科学滑动和滚动教学课件

科学滑动和滚动教学课件第一章滑动与滚动的基本概念在开始我们的科学探索之前，让我们先了解滑动与滚动这两种基本的物体运动方式这些看似简单的现象，实际上蕴含着丰富的物理学原理，是许多机械设计和日常应用的基础什么是滑动？什么是滚动？滑动滚动滑动是指物体表面与另一物体表面相对滚动是指物体绕自身轴心旋转，同时整运动时，接触面之间产生相对位移的现体沿某一方向移动的运动方式在滚动象在滑动过程中过程中物体与支撑面的接触点保持不变物体与支撑面的接触点不断变化••摩擦力方向与运动方向相反接触点瞬时速度为零，无相对滑动••摩擦力较大，会阻碍物体运动滚动摩擦力小，阻力较小••能量损耗较大，效率较低•滑动与滚动的区别123摩擦力差异能量转换效率应用领域滑动摩擦力通常比滚动摩擦力大得多这是滚动比滑动更省力，能量损耗小在滑动过由于滚动的高效性，它在交通工具（轮胎、因为滑动时整个接触面积都产生摩擦，而滚程中，能量主要以热能形式散失；而滚动过滑轮）、机械轴承、传送带等方面有广泛应动时只有一个瞬时接触点这也是为什么推程中，能量主要用于物体的平移和转动，损用而滑动则应用于需要制动的场合，如刹动一个箱子比滚动一个圆桶更费力耗较小车系统、摩擦传动等滑动与滚动的力学对比滑动受力分析滚动受力分析滑动时，物体受到的摩擦力与接触面积、表面粗糙度和压力成正比摩滚动时，摩擦力主要来自于物体与表面微小变形导致的阻力滚动摩擦擦力方向与运动方向相反，大小为系数通常为其中为摩擦系数，为正压力滑动摩擦系数一般在之间，远μN

