《“筷”意人生，“力”挽狂瀾——摩擦力與生活的跨學(xué)科探索》教學(xué)資源設(shè)計(jì)教學(xué)主題從“筷子提米”實(shí)驗(yàn)出發(fā)，探究摩擦力的奧秘，理解其在日常生活、生物結(jié)構(gòu)與工程技術(shù)中的應(yīng)用與影響。二、教學(xué)目標(biāo)物理觀念：學(xué)生能準(zhǔn)確表述摩擦力的概念，知道滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力和滾動(dòng)摩擦力的區(qū)別。學(xué)生能定性理解滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小和接觸面粗糙程度的關(guān)系。能運(yùn)用摩擦力的知識(shí)解釋“筷子提米”、“防滑輪胎”、“傳送帶運(yùn)輸”等日常現(xiàn)象?？茖W(xué)思維：通過(guò)“筷子提米”的定性實(shí)驗(yàn)和探究影響摩擦力因素的定量實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)比分析、歸納推理和模型建構(gòu)能力。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證影響摩擦力的因素，學(xué)習(xí)控制變量法。鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)“如何增大或減小摩擦力”等問(wèn)題提出創(chuàng)造性的解決方案，并進(jìn)行批判性評(píng)價(jià)?？茖W(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題：“為什么一根筷子能提起一瓶米？”指導(dǎo)學(xué)生合作設(shè)計(jì)并完成探究實(shí)驗(yàn)，例如：使用彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、砝碼、不同材質(zhì)的接觸面（毛巾、木板、玻璃）來(lái)探究影響滑動(dòng)摩擦力的因素。培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)并得出初步結(jié)論的能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)了解摩擦力的兩面性（有益摩擦與有害摩擦），認(rèn)識(shí)到物理學(xué)與技術(shù)進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展的密切關(guān)系。激發(fā)學(xué)生對(duì)古代科技（如榫卯結(jié)構(gòu)）和現(xiàn)代科技（如磁懸浮列車）中摩擦學(xué)應(yīng)用的興趣和民族自豪感。培養(yǎng)學(xué)生安全生活的意識(shí)（如解釋雨天路滑需謹(jǐn)慎駕駛的原因），樹(shù)立利用科學(xué)知識(shí)服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感。三、跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)核心任務(wù)：

完成一份《“生活中的摩擦力”探究報(bào)告》，報(bào)告需包含現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)探究、跨學(xué)科聯(lián)系與創(chuàng)新設(shè)計(jì)四個(gè)部分?；顒?dòng)一：【物理與生活】——“筷子提米”的奧秘（課堂導(dǎo)入與探究）情境創(chuàng)設(shè)：教師表演“魔術(shù)”：將一根筷子插入一個(gè)裝滿大米的瓶子中，壓實(shí)后，竟然能用筷子將整個(gè)米瓶提起來(lái)。學(xué)生任務(wù)：觀察與提問(wèn)：觀察現(xiàn)象，提出疑問(wèn)：“是什么力讓米和筷子‘粘’得這么緊？”動(dòng)手實(shí)踐：分組嘗試完成“筷子提米”實(shí)驗(yàn)，感受靜摩擦力的存在。概念建構(gòu)：在教師引導(dǎo)下，理解此現(xiàn)象是靜摩擦力的作用，其大小隨外界拉力的增大而增大，直至達(dá)到最大值。聯(lián)系生活：列舉生活中同樣依靠靜摩擦力的例子（如：人走路、用手拿住水杯、傳送帶運(yùn)送貨物）。活動(dòng)二：【物理與技術(shù)】——探究影響滑動(dòng)摩擦力的因素（核心實(shí)驗(yàn)）探究問(wèn)題：滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？有怎樣的關(guān)系？