第十一章 简单机械 实践：制作龙骨水车模型 教学课件(共39张PPT) 初中物理沪科版（2024）八年级全一册

(共39张PPT)
第十一章 简单机械
实践：制作龙骨水车模型
一、问题缘起
“龙骨水车”作我国古代的灌溉农具，是农业机械史上的一项重大改进。用于现代海洋开发的绞吸式挖泥船，就是从这种水车进化、演变而来的。那么“龙骨水车”有怎样的结构？下面我们来做一个“龙骨水车”模型。
二、活动方案
本活动涉及简单机械、“龙骨水车”历史、工程技术、材料、自然地理等方面的知识。
任务一：查阅资料
了解我国“龙骨水车”的历史及结构功能，体会我国古代诗词歌赋中对“龙骨水车”的描述及赞美，感受我国古人在创造农业机械方面的智慧。
二、活动方案
任务一：查阅资料
起源：龙骨水车约始于东汉时期。据《后汉书 宦者传 张让》记载，东汉末年的发明家毕岚曾制作翻车，“作翻车渴乌，施于桥西，用洒南北郊路”。这里的翻车便是龙骨水车的前身，最初主要用于道路洒水等，后来逐渐应用于农田灌溉。三国时期，发明家马钧对其进行了改进，使其结构更加合理，使用更加方便，能将水引至高地进行灌溉，大大提高了灌溉效率。
二、活动方案
任务一：查阅资料
发展：南北朝：龙骨水车得到广泛应用，成为当时主要的灌溉工具之一；隋唐：是龙骨水车发展的鼎盛时期，在结构和功能上都有很大提升；宋元：宋代时龙骨水车已普遍使用，不仅用于灌溉，还用于排涝，有力促进了江南圩田的发展。元代出现了牛转翻车、水转翻车，畜力和水力被运用到提水灌溉中，进一步提高了灌溉效率；明清：使用范围逐渐缩小，开始走向衰落。
二、活动方案
任务一：查阅资料
分类：按动力来源可分为以下几类：
水力水车：即水转翻车，是利用水流的动力推动水车转动。
这种水车多安装在河流旁边，只要河流不息，就能昼夜不
停地提水灌溉，节省了人力和畜力。
二、活动方案
任务一：查阅资料
风力水车：利用风力转动的风转翻车，主要在风力资源丰富的地区使用，通过风车装置将风能转化为机械能，带动龙骨水车提水。
二、活动方案
任务一：查阅资料
人力水车：包括脚踏水车和手摇水车。脚踏水车较为常见，通过人踩动踏板带动水车运转；手摇水车则相对轻便，适合在较小的田块或水沟旁使用，以手摇方式驱动。
二、活动方案
任务一：查阅资料
畜力水车：如牛车、驴车等带动的水车。通常是利用牛或驴等牲畜拉动齿轮转动，进而带动龙骨水车提水，适用于大面积农田的灌溉。
二、活动方案
任务一：查阅资料
结构：龙骨水车主要由木链、水槽、刮板、轮轴、齿轮等部分组成。
水槽：一般用木板拼接而成，是水车的主体框架，形状类似长槽，作为水的通道，通常斜置在水边，下端浸入水中。
二、活动方案
任务一：查阅资料
木链与刮板：木链由许多小块木板通过木榫连接而成，犹如龙骨一般，故得名龙骨水车。刮板固定在木链上，间隔均匀，随着木链的转动，刮板能够在水槽中刮水上升
二、活动方案
任务一：查阅资料
轮轴与齿轮：在水槽的两端分别安装有轮轴，大轮轴上装有齿轮。人力或其他动力驱动大轮轴转动时，齿轮带动木链循环转动。有的龙骨水车还会有一些辅助的小轮轴和齿轮，用于改变动力方向或增加传动效率。
二、活动方案
任务一：查阅资料
工作原理：龙骨水车运用了齿轮传动和链传动的原理。当人们踏动踏板、摇动把手或利用其他动力源使大轮轴上的齿轮转动时，齿轮带动木链上的刮板运动。由于木链是封闭的，并且绕在轮轴上，刮板在水槽中做循环运动。刮板在水中时，会将水舀起，随着木链的转动，水被提升到高处，然后从水槽的上端流出，引入农田实现灌溉。其工作原理类似现在自行车的链条，链传动在工作时不存在打滑现象且效率高，能适应多种环境。
龙骨水车
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
收集材料，也可采购制作的材料包，制作一个“龙骨水车”模型。通过实际操作，探究“龙骨水车”的工作原理及影响效果的原因。
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
