新人教版物理 八下 教学课件：第十二章 简单机械 单元解读

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第十二章 简单机械八年级下册 •人教版单元内容解读我们的周围有各种各样的机械：提升重物的起重机，代步的自行车，计时的钟表……现在，机械更进入了太空。在中国空间站上工作的机械臂可以组合使用，完成各种复杂的任务。各种各样的机械展现了人类的智慧。有的机械简单，有的机械复杂。不管机械多么复杂，都可以从中找到构成它们的基本元素——杆、轮、链条等。本章我们就从最简单的机械入手，了解它们如何使日常生活和工作更便利、更有效。课程标准要求及课时安排第十二章 简单机械 单元解读 课程标准要求2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。3.2.4 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。4.2.5 探究杠杆的平衡条件。5.1.1 能发现日常生活中与物理学有关的问题，提出解决方案。5.2.1 了解我国古代的技术应用案例，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用。 课时建议本章概述与编写意图第十二章 简单机械 单元解读本章是初中物理力学部分的最后一章，涉及前面所学的力和功的知识，具有一定的综合性。要让学生分别从力的角度和功的角度认识简单机械，以进一步形成运动和相互作用观念以及能量观念。课程标准对杠杆平衡既有知识方面的要求，又有实验探究方面的要求，探究杠杆的平衡条件实验被列为学生必做实验。本章涉及的概念有简单机械中的杠杆、滑轮（包括定滑轮、动滑轮、滑轮组）和机械效率（包括总功、有用功、额外功），涉及的物理规律有杠杆的平衡条件。通过本章的学习，学生应能正确、合理地使用杠杆、滑轮，以达到改变力的大小和方向的目的；能从生产生活实际出发，选择不同类型的杠杆、滑轮，以达到省力或方便的目的。 本章概述 本章内容结构 本章概述1. 建立杠杆模型，优化科学探究（1）杠杆是一种理想模型教材在本章第1节的“问题”栏目中展示了跷跷板、羊角锤和开瓶器这几种杠杆的图片，引导学生初步思考这类机械的共同特征— 工作时都会绕着一个点转动。这也是学生第一次从“转动”这个角度来研究物理问题。在实例的基础上，教材以旁批的形式，让学生认识到杠杆是一种理想模型，并指出理想模型是人们分析物理问题的基础。教材随后以一个简单的用撬棒撬石头的场景为例，让学生熟悉几个研究杠杆时会用到的名词，为后续的学习打下基础。 编写意图（详解）（2）探究活动杠杆平衡条件涉及的物理量较多，找到各个量之间的关系是一件比较困难的事情。教材在提出要研究的问题后，提醒学生问题的关键是要考虑几个量的关系，并给出相关建议，希望学生在体验的基础上，符合逻辑地开展探究活动。在实验中，因为固定了一侧的力和力臂，学生在操作时，可以发现另一侧的力臂越长，需要的力好像越小。在手远离支点移动时，学生能感受到手施加的力在逐渐减少，更容易体会到力和力臂的关系。这种立足于体验的操作，会使学生的猜想符合逻辑，有理、有据，这种实验操作也容易让学生联想起前面撬石头、玩跷跷板、用开瓶器的实际体验。为便于学生认识不同形式的杠杆，教材在实验后还安排了一个“想想议议”栏目，以加强学生对杠杆平衡条件的认识。 编写意图（详解）（3）杠杆的应用杠杆的应用主要反映在根据杠杆的平衡条件解决实际问题上。教材选取物理教师利用杠杆和弹簧测力计测量大象质量的新闻，将它改编为例题。这是一个实际问题，对于刚接触杠杆知识的学生来说，有些难度，因此题目中做了必要的铺垫。为使学生进一步巩固对杠杆的认识，教材在列举生活实例的基础上，分析了三种生活中的杠杆，即等臂杠杆、省力杠杆和费力杠杆。 编写意图（详解）2. 突出问题引领，培养实践能力教材在第3节通过设计一个“向下施力让重物上升”的情境，激发学生思考：这样使用滑轮有什么好处？能省力吗？随后通过实验研究定滑轮和动滑轮的特点。在得到两种滑轮的特点后，引导学生进一步思考：如果既需要改变力的方向，又需要省力，又该怎么办？