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：器材：彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、砝碼、長(zhǎng)木板、棉布、毛巾。方法：控制變量法。探究過(guò)程：猜想與假設(shè)：學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)猜想（壓力、接觸面粗糙程度等）。設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：探究與壓力的關(guān)系：在木塊上增加砝碼，在同一木板上勻速拉動(dòng)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)。探究與接觸面粗糙程度的關(guān)系：保持壓力不變，分別在木板、棉布、毛巾表面勻速拉動(dòng)木塊，記錄示數(shù)。分析與論證：分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：接觸面粗糙程度一定時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。技術(shù)應(yīng)用：討論如何利用此結(jié)論服務(wù)技術(shù)：增大摩擦：汽車輪胎花紋、防滑鞋底、體操運(yùn)動(dòng)員涂鎂粉。減小摩擦：給自行車鏈條加潤(rùn)滑油、氣墊船、冰壺運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)三：【物理與生物】——生物的“摩擦學(xué)”智慧（跨學(xué)科延伸）探究主題：生物在進(jìn)化過(guò)程中，如何巧妙地利用或克服摩擦力？分組研究：組A：動(dòng)物的“登山鞋”：研究壁虎腳掌的剛毛結(jié)構(gòu)（范德華力，與微觀摩擦相關(guān)）、貓腳上的肉墊（增大接觸，緩沖靜摩擦）。組B：植物的“攀爬術(shù)”：研究爬山虎的卷須和吸盤(pán)、蒼耳種子的倒鉤（利用摩擦進(jìn)行傳播和固定）。成果展示：制作簡(jiǎn)易海報(bào)或PPT，介紹一種生物利用摩擦力的巧妙結(jié)構(gòu)，并嘗試從物理學(xué)的角度進(jìn)行解釋。這體現(xiàn)了“仿生學(xué)”的思想?；顒?dòng)四：【物理與工程/歷史】——從古至今的“摩擦”智慧（項(xiàng)目式學(xué)習(xí)）項(xiàng)目任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)解決方案，解決一個(gè)與摩擦力相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題?？蛇x項(xiàng)目（二選一）：古法今用：研究中國(guó)古代建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)。解釋其在不使用釘子的情況下，如何通過(guò)構(gòu)件間的摩擦力和咬合來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固連接。嘗試用木棍或卡紙制作一個(gè)簡(jiǎn)易的榫卯模型。未來(lái)交通：調(diào)研磁懸浮列車是如何通過(guò)消除車輪與軌道的接觸摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的。分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并暢想未來(lái)還有哪些技術(shù)可以顛覆我們對(duì)摩擦的認(rèn)知。四、教學(xué)評(píng)估過(guò)程性評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究、小組討論中的參與度、協(xié)作精神和科學(xué)思維表現(xiàn)。成果性評(píng)價(jià)：根據(jù)學(xué)生提交的《“生活中的摩擦力”探究報(bào)告》進(jìn)行評(píng)分，報(bào)告需涵蓋：對(duì)“筷子提米”現(xiàn)象的解釋。影響摩擦力因素的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與結(jié)論。對(duì)生物或工程案例的分析與展示。個(gè)人反思與收獲。遷移性評(píng)價(jià)：提出新的生活場(chǎng)景（如：為什么結(jié)冰的路面容易發(fā)生交通事故？如何改進(jìn)我們的書(shū)包背帶使其更舒適？），考察學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。五、教學(xué)資源清單實(shí)驗(yàn)器材：筷子、塑料瓶、大米、彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、砝碼、長(zhǎng)木板、棉布、毛巾。