0.1-

0.8大于滚动摩擦系数第二章幼儿科学探索滚动的轮子教案——案例本章将介绍一个适合幼儿园和低年级小学生的科学探索活动通过这个滚动的轮子教案，我们可以引导幼儿从小建立科学思维，培养观察能力和动手实践的习惯活动背景与目标活动背景活动目标幼儿对轮子和各种交通工具天生充满好奇认知目标理解轮子形状与功能的关系••轮子是幼儿最容易接触到的科学元素之一能力目标培养观察、比较和简单测量能力••通过探索轮子原理可以培养初步的科学观察能力情感目标激发对日常物理现象的兴趣••滚动现象易于观察且有趣，适合幼儿探索综合目标提高动手操作能力和解决问题能力••活动准备与过程活动准备1每个幼儿带一个轮子或带轮子的玩具•教师准备各种大小、材质的轮子样品•准备缺少轮子或轮子损坏的玩具车2探索阶段•测量工具短绳、卷尺、记录表自由探索观察和玩耍各种轮子••各种形状的积木（圆形、方形、三角形等）分类活动按大小、材质、用途分类••测量活动用绳子测量轮子周长和直径•验证阶段3比较活动比较不同形状物体的滚动效果•斜坡实验观察不同物体在斜坡上的滚动效果•修复活动帮助生病的玩具车修复轮子•创作活动用材料制作简单的滚动玩具•活动关键提问与总结关键提问活动总结为什么轮子都是圆形的，而不是方形通过本次活动，幼儿将了解•或三角形？圆形轮子可以保持物体高度不变，运•大轮子和小轮子哪个滚得更远？为什•动平稳么？滚动比滑动更省力，更容易移动物体•如果轮子不圆了或者坏了，会发生什•轮子大小影响运动速度和稳定性•么？轮子是人类最重要的发明之一，使用•轮子是怎样帮助我们省力气的？•在各种交通工具和机械中生活中哪些地方用到了轮子？它们有•什么相同点？幼儿轮子探索课堂实景在这个生动的科学探索活动中，孩子们正在测量不同大小的轮子，比较它们的周长和直径通过亲手操作，幼儿能够直观感受圆形物体的特性桌面上摆放着各种材质和大小的轮子，还有方形、三角形的积木作为对比孩子们很快就能发现，只有圆形物体才能平稳滚动，而其他形状的物体在滚动时会产生高低起伏第三章滑轮的科学原理与应用滑轮是人类最早发明的简单机械之一，也是滚动原理的巧妙应用本章将探讨滑轮的科学原理、类型及其在日常生活和工业生产中的广泛应用滑轮的定义与组成滑轮的定义滑轮是一种能改变力的方向或大小的简单机械装置，利用滚动原理减小摩擦力，提高工作效率它是人类最早使用的简单机械之一，历史可追溯到古埃及时期基本组成部分轮盘（轮子本体）通常为圆形，边缘有槽•轴轮盘中心的支撑结构•支架固定滑轮的结构•绳索传递力的媒介•滑轮的功能改变力的方向滑轮可以将向下的拉力转变为向上的提升力，使人能够以更自然的姿势施力这在提升重物时特别有用，允许人们向下拉动绳索来向上提升物体省力提升重物通过合理安排多个滑轮组合，可以减小提升重物所需的力，实现省力效果滑轮组能够将力分散到多根绳索上，显著减轻单点受力广泛应用领域滑轮被广泛应用于起重机械、船舶操作、建筑工地、舞台机械、健身器材、窗帘系统、攀岩安全装备等众多领域，是现代机械系统的基础组件滑轮类型对比定滑轮动滑轮滑轮组特点轴固定在支架上，位置不变特点轴与重物连接，位置随重物移动特点多个定滑轮和动滑轮组合使用•••功能只改变力的方向，不改变力的大功能改变力的大小，不改变力的方向功能同时改变力的方向和大小•••小机械优势（省力一半）机械优势与滑轮数量相关（显著省力）•2•机械优势（不省力）•1力与距离关系拉物，拉力与距离关系拉物，拉•F=F/2S=•F=F/n S=力与距离关系拉物，拉物物物•F=F S=S2S n·S应用旗杆、窗帘、井水提取装置应用起重机、电梯、吊车应用大型起重系统、复杂机械装置•••滑轮的结构与现实应用结构解析实际应用上图左侧展示了滑轮的基本结构和工作右侧图片展示了滑轮在现实生活中的应原理滑轮系统通过特定的排列组合，用场景可以实现不同的机械优势注意观察绳建筑工地的起重机利用滑轮组提升重•索的排布方式，它决定了力的传递路径物和省力效果攀岩运动中的保护系统使用滑轮改变•力的方向船舶上的绞盘系统依靠滑轮提升锚和•帆第四章摩擦力与滑动实验摩擦力是滑动现象中的核心物理量，理解摩擦力的特性对于解释和应用滑动原理至关重要本章将通过实验探究摩擦力的产生机制、影响因素及其在工程中的应用静摩擦力与动摩擦力静摩擦力动摩擦力静摩擦力是阻止静止物体开始运动的力，动摩擦力是阻碍已经滑动的物体继续运具有以下特点动的力，具有以下特点产生条件物体静止不动，有外力试产生条件物体已经处于滑动状态••图使其滑动大小特点大小基本恒定，与接触面•大小特点大小可变，最大不超过最积无关•大静摩擦力计算公式动动（动为动•F=μ·Nμ计算公式静静（静为静摩擦系数）•F≤μ·Nμ摩擦系数）物理特性通常小于最大静摩擦力•物理意义当外力小于最大静摩擦力（动静）•μμ时，物体保持静止实验设计测量静摩擦系数实验目的1测定不同材料表面之间的静摩擦系数，探究影响摩擦力大小的因素实验原理当物体恰好开始滑动时，外力等于最大静摩擦力，可通2实验材料与器材过测量临界角度或临界拉力计算静摩擦系数不同材质的测试块（木块、塑料块、金属块等）•不同材质的测试面（木板、玻璃、砂纸、金属板等）•弹簧测力计（）•0-5N实验步骤3角度测量器或倾斜板•

