)習(xí)與建構(gòu)相關(guān)學(xué)科知識，培養(yǎng)對學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，反哺學(xué)科學(xué)習(xí)，落實“雙減”，提高學(xué)科綜合素養(yǎng)，由知識綜合走向知識、能力、情感態(tài)度價值觀綜合。3.調(diào)動已有學(xué)科知識、能力，在實踐活動中解決相關(guān)問題，并通過作品或表現(xiàn)來呈現(xiàn)已經(jīng)達成的預(yù)期目標(biāo)或?qū)W習(xí)結(jié)果。（2）學(xué)科交互分析本項目將幾何與力學(xué)、電路、智能編程等交互一起，設(shè)計制作舒適木凳為主線貫穿設(shè)計，通過學(xué)科整合使活動探究意味更加濃厚，讓學(xué)生經(jīng)歷模仿--設(shè)計--實驗--改進--推廣等全過程，設(shè)置了全科閱讀、知識點鏈接、拓展鏈接等版塊，有機整合了當(dāng)代智能技術(shù)，旨在有效增進學(xué)生的制作興趣和創(chuàng)意能力，鼓勵跨學(xué)科和綜合運用各學(xué)科知識。（3）核心素養(yǎng)分析學(xué)生在探究活動中獨立思考，提出新問題，發(fā)展學(xué)生應(yīng)用意思和創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)、培養(yǎng)實踐能力。強化“成果展示”的評價形式，以綜合性學(xué)習(xí)成果包括：學(xué)生木件作品展示、工程實驗演示、優(yōu)秀文本（說明文、創(chuàng)意設(shè)計）展示等引導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。基于以上分析，確定本項目的教學(xué)重點是設(shè)計并制作一條與現(xiàn)代科技融合的可以測重且具有趣味語音輸出的木凳。二．教學(xué)目標(biāo)及其解析（1）教學(xué)目標(biāo)①任務(wù)要求：1、安全（不會因不穩(wěn)而摔倒）；2、坐感舒適；3、便于移動；4、坐下后會顯示體重且有趣味語音輸出（如按照初中生的體重、低于區(qū)間的說太苗條、在區(qū)間內(nèi)的勻稱、超過區(qū)間的說你好胖等）；5、經(jīng)久耐用；6、視覺上美觀。②能再制作中著力培養(yǎng)高階思維能力，促進關(guān)鍵能力的提升。③能展示綜合性學(xué)習(xí)成果：木件作品展示、實驗演示、優(yōu)秀文本（說明文、創(chuàng)意設(shè)計等）。（2）目標(biāo)解析①會設(shè)計木凳尺寸，按比例、用三視圖畫出木凳設(shè)計圖。②能具體描述設(shè)計創(chuàng)意及應(yīng)用的相關(guān)知識、原理。③能探索木凳不同條件下的受力與穩(wěn)定性。④會把壓力傳感器嵌入到木凳里面，能根據(jù)體重的區(qū)間聲音模塊輸出趣味語音。⑤能寫一份150字左右的產(chǎn)平品使用英文說明書。三．教學(xué)問題診斷分析（1）具備的基礎(chǔ)（知識、能力）學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)基礎(chǔ)知識：語文：有寫作功底；數(shù)學(xué)：比例、三視圖、三角形穩(wěn)定性、軸對稱、解直角三角形、多邊形等；科學(xué)：壓強、靜摩擦力、杠桿原理、壓力傳感器、電路圖等；電腦：MIXLYd的基本操作，了解ARDUINO編程視頻。英語：有一定寫作功底。（2）可能存在的問題（問題、障礙）學(xué)生綜合實踐活動經(jīng)驗少，學(xué)科融合解決問題經(jīng)驗不足，編程等知識掌握不多，聯(lián)系實際解決問題存在一些困難。（3）應(yīng)對策略（過程、方法）選擇好視頻材料，如：木凳制作微課，MIXLYd的基本操作視頻，ARDUINO編程視頻等。學(xué)生按興趣分小組，如木凳創(chuàng)意設(shè)計組；工程實驗組；智能組裝組等，既分工又合作。引導(dǎo)學(xué)生綜合運用所學(xué)相關(guān)知識和方法，相關(guān)學(xué)科老師進行輔導(dǎo)和答疑，交叉指導(dǎo)，共同完成。四．教學(xué)技術(shù)支持條件計算機設(shè)備教室，智能裝組物件購置。五．教學(xué)過程設(shè)計制作材料與工具:木凳元部件胚料，木工工作臺、鋸子，刨子，墨斗，銼刀，角尺，打磨機，鑿刀，砂紙，鋼卷尺，壓力傳感器，導(dǎo)線、AD模塊、MIXLY圖形化軟件、ARDUINOUNOR3開發(fā)板、液晶顯示、趣味語音輸出模塊、LED燈顯示(重量偏輕的顯示黃、正常的顯示綠、偏重的顯示紅）實驗材料與工具:木凳，彈簧秤，直尺，細(xì)繩，學(xué)生自主添加的實驗材料?！净顒右弧磕７轮谱鲗W(xué)習(xí)提示：觀看木凳制作視頻，觀察木凳制作、裝配的主要步驟、用到的工具。1.檢查工具與材料；2.觀看木凳制作微課；3.可以邊看邊做，也可以先看再做，并在做的過程中反復(fù)觀看?！净顒佣縿?chuàng)意設(shè)計學(xué)習(xí)提示：木凳的強度、穩(wěn)定性與木凳的結(jié)構(gòu)、重心位置、大小、高矮、凳面形狀等有關(guān)。木凳木凳的舒適感與人體生理和行為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有關(guān)。運用相關(guān)知識和原理，設(shè)計你理想中的木凳。

