刹車的工作原理圖?教學背景《機械能》是九年級物理上冊第三章第二節的内容這節課内容多、難度大，大多數教師在上完一章的新課以後，會安排《機械能》的專題複習，以期将所學概念結構化、系統化整節課圍繞“刹車裝置”進行研究，并設計了三個任務從經典實驗中的“刹車裝置”到汽車的“刹車裝置”，再到 “刹車裝置”的設計通過“刹車裝置”的情境線，進行動能大小的表達、動能的轉化等知識的深度學習，使學生的思維達到關聯拓展水平，今天小編就來聊一聊關于刹車的工作原理圖?接下來我們就一起去研究一下吧!

刹車的工作原理圖

教學背景

《機械能》是九年級物理上冊第三章第二節的内容。這節課内容多、難度大，大多數教師在上完一章的新課以後，會安排《機械能》的專題複習，以期将所學概念結構化、系統化。整節課圍繞“刹車裝置”進行研究，并設計了三個任務。從經典實驗中的“刹車裝置”到汽車的“刹車裝置”，再到 “刹車裝置”的設計。通過“刹車裝置”的情境線，進行動能大小的表達、動能的轉化等知識的深度學習，使學生的思維達到關聯拓展水平。

教學實錄

師：10月1日，小明全家一起坐車到外地遊玩，在高速公路上發現汽車的刹車失靈，一家人頓時陷入恐慌。下面我們一起觀看一下當時的視頻，在觀看的過程中思考這樣兩個問題：視頻中失控的汽車具有什麼能？物體有“能”可以對外做功，我們可以通過什麼來判斷失控汽車“能”的大小？

生：視頻中失控的汽車具有動能。

生1：發生車禍時，可以通過汽車損壞程度來判斷當時動能的大小。

師：視頻中，汽車的什麼裝置失靈了？

生2：刹車裝置。

師：刹車裝置的作用是什麼？

生2：是将汽車的動能減小，将汽車的動能轉化成其他形式的能。

師：好，今天我們就一起來研究一下刹車裝置。

典型任務一：通過類比汽車，感受實驗中的“刹車裝置”

師：請大家看一個經典實驗視頻（截圖如下），并思考以下幾個問題。

師：該實驗的研究對象、研究目的是什麼？

生1：該實驗的研究對象是小球，研究物體的動能與什麼因素有關。

師：小球的動能大小與什麼因素有關？

生2：與小球的速度和質量有關。

師：在實驗過程中，小球的動能是在變化的，我們研究小球哪一點的動能？

生3：在碰撞點B時的動能大小。

師：小球在B點的動能從何轉化而來？觀察桌面儀器，思考轉化動能的其他方法。

（學生分小組進行交流）

生4：用手推，使小球在B點形成動能。

生5：用彈簧推，使小球在B點形成動能。

生6：用單擺推，使小球在B點形成動能。

師：想法很有創意，大家可以用桌面的儀器嘗試一下。

（學生根據桌面儀器開始實驗）

師：不同的方法都使小球在B點處有動能，能否說一下與斜面産生小球動能的區别？

生7：用手推使小球在B點形成動能，不能做到每次都一樣。

生8：用彈簧推使小球在B點形成動能，不能做到每次都能碰撞小木塊。

生9：用單擺推使小球在B點形成動能，不能做到每次都能碰撞小木塊。

師：這些辦法都用了能量的轉移和轉化，但是準确度和成功率不如課本上的實驗高。

師：小球從B點到C點，速度減小到0，小球減小的動能到哪裡去了？

生10：由于小球的推力，小木塊克服摩擦力做功，小球的動能最終轉移且轉化為小木塊的内能。

師：此過程中可以通過什麼反映小球在碰撞點B點的動能大小？

生10：小木塊的移動距離。

師：很好，這是科學探究中的常用方法，我們稱為轉換法。

師：小球動能的大小還能轉化成哪些可以直接測量的物理量？

生11：可以讓小球去撞擊面粉團、橡皮泥，測量凹陷深度。

生12：可以讓小球去撞擊積木，計量撞倒的積木數量。

生13：可以讓小球在手巾上滾動，測量滾動的距離。

師：實驗中的小球在木塊作用下停下，汽車在刹車系統作用下停車，如果将運動的小球看成奔馳的汽車，小木塊相當于汽車的刹車裝置。小球沒有木塊将無法快速停下，為了及時停車，汽車要有刹車裝置。

（設計意圖：突出轉換法、類比法、模型法的應用。類比法的作用是“由此及彼”，類比思維的過程就是一個推理過程。學生将高速行駛的汽車減速過程轉化為小球的運動過程，利用物理模型簡化實際複雜過程，突出主要因素，體現了從生活走向物理的重要思想）

典型任務二：通過閱讀材料，了解汽車中的“刹車裝置”

