(6分)在跨学科实践活动中,同学们以"我国古代的'龙骨水车'"为主题开展研究。-|||-作为我国非物质文化遗产的"龙骨水车",具有丰富的人文教育意义。"龙骨水车"在结构设-|||-计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、工程技术、能源材料、历史人文等多领域的知识。(6分)在跨学科实践活动中,同学们以"我国古代的'龙骨水车'"为主题开展研究。-|||-作为我国非物质文化遗产的"龙骨水车",具有丰富的人文教育意义。"龙骨水车"在结构设-|||-计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、工程技术、能源材料、历史人文等多领域的知识。(6分)在跨学科实践活动中,同学们以"我国古代的'龙骨水车'"为主题开展研究。-|||-作为我国非物质文化遗产的"龙骨水车",具有丰富的人文教育意义。"龙骨水车"在结构设-|||-计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、工程技术、能源材料、历史人文等多领域的知识。(6分)在跨学科实践活动中,同学们以"我国古代的'龙骨水车'"为主题开展研究。-|||-作为我国非物质文化遗产的"龙骨水车",具有丰富的人文教育意义。"龙骨水车"在结构设-|||-计、工作原理和实际应用中涉及了物理学、工程技术、能源材料、历史人文等多领域的知识。

考查要点：本题结合物理学、工程学等知识，考查杠杆类型判断、能量转化、材料选择、电路连接及机械效率计算。
解题思路：

1. 杠杆判断：根据轮轴本质为杠杆，分析动力臂与阻力臂关系。
2. 能量转化：动能转化为重力势能及热能。
3. 材料选择：优先硬度和弹性模量，其次密度。
4. 电路设计：并联电源，确保电流方向正确。
5. 效率计算：比较有用功与总功的比值。

项目实施①

判断杠杆类型

轮轴本质是杠杆，轮半径$R$为动力臂，轴半径$r$为阻力臂。因$R > r$，动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆。

能量转化

木链条动能通过刮水板传递给水，使水上升（重力势能），同时摩擦产生内能。

项目实施②

提高效率方法：减少额外功（如摩擦），例如减小各部件间的摩擦。

项目实施①

材料对比

柞木端面硬度（6510~10000 N）和弹性模量（10.4~16.2 GPa）最高，密度（0.55~0.95 g/cm³）适中，故选柞木。

项目实施②

电路连接

1. 太阳能电池与干电池并联，保证光照充足时优先使用太阳能。
2. 电流从电动机a流入、b流出，需将太阳能电池正极连a，负极连干电池正极，干电池负极连b。

[项目拓展]

计算效率

1. 有用功：$W_{\text{有}} = mgh = 4000 \, \text{kg} \times 10 \, \text{N/kg} \times 11.4 \, \text{m} = 456000 \, \text{J}$
2. 总功：$W_{\text{总}} = Pt = 10^4 \, \text{W} \times 60 \, \text{s} = 600000 \, \text{J}$
3. 效率：$\eta = \frac{456000}{600000} \times 100\% = 76\%$