想一想你設(shè)計的木凳要解決什么問題，你會針對這些問題對木凳做些什么不一樣設(shè)計？你可能需要考慮以下因素：（1）木凳的承重力

（2）木凳的坐高

（3）木凳的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性

（4）木凳凳面的形狀、大小

（5）坐感

（6）美觀

（7）凳子適用的人群

（8）凳子使用的環(huán)境（如：室內(nèi)還是戶外）

1、用150-200字描述你設(shè)計的木凳，請具體描述你的設(shè)計創(chuàng)意及應(yīng)用的相關(guān)知識、原理。

2、調(diào)查目標(biāo)用戶的人體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提出你設(shè)計的木凳尺寸，按比例、用三視圖畫出你的木凳設(shè)計圖。

3、觀察連接木凳的榫卯連接組成的線與面，標(biāo)出哪些線、面是平行關(guān)系，哪些線、面是垂直關(guān)系？【全科閱讀】傳統(tǒng)小板凳。中國傳統(tǒng)的小板凳，它美觀大方，經(jīng)久耐用。制作板凳有一定的技術(shù)含量。板凳的角度是一寸放二分(實際上橫枋的長度也是一寸放二分，這就是中國傳統(tǒng)工匠總結(jié)出來的經(jīng)驗)。

改用公制后通過實際測量發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)板凳的角度為12度。

■并不是所有的板凳都是12度，如酒吧的吧凳和其它長度不同的凳子，為了美觀和實用，

可以改變一點角度。實用的角度為一般為10、12和15度三種。座深標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)研究座深以略小于坐姿時大腿水平長度為宜，即:座深=坐深-60mm。

■國家標(biāo)準(zhǔn)成人一般坐深=340~420mm。

人體工程學(xué)應(yīng)用協(xié)會對中國4~17歲兒童坐深研究顯示，最適合中國兒童坐深范圍在180~360mm。

坐深匹配性計算年齡段臂-腘距最佳坐深4-6歲男249180-36016-17歲男427實際坐深4-6歲女254292-37516-17歲女433

坐寬標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)人的坐姿及動作，往往呈前寬后窄的形狀，坐面的前沿寬度稱坐前寬，后沿寬度稱坐后寬。

■國家標(biāo)準(zhǔn)前坐寬440-460mm,后坐寬420-440mm。一般不小于380mm。【拓展鏈接】結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)是指事物的各組成部分之間的有序排的要求。根據(jù)加工精度的相互關(guān)系，形狀精度要列和搭配。從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指能承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)在負(fù)載作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。影響結(jié)構(gòu)的因素包括：重心位置的高低、支撐面的大小、結(jié)構(gòu)的形狀?！鲋蚊嬖酱笤椒€(wěn)定、越小越不穩(wěn)定。■為了進一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，許多桌椅的支撐腳設(shè)計為向外傾斜。重心越低越穩(wěn)定。■結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和幾何形態(tài)有關(guān)系。三角形具有穩(wěn)定性。誤差。測量測得的量值減去參考量值。測得的量值簡稱測得值，代表測量結(jié)果的量值。所謂參考量值，一般由量的真值或約定量值來表示?！鰷y量時，往往把一個量在被觀測時，其本身所具有的真實大小認(rèn)為是被測量的真值。從測量的角度來說，難以做到這一點，因此，一般說來，真值不可能確切獲知。加工精度。加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。理想的幾何參數(shù)，對尺寸而言，就是平均尺寸；對表面幾何形狀而言，就是絕對的圓、圓柱、平面、錐面和直線等；對表面之間的相互位置而言，就是絕對的平行、垂直、同軸、對稱等?！隽慵嶋H兒幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱為加工誤差。