多媒體資源：壁虎腳掌電鏡圖、磁懸浮列車原理動(dòng)畫(huà)、榫卯結(jié)構(gòu)紀(jì)錄片片段。文獻(xiàn)資料：關(guān)于仿生學(xué)、摩擦學(xué)史的相關(guān)科普文章。設(shè)計(jì)理念總結(jié)：本資源設(shè)計(jì)以經(jīng)典的“筷子提米”實(shí)驗(yàn)為錨點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生興趣，并以此為線索，將物理學(xué)的核心概念（摩擦力）從課本延伸到生活的方方面面。通過(guò)融入生物學(xué)（仿生結(jié)構(gòu)）、工程技術(shù)（磁懸浮、榫卯）和歷史（古代智慧），不僅深化了學(xué)生對(duì)物理觀念的理解，更全面培養(yǎng)了其科學(xué)探究能力、科學(xué)思維方法以及科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感，真正實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)，讓物理學(xué)習(xí)變得生動(dòng)、深刻而富有意義?！肚神S摩擦，筑夢(mèng)工程——摩擦力在工程中的奧秘與應(yīng)用》跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)資源設(shè)計(jì)一、教學(xué)主題從工程中的摩擦力問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)探究與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，理解摩擦力的雙重角色（阻力與動(dòng)力），并運(yùn)用其原理解決簡(jiǎn)單的工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。教學(xué)目標(biāo)物理觀念：形成清晰的摩擦力概念，能區(qū)分靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力。定性地理解滑動(dòng)摩擦力大小與壓力、接觸面粗糙程度的相互關(guān)系。能運(yùn)用摩擦力的觀念，分析和解釋橋梁抗震、機(jī)械緊固、交通規(guī)劃等工程中的相關(guān)現(xiàn)象?？茖W(xué)思維：通過(guò)“探究影響摩擦力因素”的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化控制變量和對(duì)比分析的思維方法。在“橋梁減震設(shè)計(jì)”挑戰(zhàn)中，引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型（將復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為滑塊與平面），并進(jìn)行推理論證。培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新思維，能對(duì)不同的工程解決方案進(jìn)行評(píng)估、優(yōu)化，并提出創(chuàng)造性設(shè)想?？茖W(xué)探究：能從真實(shí)的工程問(wèn)題（如“如何防止大橋在地震中滑動(dòng)？”）中提出可探究的物理問(wèn)題。能設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)方案，探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素，并準(zhǔn)確記錄、分析數(shù)據(jù)，得出初步結(jié)論。能基于探究結(jié)論，設(shè)計(jì)和制作一個(gè)簡(jiǎn)單的工程模型（如抗震橋墩模型），并驗(yàn)證其效果?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：認(rèn)識(shí)到摩擦力是影響工程安全、效率和壽命的關(guān)鍵因素，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。通過(guò)了解工程師如何利用和克服摩擦力，體會(huì)物理學(xué)對(duì)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)人類社會(huì)的重要責(zé)任。培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的初步能力，激發(fā)對(duì)工程技術(shù)領(lǐng)域的興趣。三、跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)核心工程挑戰(zhàn)：