由此引出滑轮组的学习。这时，学生就很容易认识到定滑轮和动滑轮组合的必要性。在实际应用中，人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组。滑轮组不仅可以改变力的方向，还可以用较小的力提升较重的物体。通过这样的学习活动，学生能够提高综合解决问题的能力。 编写意图（详解）在“科学世界”栏目中，教材立足于实际应用，介绍了轮轴、斜面等简单机械，学生可以通过自主阅读的方式对它们进行了解。对学习能力较强的学生，也可以让他们在杠杆平衡条件的基础上，用受力分析的方式比较深入地学习动滑轮、定滑轮。课程标准对本节的理论要求并不高，可以在培养学生的实践能力上多下功夫。 编写意图（详解）3. 引入机械效率，渗透系统的能量观（1）机械效率是初中物理教学的一个难点教材让学生知道机械效率的定义及其含义，认识机械效率的高低是反映机械优劣的重要标志之一，分析额外功产生的原因，进而了解提高机械效率的有效途径。机械效率是初中物理教学的一个难点，其原因是多方面的。第一，由于机械效率问题涉及总功、有用功、额外功等概念，而这些有关功的概念本身比较抽象。第二，学生往往把机械效率的高低与机械省力多少混为一谈，误认为机械越省力其机械效率越高。第三，同一机械的机械效率的高低，不仅与装置本身有关，还与机械的具体使用条件有关。学生往往认为同一机械的机械效率是固定不变的，容易忽视使用条件对机械效率高低的影响，从而产生错误认识。 编写意图（详解）（2）有用功、额外功和总功教材采用演示实验的方式引入有用功和额外功的概念。先用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定高度，计算拉力所做的功W1。然后用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功W2。之后让学生思考讨论这两次拉力所做的功是否相同、原因是什么。这样的教学过程，不仅有利于揭示有用功和额外功的实质，还会使学生对W2>W1有直观的认识。以这一认识为基础，通过引导学生分析、讨论，进而为引出机械效率概念打下基础。 编写意图（详解）为便于学生形成系统的能量观，教材结合使用动滑轮提升重物的实验，将动力做的功称为总功；将动滑轮对重物的拉力做的功表示为机械做功的目的，称为有用功。教材没有直接呈现能流图，但通过这种定义，可以让学生体会功与能量转化或转移的关系，为后续学习埋下伏笔。从系统的角度看，动力做的功即为“输入”，为总功；动滑轮对重物的拉力做的功即为“输出”，为有用功。在此过程中，还存在一些“损耗”，导致输出总比输入少，即有用功比总功少。 编写意图（详解）4. 设计跨学科实践活动，彰显中华优秀传统文化人类很早就开始使用简单机械了，简单机械的知识与日常生活、工程实践紧密相关。大量的简单机械在我国古代就得到了广泛应用，体现了我国古人的聪明才智在学习杠杆后，教材安排了 “科学世界”栏目，介绍我国古代应用杠杆的实例，如桔槔、踏碓等。杆秤作为一种不等臂杠杆，可以称量物体的质量，其中还蕴含了丰富的哲学思想。制作秤的器材容易获取，学生可以利用杠杆的平衡条件自己制作一个简易杆秤。 编写意图（详解）为此，本章设计了制作简易杆秤的跨学科实践活动，可以较好地融入数学、技术和工程、人文艺术等知识的学习。在活动中，教材让学生先思考几个关键问题，如怎样确定提纽和秤盘的位置等，再与同学讨论，形成初步的设计方案。最后动手制作，并不断优化，进行展示交流。教材还安排了一些开放性问题，供学生进一步思考，如怎样提高称量的精度等。在本章的“复习与提高”中，教材也设计了类似的习题，引导学生体会其中蕴含的思想方法，感悟中华民族的智慧与创造，坚定文化自信，增强民族自豪感。 编写意图（详解）教材分析与教学策略第十二章 简单机械 单元解读 教学目标1. 能识别出杠杆，准确找出杠杆的五要素。知道杠杆的平衡条件，并能进行相关计算。能对杠杆进行分类，选择合适的杠杆解决生活中的实际问题。2. 辨析生活中的有关实例，了解杠杆是一种模型，初步认识模型建构在物理学中的作用。3. 经历探究杠杆平衡条件的过程，基于数据分析得出杠杆的平衡条件，培养获取、处理信息和分析论证的科学探究能力。