■尺寸精度,指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度?！鲂螤罹?指加工后的零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。

■位置精度,指加工后零件有關(guān)表面之間的實際位置精度差別。

■相互關(guān)系,通常在設(shè)計零件及規(guī)定零件加工精度時,應(yīng)注意將形狀誤差控制在位置公差內(nèi),位置誤差又應(yīng)小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面,其形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求,位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。

【知識點鏈接】

在設(shè)計中,對稱創(chuàng)造了平衡,平衡了創(chuàng)造和諧、秩序和審美。所以對稱是常見的外形設(shè)計

軸對稱圖形。如果把一個圖形沿著一條直線折疊后,直線兩側(cè)的部分能夠互相重合,那么這個圖形叫做軸對稱圖形。[八年級數(shù)學(xué)《三角形的初步知識》]

■圓形。[九年級數(shù)學(xué)《圓的基式性質(zhì)》]

■黃金矩形（GoldenRectangle).長寬之比為黃金分割率的矩形，換言之，矩形的長邊為短邊1.618倍。[九年級數(shù)學(xué)《相似三角形》]

■正方形。[八年級數(shù)學(xué)《特殊平行四邊形》]

■平面。指面上任意兩點的連線整個落在此面上。經(jīng)過不在一條直線上的三個點，有且只有一個平面。當(dāng)?shù)孛娌黄交虻首拥乃臈l腳長短有差異時，往往需要調(diào)節(jié)一只腳的高度。

【問題檢測】1.《魯班經(jīng)》里說:“板凳式，沒做一尺六寸高，一寸三分厚，長三尺八寸無分。凳頭三寸八分半，板凳的腳一寸四分大，一寸二分厚?！闭酆蠟楝F(xiàn)代公制，對應(yīng)的尺寸應(yīng)是多少？關(guān)于凳子的腳下列說法正確的是:

A.腳越多壓強越小B.腳越多越穩(wěn)定C三只腳時不管地面情況如何凳子都不會搖晃

參考答案:[C]

3.如果木凳的角度為12度，座高為h，則木凳凳腳的長度L為:

A.L=h/cos12°B.L=hcos12°C.L=h/sin12°D.L=hsin12°

參考答案:[A]

4.用毫米刻度尺測得某物體的長度為3.60厘米=毫米=米。

參考答案:

36.00.0360

5.木凳制作過程中，榫卯結(jié)構(gòu)對加工精度有較高的要求。根據(jù)加工精度的互相關(guān)系，形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求,位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。卯孔形狀精度、位置精度、尺寸精度三者之間的關(guān)系的正確描述是:

A.形狀精度要求最高B.位置精度要求最高C.尺寸精度要求最低

參考答案:[A]【活動三】工程實驗學(xué)習(xí)提示：木凳的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)力學(xué)有關(guān)。試改變條件和控制變量，探索木凳不同條件下的受力與穩(wěn)定性。

1.壓強測定實驗

a.用彈簧秤測量小木凳的重力G;

b.用直尺量出木凳的凳腳受力面的長和寬，計算受理面面積S1、S2、S3、S4;(為減小數(shù)據(jù)誤差，需要測量四個凳腳的長寬）

c.計算凳腳總受力面積S;壓強p=F/S=G/S

d.畫出人坐在木凳上時的受力分析。數(shù)據(jù)登記表木凳重力G(N)凳腳A凳腳B凳腳C凳腳D長度(cm)寬度(cm)面積(cm2)總面積(cm2)木凳壓強P(Pa)2.木凳穩(wěn)定性測定實驗