作為一名“小小工程師”，你的任務(wù)是理解摩擦力的奧秘，并完成一項(xiàng)

“橋梁抗震支座”

的設(shè)計(jì)與測(cè)試?；顒?dòng)一：【物理探究基石】——揭秘影響摩擦力的關(guān)鍵因素工程情境導(dǎo)入：展示圖片/視頻：地震中橋梁因巨大慣性力在橋墩上滑動(dòng)或損毀的場(chǎng)景。提出問(wèn)題：橋梁的支座系統(tǒng)，如何通過(guò)控制摩擦力來(lái)“消化”地震能量，既保證平時(shí)穩(wěn)定，又能在震時(shí)緩沖？科學(xué)探究任務(wù)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：使用彈簧測(cè)力計(jì)、木塊（模擬橋墩）、砝碼（模擬橋梁壓力）、不同接觸面（光滑木板、粗糙砂紙、橡膠墊）模擬支座材料。探究過(guò)程：探究一：壓力對(duì)摩擦力的影響。（控制接觸面不變，改變砝碼數(shù)量）探究二：接觸面材料對(duì)摩擦力的影響。（控制壓力不變，改變接觸面材質(zhì)）數(shù)據(jù)分析與結(jié)論：引導(dǎo)學(xué)生得出核心物理規(guī)律：壓力越大，摩擦力越大；接觸面越粗糙，摩擦力越大。工程鏈接：討論橋梁支座的設(shè)計(jì)——需要多大的靜摩擦力來(lái)保證日常穩(wěn)定？又需要如何設(shè)計(jì)滑動(dòng)面或緩沖材料來(lái)控制地震時(shí)的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力？活動(dòng)二：【工程實(shí)踐應(yīng)用】——設(shè)計(jì)并測(cè)試“抗震橋墩”模型項(xiàng)目挑戰(zhàn)：各小組利用提供的材料，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能有效緩沖“地震”（模擬水平晃動(dòng)）的橋墩支座模型。材料清單：底座（代表地面）、橋墩（木塊或塑料柱）、橋面（輕質(zhì)木板）。關(guān)鍵材料：橡膠片、塑料片、砂紙、滾珠（或幾支鉛筆）、黃油（代表潤(rùn)滑劑）。設(shè)計(jì)與制作：小組根據(jù)活動(dòng)一的結(jié)論，討論設(shè)計(jì)方案：是選擇增大摩擦（用橡膠、砂紙）來(lái)鎖住橋梁，還是選擇減小摩擦（用滾珠、塑料片、黃油）來(lái)允許橋梁緩慢滑動(dòng)以釋放應(yīng)力？或是組合使用？制作模型，將選擇的摩擦材料置于“橋墩”與“橋面”或“底座”之間。測(cè)試與優(yōu)化：測(cè)試：將制作好的模型放在振動(dòng)臺(tái)（或用手勻速拉動(dòng)底座模擬地震）上，觀察其抗晃動(dòng)性能。比較不同設(shè)計(jì)的表現(xiàn)：哪些模型更穩(wěn)固？哪些模型緩沖效果更好？分析：引導(dǎo)學(xué)生用物理語(yǔ)言分析成敗原因?！拔覀兊脑O(shè)計(jì)利用了靜摩擦力，但最大靜摩擦力太小，導(dǎo)致過(guò)早滑動(dòng)?！薄拔覀兪褂脻L珠，將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，有效減小了阻力?！眱?yōu)化：基于測(cè)試結(jié)果，小組討論并改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)?；顒?dòng)三：【跨學(xué)科視野拓展】——工程中的“摩擦學(xué)”世界主題研討：摩擦力在更廣闊工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。分組研究：組A：機(jī)械工程：研究螺栓緊固、皮帶傳動(dòng)、剎車系統(tǒng)中如何利用摩擦力。組B：交通工程：研究公路防滑瀝青、鐵路路軌與輪緣的摩擦關(guān)系、機(jī)場(chǎng)跑道除膠。組C：巖土工程：研究山坡防護(hù)、大壩壩基如何利用巖石間的摩擦力來(lái)防止滑坡。成果展示：每組制作一個(gè)簡(jiǎn)短的報(bào)告，闡明其研究的工程場(chǎng)景中，摩擦力是“朋友”還是“敵人”，以及工程師是如何應(yīng)對(duì)的。四、教學(xué)評(píng)估過(guò)程性評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的操作規(guī)范性和團(tuán)隊(duì)合作。評(píng)估學(xué)生在工程設(shè)計(jì)討論中的參與度和思維邏輯。成果性評(píng)價(jià)：《工程挑戰(zhàn)報(bào)告》：報(bào)告需包含：（1）實(shí)驗(yàn)探究的數(shù)據(jù)、結(jié)論（2）本組抗震模型的設(shè)計(jì)思路（圖文并茂）及物理原理分析。