1.测量测试块的质量m，计算重力G=m·g•电子天平（测量物体质量）将测试块放在水平测试面上，用测力计水平拉动记录表格和计算器

2.•缓慢增加拉力，记录物体恰好开始滑动时的拉力

3.F计算静摩擦系数静

4.μ=F/G更换不同材质的测试块和测试面，重复步骤

5.1-4或者使用倾斜板法逐渐增大倾角，记录物体开始滑动时的角

6.度，计算静θμ=tanθ工程应用案例防抱死制动系统（）ABS工作原理优势ABS ABS防抱死制动系统是静摩擦力和动摩擦力原理在汽车安全领域的典型应用系统的应用带来多重安全优势ABS缩短制动距离利用静摩擦力大于动摩擦力的特性•核心原理静摩擦系数大于动摩擦系数•保持转向能力轮胎滚动状态下仍能响应方向盘转动•问题紧急制动时车轮容易抱死（完全停转）•提高车辆稳定性防止侧滑和甩尾•抱死后果轮胎与地面产生滑动，制动距离增加，失去转向能力•适应不同路况自动调节最佳制动状态•解决方案通过传感器监测车轮转速，当检测到车轮即将锁死时，•ABS降低轮胎磨损避免轮胎在地面上剧烈摩擦•自动调节制动压力，使车轮保持在滚动状态摩擦力实验与工作原理ABS摩擦力测量实验系统工作过程ABS左侧图片展示了测量静摩擦系数的实验右侧图解展示了系统的工作原理ABS装置通过精确控制拉力或倾角，可以车轮速度传感器检测轮速变化

1.确定物体开始滑动的临界状态，从而计电子控制单元处理数据，判断轮胎滑算出静摩擦系数

2.移率不同材料组合的摩擦系数数据液压调节阀调整制动压力

3.木材木材循环控制使轮胎保持在临界滑移状态•-

0.25-

0.

54.金属金属•-

0.15-

0.6橡胶水泥•-

0.6-

0.85第五章滑动与滚动的运动技巧长板——滑行分析长板滑行是滑动与滚动原理在运动领域的完美结合本章将从物理学角度分析长板滑行中的关键技巧，理解力学原理如何应用于实际运动中长板滑行中的滑动与滚动滚动技巧长板的基本运动模式是滚动，依靠轮子的转动实现前进推进（）用脚蹬地产生前进动力•Pushing泵动（）通过身体重心移动产生动力•Pumping雕刻（）形滚动路线，控制速度和方向•Carving S滚动状态下，轮子与地面间的滚动摩擦力较小，能量损耗少，速度维持较长时间滑动技巧在某些情况下，需要控制性地使轮子产生滑动刹车滑动（）通过让轮子横向滑动减速•Slide甩尾（）高速下的大角度滑动转向•Powerslide站立滑行（）站立姿势下的滑动•Stand-up slide手撑滑行（）手触地辅助的滑动•Hand-down slide滑动状态下，轮子与地面间产生较大动摩擦力，能快速降低速度滑动技巧解剖图脚跟侧滑动（）脚趾侧滑动（）Heel-side SlideToe-side Slide脚趾侧滑动相对更具挑战性，具体动作要点