對于一張合格的木凳來說，不管人坐下的著力點在哪，都應(yīng)該保證木凳的平穩(wěn)。

a.將制作好的木凳放置在水平地面上，觀察木凳凳腳是否垂直于地面；

b.直接坐在木凳中心位置不動1分鐘，觀察木凳是否會坍塌；

c.坐在木凳中心位置左右擺動30秒，觀察木凳是否會坍塌，木凳凳腳與凳面是否有松動跡象；

d.坐在木凳側(cè)邊1分鐘不動，觀察木凳是否會翹起來；

e.若以上步驟完成后，木凳均成穩(wěn)定狀態(tài)，則證明木凳穩(wěn)定性良好。

3.最大靜摩擦力與壓力關(guān)系測定實驗（小組活動）

a.將已測得重力G1的木凳放置在水平地面上，一個凳腳系上細(xì)繩，細(xì)繩另一端系在彈簧秤上；

b.保持彈簧秤和細(xì)繩與地面保持水平狀態(tài)，輕輕拉動彈簧秤，使細(xì)繩一直保持繃直狀態(tài)，保證木凳靜止不動的情況下，逐漸用力直到木凳狀態(tài)有變化時，記錄下彈簧秤的讀數(shù)Ff1;(至少兩位同學(xué)進行觀察，一名同學(xué)觀察彈簧秤示數(shù)，一名同學(xué)觀察木凳狀態(tài))

c.上述實驗再重復(fù)進行兩次（可換凳腳），計算彈簧示數(shù)平均值Ff;

d.選取其他不同重量的木凳重復(fù)上述實驗，記錄多個木凳重力G與最大靜摩擦力Ff的關(guān)系，記錄在表格中；

e.根據(jù)木凳重力G與最大靜摩擦力Ff的數(shù)據(jù)，繪制兩者關(guān)系圖像，推測重力與最大靜摩擦力的關(guān)系。數(shù)據(jù)登記表重力G(N）最大靜摩擦力Ff1(N)最大靜摩擦力Ff2(N)最大擦力(N)木凳1木凳2??

【拓展鏈接】結(jié)構(gòu)重心的位置。穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)重心的位置有關(guān)?！鼋Y(jié)構(gòu)重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的?！鼋Y(jié)構(gòu)重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍外，結(jié)構(gòu)就是不穩(wěn)定的。

【知識點鏈接】靜摩擦力。兩個相互接觸的物體，當(dāng)其接觸表面之間有相對滑動的趨勢，但尚保持相對靜止時，彼此作用著阻礙相對滑動的阻力，這種阻力稱為靜滑動摩擦力，簡稱靜摩擦力。

■木凳與地面會產(chǎn)生一定的摩擦力。木凳凳腳表面較為粗糙，人落座時凳子不會在地面滑動，是靜摩擦力在起作用。

■靜摩擦力的大小可在0與FMAX之間變化（0<F≤FMAX,其中FMAX為最大靜摩擦力，與正壓力有關(guān)），一般應(yīng)根據(jù)物體的運動狀態(tài)由平衡條件或牛頓定律來求解。[八年級科學(xué)《摩擦力》]

壓強：壓力的作用效果是由單位面積上受到的壓力決定的。我們將其稱為壓強。

■壓強與壓力和受力面積有關(guān)，計算公式為P=F/S.壓強的單位是帕斯卡，符號是Pa.增大壓強的方法有：在受力面積不變的情況下增加壓力或在壓力不變的情況下減小受力面積。液體也有壓強。液體的壓強可以用P=F/S進行推導(dǎo)得到P=pgh.

[參考八年級科學(xué)《壓力與壓強》]

杠桿原理

對于一張合格的木凳來說，不管人坐下的著力點在哪，都應(yīng)該保證木凳的平穩(wěn)。用杠桿原理來分析，以木凳的凳角支撐點為支點，動力為木椅的重力，動力臂為木椅重心至支點間的距離；阻力為人的重力，阻力臂為重力作用點至支點的距離。木凳應(yīng)盡可能保證支點位置的合理。

由于F1L1=F2L2,增大動力或增大動力臂都能使木凳的穩(wěn)定性增強。因此可以選擇適當(dāng)?shù)膶⒛镜试鲋鼗驅(qū)⒌式堑木嚯x增大。[參考八年級科學(xué)《杠桿原理及應(yīng)用》]二力平衡