4. 了解不同时期杠杆的应用，感受我国古代科技成就，增强民族自信心和自豪。第1节 杠杆本节内容：杠杆、杠杆的平衡条件、生活中的杠杆三部分。本节重点：引导学生完成探究杠杆平衡条件的实验。本节难点：画杠杆的力臂。作为“简单机械”的第1节，杠杆是学习滑轮和轮轴等简单机械的基础。课程标准要求探究并了解杠杆的平衡条件，因此本节的重点是引导学生完成探究杠杆平衡条件的实验。教学中要在实验思路、进行实验和数据处理等方面给学生创设参与的机会，使他们加深体验。同时也要适当指导，毕竟独立完成整个实验过程对学生来说有些难度。在本节的教学中，学生容易出现的难点是画杠杆的力臂。课堂上为了使学生能较准确地画出力臂，教师有必要讲清力臂的概念，但不宜花费过多时间训练，否则会影响本节重点的教学。 教材分析与教学策略第1节 杠杆1. 问题教材创设了熟悉的生活情境，跷跷板、羊角锤、开瓶器属于常见的机械，通过设问这些机械有什么共同点，引发学生思考。教师可以引导学生观察分析这些机械在使用过程中的运动情况，通过绕固定点转动这个运动特点将这些机械联系起来。教师还可以进一步引导学生分析机械材质的共同点，为引出杠杆模型做好铺垫。 第1节 杠杆 教材分析与教学策略2. 杠杆通过以上机械的共同点，抽象出一个具有共同特征的物理模型“杠杆”后，可以结合生活中的实例，如用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用天平称量……为学生创设更多的问题情境。引导学生观察、分析、总结这些工具的共同特点，强化对杠杆的本质特征的认识。（1）播放视频教师可以播放杠杆在生产生活中发挥重要作用的视频。引导学生观看视频，感受简单机械为社会进步做出的巨大贡献。第1节 杠杆 教材分析与教学策略（2）画示意图描述杠杆的特征教师以图片形式展示生活实例，引导学生通过画示意图描述图中杠杆的特征。第1节 杠杆 教材分析与教学策略（3）杠杆特征的认识 教学中要强化学生对杠杆特征的认识，提高学生将实际问题抽象为物理问题的意识。要求学生经历用示意图描述实例中杠杆特征的过程，从较复杂的实例中抽象出杠杆的物理模型。这对于学生学习物理知识，领悟解决物理学问题的方法是至关重要的。教学中需引导学生体会、分析杠杆应如何使用才能达到人们想要的目的，帮助学生理解动力和阻力的概念。（4）画杠杆示意图画杠杆示意图时需对学生进行指导。学生常常把支点到动力作用点或阻力作用点的距离作为力臂；动力、阻力都是杠杆受的力，但学生往往没有把力的作用点画在杠杆上。第1节 杠杆 教材分析与教学策略3. 杠杆的平衡条件（1）学生必做实验：探究杠杆的平衡条件实验是课程标准规定的学生必做实验之一，是本节的重点。教师在课堂上要营造研究的氛围，引导学生通过实验得出杠杆的平衡条件。在此之前，最好先让学生完成对杠杆平衡、力臂两个概念的认识。（2）实验思路和过程：实验思路和过程是学生必须经历的基本实验过程，能增强学生对杠杆平衡条件的理解，提高学生的探究能力。另外，关注学生在探究过程中对待和运用证据的态度也是十分重要的。在实验中，通过控制两个量不变，只改变另外两个量，可以避免实验的盲目性，便于学生开展实验进行数据分析，找到杠杆的平衡条件。第1节 杠杆 教材分析与教学策略（3）列举更多杠杆的实例：教师可以组织学生讨论“想想议议”中的问题，同时引导学生列举更多杠杆的实例，并归纳得出杠杆的动力和阻力可以在支点的两侧，也可以在支点的同一侧。它们的共性特点是其中一个力可以让杠杆沿顺时针方向转动，另一个力可以让杠杆沿逆时针方向转动，当两个力和对应的力臂的乘积相等时，杠杆就平衡了。（4）例题教学：例题教学的目的是使学生学会运用杠杆的平衡条件解决实际问题。应注意引导学生分析如何忽略次要因素，把实际问题抽象为物理学中的杠杆模型，进而画出杠杆的示意图（关注五要素的呈现），为后续生活中的杠杆问题做铺垫。同时，注意强调运用公式计算时的规范要求。第1节 杠杆 教材分析与教学策略4. 生活中的杠杆有了杠杆的平衡条件，认识生活中的杠杆就容易多了。杠杆在生活生产中的应用广泛，根据实际需要选择合适的杠杆会带来方便，能够完成无法用手直接完成的工作。