材料准备：桐木板、圆木棒、方木棒、圆木轮、彩色雪糕棒、白乳胶、铜丝或铁丝、小手钻、小台锯、钳子等。
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
制作步骤
制作链轮：根据设计尺寸，用圆木轮制作主动链轮和从动链轮，可在轮上划分等分并安装圆木棒作为轮齿。
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
制作步骤
制作龙骨链条：将木条或竹条两端加工成榫头和卯槽，并等间距开孔，用铜丝或铁丝穿过固定，形成类似自行车链条的结构，再将刮板插入链条的孔中并固定，刮板可用硬纸板或薄木板制作。
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
制作步骤
制作水槽：用桐木板或方木棒制作水槽，根据链条尺寸确定槽箱高度，水槽一端开口，另一端封闭，两侧安装用于固定链轮的支架。
组装：将两个链轮安装在水槽两端的支架上，使龙骨链条套在链轮上，确保链条能灵活转动。在主动链轮的轮轴上安装摇把或脚踏装置，以便驱动水车。
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
影响龙骨水车工作效果的原因
动力因素：人或畜力驱动时，人的力量和持续踩踏或摇动的频率会影响水车的转速和提水效率。风力的大小以及水流的速度和流量，也会对水车的工作效果产生影响。
结构因素：轮轴的直径、齿数以及刮板的大小、形状和数量等结构参数，会影响水车的提水能力和效率。例如，轮轴直径较大、齿数较多时，在相同的动力下，刮板的运动速度可能会更快，提水效率也会相应提高；刮板面积较大，每次刮水的量就会增加，但同时也可能会增加转动的阻力。
二、活动方案
任务二：制作“龙骨水车”模型
影响龙骨水车工作效果的原因
摩擦因素：龙骨水车的各个转动部件之间存在摩擦，如轮轴与支架、木链与链轮、刮板与水槽等部位。摩擦会消耗能量，降低水车的传动效率，影响提水效果。如果部件之间的润滑不好，或者安装精度不够，导致摩擦增大，就需要更大的动力来驱动水车，甚至可能使水车运转不顺畅。
水位因素：水位的高低会影响水车的工作效果。如果水位过低，刮板可能无法充分接触到水，导致提水量减少；如果水位过高，可能会增加水车的阻力，甚至使水从水槽两侧溢出，影响提水效率。
制作“龙骨水车”模型
三、交流评价
交流评价
结合模型介绍“龙骨水车”的历史、工作原理、制作过程和应用前景等，还可以撰写文案、制作视频等，在班级内展示。
三、交流评价
交流评价
景观展示：在一些以农业文化为主题的旅游景区、乡村旅游点以及民俗博物馆等地，龙骨水车可以作为特色景观进行展示，为游客呈现古代农业灌溉的场景，增添旅游的趣味性和文化内涵。例如崇义县上堡梯田景区，保留使用着水车的灌溉功能，上堡梯田由水车等组成的灌溉系统入选了 2022 年度（第九批）世界灌溉工程遗产名录，吸引了众多游客 “打卡”。
三、交流评价
交流评价
教育体验：学校、科技馆等教育场所可以引入龙骨水车，让学生通过亲身体验操作龙骨水车，了解古代农业科技知识和水利灌溉原理，增强对传统文化的认识和动手实践能力。
三、交流评价
小规模农田：在一些偏远山区、交通不便或电力供应不足的地区，对于小规模的农田、菜地或果园，龙骨水车因其结构简单、无需电力驱动，仍可作为一种备用的灌溉工具。在水源距离农田较近且提水高度不高的情况下，人力或畜力驱动的龙骨水车能够发挥一定的作用，满足农作物的基本灌溉需求。
三、交流评价
庭院园艺：在一些家庭庭院、花园或小型农场中，龙骨水车可以作为一种具有趣味性和观赏性的灌溉设备。它不仅能够为植物浇水，还能成为庭院景观的一部分，营造出古朴自然的氛围。
三、交流评价
湿地生态修复：在湿地、沼泽等生态修复项目中，龙骨水车可以用于调节水位、促进水体循环和生态系统的恢复。通过将水从低处提升到高处，再缓慢释放到指定区域，有助于模拟自然水流状态，为湿地生物提供适宜的生存环境。