物體受力作用時，一個物體在兩個力的作用下，如果保持靜止或者勻速直線運動狀態(tài)，就說明這兩個力是平衡的。且這兩個力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。

依據(jù)二力平衡，木凳子的支持力與重力是一對平衡力，最大支持力與最大重力大小相等。檢驗承重力只需測試木凳能承受的最大重力?！緟⒖及四昙壙茖W(xué)《二力平衡》】

【問題檢測】

1.木凳的支撐面指的是（）

A.木凳的凳面B.木凳與屁股的接觸面C.木凳凳腳與地面的接觸面

D.木凳凳腳琪的支撐點連線與地面構(gòu)成的面

參考答案：[D]

2.人坐在沙發(fā)上比坐在木凳上舒服的原因（）

A.沙發(fā)有彈簧，抵消了人的重力B.彈簧彈力減小了人對沙發(fā)的壓力沙發(fā)柔軟，與人體接觸面積較大D.由于彈簧作用，人對沙發(fā)壓力小于人的重力

參考答案：[C]

3.如圖所示，圖釘尖的面積是10-7米2,圖釘帽的面積是10-4米2,墻壁表面能承受的最大壓強是4x106帕。下列說法正確的是（）

A.手指必須用大于0.4牛的壓力，圖釘尖才能進入木材

B.手指必須用大于400牛的壓力，圖釘尖才能進入木材

C.圖釘靜止時，手對釘帽的壓力大于木材對釘尖的支持力

D.圖釘靜止時，手對釘帽的壓力小于木材對釘尖的支持力

參考答案：[A]

4.二力平衡：二力平衡在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見。顧客站在商場自動扶梯的水平臺階上隨自動扶梯勻速上升。顧客在上升過程中（)

A.機械能保持不變B.運動狀態(tài)在不斷變化C.相對于其站立的臺階是靜止的

D.受到重力、支持力扣摩擦力的作用

參考答案：[C]

5.杠桿原理：下列工具中省力杠桿是；費力杠桿是；等臂杠桿是。

①鑷子；②鍘刀；③汽車上的剎車閘；④縫紉機腳踏板；⑤天平；⑥剪鐵剪子；⑦釣魚竿。

參考答案：[②③⑥]；[①④⑦]；[⑤]

6.下列關(guān)于壓力和壓強的說法正確的是（）

A.單位面積上受到的壓力越大，壓強越大B.受力面積越大，壓強越大

C.重力越大，壓力越大D.壓力越小，壓強越小

參考答案[A]

7.如右圖，置于水平桌面上的均勻木塊對桌面的壓強為P,若沿圖中的虛線豎直切去1/3,則余部分對桌面的壓強為（)

A.P/3B.2P/3C.PD.3P/2

參考答案[C]

8.冬天北方的河面結(jié)冰，某同學(xué)在結(jié)冰的河面上行走時突然發(fā)現(xiàn)冰面即將破裂，他應(yīng)采取的措施是()

A.原地站立不動B.立即改成單腳站立C.趕快向岸邊跑D.就地趴下并向岸邊爬

參考答案[D]【活動四】夢工場

學(xué)習(xí)提示:了解并實驗了影響凳子的穩(wěn)定性、坐感的主要因素，你可以對你的設(shè)計圖紙進行修改，請考慮各部分的大小、長短比例、表面形狀，還可以進行外觀設(shè)計美化。

1、你的設(shè)計進行修改了嗎?說說你作了哪些修改，以及修改的理由。

2、運用你在[活動一:模仿制作]中學(xué)到的木工技能，按改進后的圖紙制作一把新的木凳。

【活動五】玩轉(zhuǎn)智能學(xué)習(xí)提示:把壓力傳感器嵌入到小木凳里面，當(dāng)人坐下去的時候壓力傳感器發(fā)生形變，壓力傳感器的電阻發(fā)生改變。經(jīng)高精度的AD模數(shù)芯片把微小的電流變成數(shù)字信號發(fā)送給我們的主控單元，主控根據(jù)高精度的AD芯片提供的數(shù)字信號利用固定的斜率算成體重。通過液晶顯示屏顯示體重，根據(jù)體重的區(qū)間聲音模塊輸出趣味語音，同時LED指示燈顯示不同的顏色表示偏輕、正常、超重。