教学的关键是引导学生比较杠杆的动力臂和阻力臂。可以选取三种杠杆（分别是等臂、省力、费力杠杆），先引导学生画出它们的力臂，对比动力臂和阻力臂的关系，再与杠杆的平衡条件结合，分析动力和阻力的关系，进而对杠杆进行分类，总结出等臂杠杆、省力杠杆和费力杠杆。同时，应明确三种杠杆的特点：等臂杠杆，不省力不费力，不省距离不费距离；省力杠杆，省力，但费距离；费力杠杆，费力，但省距离。可以与学生共同总结出结论，填入表中。第1节 杠杆 教材分析与教学策略我国古代有很多杠杆的应用。可以组织学生课后阅读“科学世界”栏目中的“我国古代的杠杆”，加强对我国古代科技成就的了解。杠杆的分类第1节 杠杆 教材分析与教学策略 教学目标第2节 跨学科实践：制作简易杆秤1. 了解杆秤的结构，知道杆秤的测量原理，会用杆秤称量物体的质量。2. 通过简易杆秤的设计与制作实践活动，了解从天平到杆秤的思维演变过程，发展科学思维。3. 经历设计和制作简易杆秤的实践过程，发展创新能力、动手实践能力、交流合作能力以及发现问题并自主解决问题的能力。4. 通过对我国古代杆秤文化的了解，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用，增强文化自信。 教材分析与教学策略课程标准要求了解我国古代的技术应用案例，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用。杠杆在我国古代应用非常广泛，杆秤就是其中重要的代表之一。直至今日，杆秤仍然在某些场合使用。本节内容安排在“杠杆”之后，它是前面所学杠杆原理的综合应用，学生通过设计制作简易杆秤的跨学科实践活动，可以加深对杠杆平衡条件的理解，发展创新思维能力、运用知识解决实际问题的能力，进而体验和感悟中华民族的智慧与创造，增强民族自豪感。 第2节 跨学科实践：制作简易杆秤本节重点：动手制作简易杆秤。本节可依据教材编排，按照项目提出、项目分析、项目实施和展示交流的顺序展开，重点是动手制作简易杆秤。本节建议教学时间1课时，但课前要安排预习和自主搜集、准备材料及工具的时间，让学生提前了解本节实践活动内容，并在教师的指导下提前准备好制作简易杆秤的材料和工具。课前还可以组织学生建立几个学习小组，以学习小组为单位展开项目学习和评比，培养学生的团队意识，激发学习热情，增强学生的集体荣誉感。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略 1. 项目提出教材以使用天平难以测量质量较大的物体设问，引导学生从实际生活中发现问题，并以“秤此虽小压千斤”的谚语展示了我国古代劳动人民的智慧，以问题为导向，引发学生的思考，让学生感受物理与生活的紧密联系。教师可以在教材问题的基础上进一步引导：天平是等臂杠杆，物体的质量多大就要用相同质量的砝码，所以砝码质量的大小限制了称量物体质量的大小。能不能通过改变等臂杠杆的结构，使小质量的砝码与质量较大的物体平衡，从而用小质量的砝码测量较大的物体质量？第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略在上一节探究杠杆平衡条件实验的基础上启发学生思考，得出可以通过增大砝码一侧力臂长度和减小物体一侧力臂长度的方法，使小质量的砝码与质量较大的物体平衡，从而初步建立杆秤的模型，引入杆秤。此环节教师要注意利用天平的测量原理和杠杆平衡条件的知识启发和引导学生，让学生经历从熟悉的天平到杆秤演变的思维过程。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略2. 项目分析本环节要明确制作简易杆秤需要完成以下任务。（1）了解杆秤的结构及其使用方法。（2）设计一个简易杆秤，能够用它称量物体的质量。（3）根据设计方案，选择合适的材料，完成简易杆秤的制作。教材介绍了杆秤的结构及使用方法，并提出了制作秆秤时要考虑的关键问题。随着电子秤的普及，杆秤在生活中的使用越来越少，学生缺乏对实际杆秤的认识，因此在引入杆秤的基本模型后，可以通过图片、视频和实物的方式让学生了解实际生活中的杆秤，了解我国的杆秤文化和发展历史。