1.准备阶段下蹲并微微转向脚趾侧

2.启动转向肩膀和上身朝脚趾方向旋转

3.重心转移体重向脚趾方向施压

4.上身姿势背部保持较低，避免前倾过度

5.手臂位置向后伸展平衡身体

6.视线方向朝滑行方向看，不低头

7.恢复控制逐渐减轻脚趾压力回到滚动状态滑动与雕刻（）技巧对比Carving滑动（）Sliding轮子状态与地面产生横向滑动，不完全滚动•摩擦特点产生较大动摩擦力，快速损耗能量•速度变化显著降低速度，用于减速和急转弯•控制难度较高，需要精确的重心和压力控制•轮子磨损较快，尤其是滑动频繁时•应用场景陡坡下滑控速、紧急避让、特技表演•雕刻（）Carving轮子状态始终保持滚动，没有横向滑动•摩擦特点仅有滚动摩擦力，能量损耗小•速度变化缓慢降低速度，主要用于方向控制•控制难度相对较低，对平衡要求不太高•轮子磨损较慢，有利于延长轮子使用寿命•应用场景一般道路巡航、平缓坡道、长距离滑行•技巧学习资源推荐视频教程线上社区与知识库专业长板高速下山技巧展示长板技巧分析从物理学角度解析长板技巧Josh NeumanAlpine DescentsDrSnowbird系统化的长板基础技巧教程丰富的长板讨论和技巧分享Loaded BoardsTutorial SeriesSilverfish Longboarding专注于滑动技巧的详细讲解活跃的长板爱好者社区Landyachtz TechSliding Redditr/longboarding高效推进和长距离滑行指长板学习手册包含各种技巧的分步指南Pantheon LongboardsPushing TutorialApp南参与在线社区可以获得来自经验丰富的滑手的反馈和建议不同的学习这些视频资源提供了视觉化的技巧演示，有助于理解正确的身体姿势和资源可以提供多角度的技巧理解，帮助形成自己的滑行风格动作要领建议初学者从基础推进和平衡技巧开始，逐步过渡到更复杂的滑动技巧长板滑行技术动作分解上图展示了长板滑行过程中的关键动作分解，包括身体姿势、重心位置和受力方向注意观察以下要点身体姿势要点力学原理分析膝盖弯曲，形成稳定的基础支撑重心转移方向决定板面运动方向••上身保持低姿态，降低重心提高稳定身体扭转产生的扭矩控制转向••性下压力度影响摩擦力大小•手臂自然伸展，辅助平衡•身体前后倾调节速度和姿态•头部保持稳定，视线看向前方•综合复习滑动与滚动的科学意义经过前面几章的学习，我们已经深入了解了滑动与滚动的基本概念、物理原理和实际应用现在让我们进行综合复习，回顾这些知识的科学意义和现实价值生活中的滑动与滚动实例交通领域机械设计体育运动轮胎的发明利用滚动代替滑动，大大减小了摩擦轴承是滚动原理的典型应用，通过小球或滚柱在滑冰、滑雪和滑板等运动都涉及滑动与滚动的精力，节省能量火车车轮使用钢制轮子在钢轨上内外圈之间滚动，大大减小了旋转部件的摩擦力妙结合例如，花样滑冰运动员在冰面上既有刀滚动，进一步减小摩擦，提高效率同时，制动传送带系统则利用滚筒的滚动带动物品移动齿刃的滑动也有转体时的滚动溜冰鞋的轮子利用系统则利用摩擦片与转动部件的滑动产生摩擦力，轮系统中，齿轮之间的啮合结合了滚动和滑动，滚动前进，而急停动作则利用横向滑动产生摩擦实现减速和停车实现了精确的动力传递力课堂互动观察与实验建议1观察任务尝试在家庭、学校和社区中发现并记录滑动与滚动的实例统计家中使用轮子的物品数量和种类•观察不同交通工具的轮子设计差异•寻找并拍摄生活中的滑轮系统•观察雨天地面湿滑时行人和车辆的应对方式•2简易实验设计设计并执行以下简单实验，探索滑动与滚动的物理规律斜坡实验比较不同形状物体在斜坡上的运动方式•摩擦力测量用简易装置测量不同表面的摩擦系数•滑轮效率设计单滑轮和双滑轮系统，比较提升相同重物所需的力•轮子大小实验研究轮子直径对滚动效率的影响•3创新应用思考基于所学知识，思考并讨论以下问题如何改进现有轮椅设计，使其更省力？•在雪地或沙地等特殊环境中，如何优化交通工具的设计？•未来的交通工具可能如何应用滑动与滚动原理？•如何设计一个更高效的物流搬运系统？•结束语知识回顾未来展望在本课件中，我们系统地学习了滑动与滑动与滚动原理的研究和应用仍在不断滚动的基本概念、物理原理和实际应用发展新材料科技降低摩擦系数，提高能源•理解了滑动与滚动的本质区别效率•探索了摩擦力在滑动中的作用自动驾驶技术对滑动控制提出新要求••掌握了滑轮系统的工作原理纳米尺度的摩擦学研究开辟新领域••分析了从幼儿教育到工程应用的实例太空环境中的特殊摩擦与滚动问题••学习了长板运动中的滑动与滚动技巧•。