（3）測(cè)試結(jié)果、反思與優(yōu)化方案。（4）對(duì)某一拓展工程案例的簡(jiǎn)要分析。遷移性評(píng)價(jià)：提出新問(wèn)題：“如何為一條穿越山區(qū)的重載鐵路設(shè)計(jì)路基和軌道，以減少磨損并保證安全？”考察學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。五、教學(xué)資源清單實(shí)驗(yàn)與模型材料：彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、砝碼、長(zhǎng)木板、不同接觸面（砂紙、橡膠墊、塑料片）、滾珠、潤(rùn)滑劑、輕質(zhì)木板、底座等。多媒體資源：橋梁抗震原理動(dòng)畫(huà)、螺栓緊固原理示意圖、高鐵輪軌關(guān)系視頻等。文獻(xiàn)資料：關(guān)于摩擦學(xué)、工程抗震的簡(jiǎn)易科普文章或資料卡片。設(shè)計(jì)理念總結(jié)：本資源設(shè)計(jì)徹底貫徹了

“物理為基，工程為用”

的理念。它不再將摩擦力視為一個(gè)孤立的物理概念，而是將其置于真實(shí)的工程挑戰(zhàn)——橋梁抗震中。學(xué)生通過(guò)“探究-設(shè)計(jì)-制作-測(cè)試-優(yōu)化”的完整流程，親身體驗(yàn)工程師的工作模式。這一過(guò)程不僅扎實(shí)地培養(yǎng)了物理核心素養(yǎng)，更將物理與工程技術(shù)、甚至材料科學(xué)緊密聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生深刻體會(huì)到物理學(xué)是解決現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的強(qiáng)大工具，從而有效提升其綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新素養(yǎng)?！恶S阻前行，文明之踵——摩擦力與社會(huì)發(fā)展史話》跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)資源設(shè)計(jì)一、教學(xué)主題以“運(yùn)輸方式的變革”為主線，探究摩擦力如何從制約走向驅(qū)動(dòng)，深刻影響人類社會(huì)的演進(jìn)、能源利用與未來(lái)可持續(xù)發(fā)展。二、教學(xué)目標(biāo)物理觀念：掌握摩擦力的基本概念，能區(qū)分滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦和靜摩擦。定性理解影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素。能運(yùn)用摩擦力的觀念，分析從古至今多種運(yùn)輸工具（如雪橇、車輪、高鐵）的工作原理。科學(xué)思維：通過(guò)對(duì)比“滑動(dòng)”與“滾動(dòng)”的摩擦力實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)對(duì)比分析和歸納推理能力。通過(guò)分析運(yùn)輸效率與摩擦力的關(guān)系，學(xué)習(xí)建立簡(jiǎn)單的因果模型和系統(tǒng)分析方法。對(duì)社會(huì)發(fā)展中“如何趨利避害利用摩擦力”的問(wèn)題進(jìn)行批判性思考，評(píng)估不同技術(shù)方案的利弊?？茖W(xué)探究：能基于歷史或現(xiàn)實(shí)問(wèn)題（如“為什么古老的巨石建筑使用圓木而非平板搬運(yùn)？”）提出可探究的物理問(wèn)題。能設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，比較滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦的大小，并探究其影響因素。能通過(guò)收集數(shù)據(jù)（如不同交通工具的能耗對(duì)比），分析摩擦力與社會(huì)能源消耗的關(guān)系?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：認(rèn)識(shí)到物理學(xué)是推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展和人類文明進(jìn)步的關(guān)鍵力量。通過(guò)了解摩擦帶來(lái)的能源消耗與環(huán)境問(wèn)題，樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。