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略还可以通过利用杆秤称量身边物体质量的实践操作和亲身体验，让学生熟悉杆秤的使用方法，理解杆秤“秤花虽小压千斤”的物理含义，激发学生动手制作杆秤的热情。在教学中，教师要注意引导学生通过观察了解杆秤的结构、刻度和计量单位，知道杆秤的测量原理。让学生学会用杆秤称量物体的质量，为后面设计制作简易杆秤的实践活动打下基础。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略 3. 项目实施（1）设计简易杆秤可以让学生以小组为单位思考、讨论几个关键问题：制作简易杆秤需要哪些材料和工具？提纽和秤盘的位置如何确定？如何确定杆秤的零刻度线位置？其他刻度线如何标注？……经小组讨论，形成初步的设计方案。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略以下教学方案供参考：【教师】组织学生根据对杆秤结构的了解，在课前预习的基础上进行小组讨论：用什么制作秤杆、秤盘？用什么做秤砣？还需要哪些材料和工具？【学生】讨论后，根据自己小组在课前搜集准备的材料和工具，列出自己小组确定的所需材料和工具清单。【教师】组织学生根据前面对杆秤结构和原理的认识，进行小组讨论：提纽和秤盘应分别固定在秤杆上大约哪个位置？秤碇应挂在哪里？【学生】讨论后画出自己小组设计的草图。【教师】引导学生理解杆秤零刻度的含义：所称质量为0、秤杆水平平衡时秤砣悬挂的位置即为杆秤的零刻度。提出问题：如何确定杆秤零刻度线的位置？第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略【学生】小组讨论交流，确定方案：秤盘内不放物体，使秤杆水平平衡，把秤砣在秤杆上悬挂的位置标为零刻度线。【教师】如何标注其他刻度线？【学生】小组讨论交流，确定方案：在秤盘内放置已知质量的物体（如砝码），秤杆水平平衡时，把秤砣在秤杆上悬挂的位置标上对应的质量就可以了。【教师】由于杆秤的刻度线是均匀分布的，可以启发学生类比温度计刻度线的标记方法标记其他刻度线。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略以上教学片段中的问题由教师和学生在讨论交流的过程中产生，方案也是由学生通过交流与合作确定的。对于制作简易杆秤的材料和工具的准备，在课前预习的基础上让学生从身边可利用的物品中进行自主选择，教师可适当指导，但不必过多干预，为在后面的自主制作过程中不断发现问题并改进和优化创造条件。为不影响后面的制作，教师也应该准备一些补充器材，如长刻度尺、小刀、剪刀、锥子、细绳、速干胶水、木棒、塑料棒、竹棒、空心金属管、金属筒盖、塑料筒盖、钩码、磋码、大小不同的螺母、胶带、单面胶纸带等，供需要的学生选用。对于杆秤的刻度线为什么是均匀分布的这一问题，限于学生现阶段的知识水平的限制，课堂上不必深入探讨。等分刻度的方法在前面温度计的学习中已经使用过，教师只需适当启发即可。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略（2）制作简易杆秤形成初步设计方案后，学生通过小组分工与合作，制订具体制作方案并动手实践操作。教学片段（供参考）：制作简易杆秤①制作秤盘。用胶带在塑料筒盖底部固定一个金属螺母（增加塑料筒盖的质量），用锥子在塑料筒盖边沿上间隔相同的距离钻三个小孔。再取三根长度相同一端打结的细绳，分别穿过三个小孔后系在木杆较粗的一端，秤盘就做好了。②安装提纽和秤砣：在木杆侧面贴上单面胶纸带，在靠近秤盘处适当的位置绑一根细绳作为提纽。在铁锁上系一根细绳作为秤砣，在细绳上端做一个绳套，使其能套在木杆上左右移动。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略③标记零刻度线挂上秤砣，手提提纽，调节秤砣悬挂的位置和提纽到秤盘的距离，使秤杆水平平衡时秤盘和秤砣分别在提纽的两侧，此时秤砣悬挂的位置就是杆秤零刻度线的位置。