師：為了及時停車，汽車要有刹車裝置，下面我們觀看視頻并思考幾個問題。

（學生觀看汽車刹車裝置的工作原理和視頻，閱讀有關汽車刹車裝置的介紹）

師：飛奔的汽車緊急制動時，動能怎樣變化？

生：汽車的動能減小。

師：動能轉化成了刹車系統什麼形式的能了？

生1：内能。

師：因此在盤山公路下坡時，由于經常刹車，刹車系統内能增加，刹車盤溫度升高，會影響刹車的效果，引發事故。

師：輪胎與地面不打滑時，汽車的刹車距離與哪些物理量有關？

生2：增大刹車距離的量：汽車的總動能（m,v）；減小刹車距離的量：刹車盤與鉗的摩擦力（f ）， 刹車盤的大小。

師：大貨車、小汽車為什麼不能超載、超速？

生3：超載、超速時汽車的動能增大，能對外做更多功。刹車時刹車盤克服摩擦力做功，相同摩擦力下動能大的車刹車盤轉動的圈數增加，汽車要經過更長的距離才能停下。

師：為什麼在同樣道路上，不同的車型限速不一樣？

生4：不同的車型在同樣道路上動能不同，刹車系統也不同。刹車後，汽車必須在一定範圍内停下，這就需要一定的限速，不同的車型不同的限速。

師：F1賽車為什麼最高速度這麼高？

生5：因為F1賽車有更好的刹車系統，使得調速行駛的賽車也可以在規定距離内停車。

（設計意圖：為什麼不能超載、超速是一個系統問題，學生應該站得更高才能回答得更準确。學生通過資料了解汽車刹車裝置的工作原理，了解現代汽車工業的刹車系統設計，拓展知識面，激發學習興趣）

典型任務三：通過分組讨論，設計汽車中的“刹車裝置”

師：刹車裝置對于駕駛者而言就是生命的保障，請同學們結合實驗和資料思考并讨論如何設計安全的刹車裝置？

生1：加大刹車盤直徑，可以提高刹車的效果。

生2：加大盤與鉗的壓力和粗糙程度，可以提高刹車的效果。

生3：要選擇好的輪胎，不容易打滑。

生4：刹車盤耐高溫，長時間下坡汽車的刹車效果不會失靈。

生5：要增加油門和刹車的誤踩裝置，增加汽車的限速裝置。

師：有的車主把車輪改大一号，看起來可以更威武，是否合理？

生6：不合理，刹車裝置如果不加強，會影響刹車效果。

師：有的車主把汽車的動力改大，可以開得更快一些，是否合理？

生6：也不合理，刹車裝置與汽車的動力是要匹配的，隻改動力會增加刹車距離。

師：萬一在高速公路上刹車失靈怎麼辦？

生7：在高速公路的長下坡、急彎、事故頻發地段有緩沖帶，開上去就可以停車。

師：很好，這類緩沖帶通常由沙、石、泥土依勢而建，專用于制動失效車輛的駕駛員主動“撞”上這些沙石堆以達到減速的目的。

師：作為初中生，我們怎樣安全出行？

生8：不闖紅燈，提醒親人不超速、不超載，高速公路不停車，刹車盤在服務區自然冷卻。

（設計意圖：學生通過小組讨論，設計改良汽車刹車裝置，深度了解汽車工業設計的魅力，從物理走向生活。學生讨論安全出行的要點，從原理上理解生活中如何避免交通事故發生，讓學生學以緻用）

教學反思

複習課要上出新意，從知識走向知識的應用；用知識來解決問題、解釋現象；從知識走向獲得知識、研究未知的方法。在複習課上讓學生溫故而知新，要注重物理知識與現代科技的結合，用書本知識來解釋工程、設計、設備中的原理。

上課開始，教師以“小明全家一起開車到外地遊玩，在高速公路上發現汽車的刹車失靈”作為開篇引入，用相關視頻引起學生注意。學生進入狀态後，教學步步深入，以“刹車裝置”為線索進行知識與方法的深度學習。

在任務一中，核心知識是“研究動能大小與什麼因素有關的實驗”，包括實驗目的、原理、步驟、結論；核心方法是：轉換法、控制變量法；思維水平達到多點結構水平。任務完成後提出：實驗中的小球在木塊作用下停下，汽車在刹車系統作用下停車，如果将運動的小球看成奔馳的汽車，小木塊相當于汽車的刹車裝置。小球沒有木塊将無法快速停下，為了及時停車，汽車要有刹車裝置，引出第二個任務。

在任務二中，學生通過閱讀事先準備的材料了解刹車裝置，材料中的核心知識是：刹車裝置是一個将動能轉化為内能的裝置，并且是通過摩擦力做功的方法；核心方法是：類比法、模型法；思維水平達到關聯結構水平。

在任務三中，通過分組讨論，設計汽車中的“刹車裝置”。用知識解決實際問題，學生分組讨論設計刹車裝置，并讨論刹車失靈怎麼辦？讨論安全出行的要點等。

本節課設計的知識主線中暗藏方法副線，強調了轉換法，複習了控制變量法，引出了類比法，演示了模型法。本節課的設計也比較重視思維的提升，依SOLO分類分析，學生的思維結構從單點結構到多點結構再到關聯，最後到抽象拓展結構，水平逐漸提高，符合認知規律。

（作者單位系浙江省杭州市桃源中學）

《中國教師報》2020年07月15日第5版

作者：葛元鐘

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