1.將壓力傳感器嵌入木凳的四個腿的底部，按照視頻內(nèi)容將壓力傳感器與AD模塊鏈接再與ARDuINouNoR3開發(fā)板、液晶顯示、趣味語音輸出模塊、LED燈顯示等連接,再觀察一遍視頻，確保硬件連接正確;

2.觀看視頻了解MIXLY的基本操作;

3.觀看ARDuINo編程視頻，對該功能進行模塊化編程或代碼編程。

4.設(shè)置一個可調(diào)電位器調(diào)節(jié)參考值，智能控制超過參考值發(fā)出警報聲，或一個語音提示體重情況(如:“太重了，我受不了”;或“你的體重很標(biāo)準(zhǔn)”，你還可以發(fā)揮想象力選擇趣味性、令人印象深刻的語音。)【拓展鏈接】

壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。■力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。簡易人體秤工作原理。如圖所示為一種人體秤的工作原理示意圖，電源電壓恒定不變，體重顯示表是由電流表改裝而成，定值電阻R0起保護電路作用?！鲈谌梭w秤上不施加力時滑片P在電阻R的最上端，施加的力最大時滑片P移至電阻R的最下端。通過電阻大小的變化引起電流變化，根據(jù)歐姆定律，利用電流大小與體重的關(guān)系，改造電流表刻度，從而直接讀取體重。若不改造電流表，可繪制不同測試者的體重與電流顯示大小的關(guān)系圖，找出規(guī)律。

■發(fā)光二極管簡稱為LED。由含鎵(Ga)、砷(As)、磷（P)、氮（N)等的化合物制成，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件?！鯨ED日光燈和普通日光燈對比來說，優(yōu)點有：1、節(jié)能；2、壽命LED燈長；3、適用性好，因單顆LED的體積小，可以做成任何形狀；4、回應(yīng)時間短，是ns(納秒）級別的回應(yīng)時間，而普通燈具是ms(毫秒）級別的回應(yīng)時間；5、環(huán)保，無有害金屬，廢棄物容易回收；6、色彩絢麗，發(fā)光色彩純正，光譜范圍窄，并能通過紅綠藍(lán)三基色混色成七彩或者白光。

【知識點鏈接】

電路圖。用電路元件符號表示電路連接的圖，主要由元件符號、連線、結(jié)點、注釋四大部分組成。電路圖是人們?yōu)檠芯?、工程?guī)劃的需要，用物理電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化的符號繪制的一種表示各元器件組成及器件關(guān)系的原理布局圖。由電路圖可以得知組件間的工作原理，為分析性能、安裝電子、電器產(chǎn)品提供規(guī)劃方案。

電路中有各個元件:不同的原件起到了不同的作用。

串聯(lián)電路。由①圖所示,滑動電阻R與定值電阻R0為串聯(lián)關(guān)系。幾個電路元件沿著單一路徑互相連接，每個節(jié)點最多只連接兩個元件，此種連接力式稱為串聯(lián)。以申聯(lián)方式連接的電路稱為串聯(lián)電路。

并聯(lián)電路。如②圖所示，并聯(lián)是元件之間的另一種連接方式，其特點是將2個同類或不同類的元件、器件等首首相接,同時尾尾亦相連的一種連接方式。通常是用來指電路中電子元件的連接方式，即并聯(lián)電路。

[參考八年級科學(xué)《串聯(lián)電路和并聯(lián)電路》、九年級科學(xué)《連接串聯(lián)電路和并聯(lián)

電路》]

歐姆定律:在同一電路中，通過某段導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。即表達式為I=U/R，公式中物理量的單位:I(電流)的單位是安培(A)、U(電壓)的單位是伏特(V)、R(電阻)的單位是歐姆(Ω)。

歐姆定律適用于純電阻電路，金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，在氣體導(dǎo)電和半導(dǎo)體元件等中歐姆定律將不適用。[參考九年級科學(xué)《歐姆定律》]【全科拓展閱讀】

關(guān)于ARDUINO

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件ArduinoIDE).由一個歐洲開發(fā)團隊于2005年冬季開發(fā)。其成員包括MassimoBanzi、DavidCuartielles、TomIgoe、GianlucaMartino、DavidMellis和NicholasZambetti等。它構(gòu)建于開放原始碼simpleI/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。主要包含兩個主要的部分：硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板；另外一個則是ArduinoIDE,你的計算機中的程序開發(fā)環(huán)境。你只要在