用笔在秤杆的纸带上做好零刻度线的标记，并在秤盘和提纽上的细绳与秤杆连接处涂上速干胶水固定。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略④标记其他刻度线在秤盘中放入100 g祛码，调节秤砣悬挂的位置使秤杆水平平衡。此时秤砣在秤杆上悬挂的位置即为100 g质量刻度线的位置，用笔在秤杆的纸带上做好标记。用长刻度尺测量秤杆的纸带上零刻度线和100 g质量刻度线之间的距离，并在它们之间均匀地画上99条刻度线，每一格就表示1g。再将秤杆的纸带上没有标记刻度的部分画上相同距离的刻度线，做好标标记。制作完成的简易杆秤如图所示。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略制作过程中教师要关注和提醒学生注意安全，如小心使用刀具等。教师还应参与到小组活动中，给予必要的指导和点拨。由于材料选择的开放性，学生在按照设计方案制作的过程中可能会不断发现新的问题，这时教师要引导学生分析可能的原因，鼓励学生通过小组合作自主解决问题。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略制作完成后，可以让学生在秤盘上贴上标签，标注该简易杆秤的最大称量值、称量的精度以及计量单位。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略4. 展示交流本环节可以设计一个小组交流评比活动。各小组展示制作的简易杆秤，并用制作好的杆秤称量一些物体的质量，再与用天平称量的结果进行比较。组织评审代表进行评比，并对评选出的优秀作品和团队予以表彰。通过小组交流评比活动，促进学生互相学习、共同发展，为学生提供发现自我、展示自我的空间和机会。还可以发展学生的团队意识和集体荣誉感，让学生体会到成功的喜悦，激发学生乐于动手、敢于实践的学习积极性。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略教材在上述活动的基础上又提出了一些开放性问题，供学生进一步思考。这些具有实际意义的问题是实践活动的拓展与延伸，对激发学生继续探究的欲望和发展学生的科学思维都有积极的作用。学生通过前面的实践学习活动，能够对这些问题作进一步的思考和实践，教师也可以以这些问题为基础设计一些课后实践性作业，如你能制作一个精确到0.5 g的杆秤吗？你能制作一个最大称量为2 kg的杆秤吗？你能在今天制作的杆秤基础上，通过增加一个提纽，制作一个双量程杆秤吗？让学生根据自己的兴趣选择，进行课后实践。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤 教材分析与教学策略 教学目标1. 识别定滑轮和动滑轮，认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。2. 经历分析定滑轮、动滑轮、滑轮组工作特点的过程，进一步掌握运用观察、对比研究问题的方法。3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况研究施加的拉力大小和物重的关系。4. 了解滑轮在生活生产中的应用，认识滑轮的使用对社会发展的作用，并具有利用简单机械改善工作条件的意识。第3节 滑轮本节是在学习了二力平衡、功和功率、杠杆等知识的基础上进行的，是对简单机械学习的深化。它为机械效率的学习奠定了基础，是本章的核心内容之一。课程标准对本节的要求是让学生知道简单机械，了解机械的使用对社会发展的作用。本节内容：主要包括定滑轮和动滑轮、滑轮组两部分内容。本节重点：是研究定滑轮和动滑轮的特点。本节难点：是滑轮组。通过演示定滑轮和动滑轮特点的实验，引导学生对比定滑轮和动滑轮的特点（是否省力，是否可以改变力的方向，是否省距离），为学习滑轮组作好知识储备。引导学生从省力或省距离的角度认识并分析生活中的滑轮，分析它们各自的优缺点，培养学生辩证地认识事物的意识和习惯。第3节 滑轮 教材分析与教学策略本节的难点是滑轮组。可以让学生经历绕线组装滑轮组的过程，并通过教师的演示实验引导学生对比施加的拉力与物重的大小关系、绳子自由端移动距离和物体移动距离的大小关系。