三、交流评价
雨水收集与利用：在一些注重雨水收集和利用的场所，如生态园区、学校等，可以利用龙骨水车将收集到的雨水从储水池提升到高处的灌溉系统或其他用水设施中，实现雨水的再利用，提高水资源的利用效率，减少对市政供水的依赖。
三、交流评价
工艺品制作：将龙骨水车的设计元素融入到工艺品制作中，如木雕、竹编、金属制品等，制作出具有收藏价值和文化意义的工艺品，满足人们对传统文化艺术品的需求，同时也有助于传承和弘扬龙骨水车的文化价值。
文化创意产品：开发与龙骨水车相关的文化创意产品，如文具、玩具、装饰品等，通过现代设计手法将其与时尚元素相结合，使其更符合当代人的审美和生活需求，进一步推广龙骨水车的文化形象。
四、拓展研究
拓展研究：了解我国古代的科技成就
查阅资料，了解我国古代的科技成就，体会我国古代为世界科技发展所作出的贡献，写一篇相关的小论文，与大家分享成果。
四、拓展研究
四大发明
造纸术：西汉时期已出现麻质纤维纸，东汉蔡伦改进造纸术，使纸张质量提高且成本降低，成为普遍使用的书写材料。
印刷术：北宋毕昇发明活字印刷术，用胶泥刻字，火烧令坚，排版印刷，提高了印刷效率，是印刷技术的一次重大飞跃 。
火药：中国古代炼丹家在炼丹过程中发明了火药。唐朝末年，火药开始应用于军事领域，出现了火药箭、火炮等武器。
指南针：战国时期发明了司南，这是最早的指南工具。北宋时期，指南针应用于航海，人们制造出罗盘针，提高了航海的准确性和安全性。
四大发明
资料
指南针
造纸术
火药
印刷术
四、拓展研究
数学
《九章算术》：成书于东汉时期，总结了春秋战国以来的数学成就，是中国古代第一部数学专著。它的出现标志着中国古代数学形成了完整的体系，书中记载了方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股等九章内容，涉及算术、代数、几何等多个方面。
祖冲之：南北朝时期的数学家，将圆周率精确到小数点后第七位，即在 3.1415926 和 3.1415927 之间，这一成果领先世界近千年。同时，他还与儿子祖暅一起提出了 “祖暅原理”，解决了球体体积的计算问题。
四、拓展研究
天文学
天文观测：中国古代拥有世界上最早、最完整的天文观测记录。早在殷商时代，就有关于日食、月食的记录。春秋时期的《春秋》中记载了公元前 613 年出现的彗星，这是世界上最早的哈雷彗星记录。
天文仪器：中国古代发明了多种先进的天文仪器，如浑天仪、简仪等。东汉张衡发明的浑天仪，利用水力转动，能够模拟天体的运行，显示天象。元代郭守敬发明的简仪，其结构简化，精度提高，是当时世界上最先进的天文观测仪器。
天文历法
张衡——地动仪
郭守敬的正方案天文仪器
著作成就
《考工记》
《梦溪笔谈》
《天工开物》
四、拓展研究
医学
《黄帝内经》：成书于战国至西汉时期，是中国最早的医学典籍，是中国影响极大的一部医学著作，被称为医之始祖。
《伤寒杂病论》：东汉张仲景所著，系统地分析了伤寒的原因、症状、发展阶段和处理方法，创造性地确立了对伤寒病的 “六经分类” 的辨证施治原则，奠定了理、法、方、药的理论基础。
《本草纲目》：明代李时珍历经 27 年编成，收载药物 1892 种，附药图 1000 余幅，阐发药物的性味、主治、用药法则、产地、形态、采集、炮制 、方剂配伍等，并载附方 10000 余。是集中国 16 世纪之前药学成就之大成的药物学巨著。
四、拓展研究
农业
《齐民要术》：北魏贾思勰所著，是中国现存最早的一部完整的农书。该书系统地总结了六世纪以前黄河中下游地区劳动人民农牧业生产经验、食品的加工与贮藏、野生植物的利用，以及治荒的方法，详细介绍了季节、气候、和不同土壤与不同农作物的关系，被誉为 “中国古代农业百科全书”。
《农政全书》：明代徐光启著，综合介绍了我国传统农学成就，还介绍了欧洲先进的水利技术和工具。全书按内容大致上可分为农政措施和农业技术两部分，反映了明代最新的技术成就和欧洲先进的水利技术和工具。
谢谢观看
THANKS