激發(fā)對(duì)科技創(chuàng)新的熱情，理解通過(guò)科技創(chuàng)新（如超導(dǎo)、磁懸?。┙鉀Q社會(huì)重大挑戰(zhàn)的意義。三、跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)核心任務(wù)：完成一份《摩擦力與社會(huì)發(fā)展評(píng)估報(bào)告》，并參與一場(chǎng)關(guān)于“未來(lái)交通”的聽(tīng)證會(huì)?；顒?dòng)一：【物理與歷史】——穿越時(shí)空的“摩擦”較量歷史情境導(dǎo)入：展示圖片：古埃及人用滑橇運(yùn)輸巨石；秦始皇陵銅車馬的精美車輪；古羅馬道路遺址。核心問(wèn)題：在生產(chǎn)力低下的古代，人類是如何智慧地利用和克服摩擦力來(lái)創(chuàng)造輝煌文明的？科學(xué)探究任務(wù)：滑動(dòng)vs.滾動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)一個(gè)木塊，分別在其下方墊上幾根圓鉛筆（模擬滾木），與直接在桌面上拉動(dòng)進(jìn)行比較。探究過(guò)程：定量比較在相同壓力下，滑動(dòng)摩擦力和滾動(dòng)摩擦力的大小。嘗試在不同粗糙的表面上重復(fù)實(shí)驗(yàn)。得出結(jié)論：滾動(dòng)摩擦遠(yuǎn)小于滑動(dòng)摩擦。歷史鏈接與討論：為什么古人在建造金字塔時(shí)使用“滾木”而非直接拖拽？（減小摩擦，提高效率）車輪的發(fā)明為何被認(rèn)為是人類技術(shù)史上的里程碑？（將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，極大地降低了運(yùn)輸阻力，促進(jìn)了貿(mào)易、戰(zhàn)爭(zhēng)和文化交流）良好的道路（如羅馬大道）對(duì)社會(huì)發(fā)展有何作用？（減小滾動(dòng)摩擦，提高速度和運(yùn)輸能力）活動(dòng)二：【物理與能源/經(jīng)濟(jì)】——摩擦力帶來(lái)的社會(huì)成本現(xiàn)實(shí)問(wèn)題分析：展示數(shù)據(jù)：全球約20%-30%

的能源被用于克服各種形式的摩擦力；交通運(yùn)輸是石油消耗的主力。核心問(wèn)題：摩擦力如何影響著國(guó)家的能源安全、經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境？數(shù)據(jù)分析任務(wù)：提供圖表：不同交通工具（如貨車、火車、輪船）噸公里運(yùn)輸成本的對(duì)比。小組討論：為什么水運(yùn)的成本通常最低？（流體摩擦小于固體摩擦）從摩擦力的角度解釋，為什么鐵路運(yùn)輸比公路運(yùn)輸更節(jié)能、運(yùn)量更大？（鋼軌與鋼輪間的滾動(dòng)摩擦極?。┪覀?nèi)粘Ｊ褂玫钠嚕^大部分的燃油能量消耗在了哪里？（克服空氣阻力和地面摩擦力，并以熱的形式耗散）社會(huì)責(zé)任探討：討論“摩擦、能源、環(huán)境”三者之間的關(guān)系。減小摩擦不僅是技術(shù)問(wèn)題，更是節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)議題?；顒?dòng)三：【物理與科技/未來(lái)】——設(shè)計(jì)未來(lái)的可持續(xù)交通系統(tǒng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)：未來(lái)交通規(guī)劃師情境設(shè)定：某城市為解決交通擁堵、能耗過(guò)高和污染問(wèn)題，向社會(huì)征集“未來(lái)城市交通系統(tǒng)”設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：各小組作為工程咨詢團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)一種能極大限度減小摩擦力的新型公共交通方案。研究與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：技術(shù)調(diào)研：研究現(xiàn)有或前沿的低摩擦/無(wú)摩擦技術(shù)，如：磁懸浮列車（通過(guò)磁力懸浮，消除輪軌摩擦）超導(dǎo)技術(shù)（零電阻，可用于制造極低能耗的磁懸浮系統(tǒng)）真空管道運(yùn)輸（消除空氣阻力）方案設(shè)計(jì)：小組選擇一種或組合多種技術(shù)，構(gòu)思一個(gè)未來(lái)交通方案。方案需包括：技術(shù)原理（用物理語(yǔ)言解釋如何克服摩擦力）優(yōu)勢(shì)分析（速度、能耗、環(huán)境友好度）潛在挑戰(zhàn)（建造