也可以引导学生从生活和生产实际出发，选择不同类型的滑轮组，达到省力或省距离的目的。另外，“科学世界”栏目介绍了轮轴和斜面两种常见的简单机械，可以引导学生通过自主阅读或利用教师提供的相关资料进行了解。第3节 滑轮 教材分析与教学策略1. 问题教材通过创设利用滑轮将重物提升到楼上的情境，引导学生思考这样使用滑轮的好处，以及是否省力等问题。教师可以基于教材，先出示滑轮实物，让学生认识滑轮是一个周边有凹槽，可以绕轴转动的轮子。然后让学生体验：直接将一捆书从地面提到桌上，利用定滑轮将同一捆书从地面提到桌上。引导学生分析两种情形下人施力的方向如何，并初步体验人施力的大小关系，从而引入新课。第3节 滑轮 教材分析与教学策略2. 定滑轮和动滑轮教学中教师可以分别用定滑轮和动滑轮组装提升重物的装置，让学生观察定滑轮和动滑轮工作时的特征。还可以配合观看视频或者动画，使学生更容易发现它们的区别。有一种滑轮在提升重物时，始终固定在支架上不动，这种滑轮叫作定滑轮。还有一种滑轮在提升重物时，会整体随着重物一起上升，这种滑轮叫作动滑轮。然后，可以结合教材图片资料或相关视频资料，说明定滑轮和动滑轮在生活中的普遍应用。第3节 滑轮 教材分析与教学策略定滑轮和动滑轮的特点是本节教学的重点，教师要进行演示实验。有条件的学校，还可以组织学生进行分组实验，增加学生实践体验的机会，有利于学生提高认识。在研究定滑轮的特点时，建议提供重一些的钩码进行实验，这样能减小因弹簧测力计的重力和轮与轴间的摩擦而产生的误差。在研究动滑轮特点的实验中，应使跨过动滑轮的两段绳竖直，同样要使用重一些的钩码进行实验。因为只有当钩码所受的重力大于动滑轮所受的重力时，才能得出使用动滑轮可以省力的结论。该教学片段关注实验探究的过程。学生通过亲身体验，容易理解知识，并有经历多方面能力训练的机会。这样的教学方式正是新课程理念所倡导的。第3节 滑轮 教材分析与教学策略可以从受力分析的角度研究定滑轮和动滑轮。利用定滑轮和动滑轮匀速提升钩码，分别进行受力分析。也可以从杠杆的角度研究定滑轮和动滑轮。以上教学方案关注理性分析过程，体现知识的应用和联系，难度较大，可根据学生的实际情况确定是否有必要讲解。即使讲解，也应作为拓展性知识处理。 第3节 滑轮 教材分析与教学策略3. 滑轮组学生知道定滑轮和动滑轮的优缺点后，比较容易认识定滑轮和动滑轮组合成滑轮组的必要性，可就此引入滑轮组，并给学生提供练习组装滑轮组的机会。让学生组装的滑轮组不要太复杂，由一个动滑轮和一个定滑轮组成即可。滑轮组的相关知识对学生来说有一定难度，而且是后续学习机械效率必不可少的基础。因此，一方面，可以通过演示实验进行总结；另一方面，有必要帮助学生分析判断物体由几段绳子吊着、绳子自由端通过的距离s与物体上升的高度h的关系，以及绕线方式等。第3节 滑轮 教材分析与教学策略4. 科学世界“科学世界”栏目介绍了有关轮轴和斜面的内容。教师可以提供相关的视频、图片或文字资料供学生学习，也可以让学生通过网络查找相关的应用，让学生了解机械的使用对社会发展的作用。第3节 滑轮 教材分析与教学策略轮轴的外形多种多样，不一定都有明显的轮和轴。教学中可以结合图片资料和视频资料多举些轮轴的例子，让学生辨认，如自行车的脚踏板与轮盘、绞肉机的摇把、自来水龙头的扭柄等。轮轴是可以连续转动的杠杆。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力，作用在轮上的力是动力，轴半径是阻力臂，轮半径是动力臂。因为轮半径总是大于轴半径，所以轮轴是一种省力机械。斜面也是一种很常见的简单机械，在生产生活中随处可见，如装载重物时车尾斜搭的木板、 高山的盘山坡道、物料运输机中的斜面传送带、立交桥的引桥等。可以通过实例让学生知道使用斜面的好处是可以省力。第3节 滑轮 教材分析与教学策略 教学目标第4节 机械效率1. 知道有用功、总功和额外功，了解机械效率是衡量机械性能的重要指标。2. 结合分析具体实例和实验结果，让学生知道机械效率总是小于100%的原因，发展学生的分析综合、归纳推理能力。3. 通过实际测量滑轮组的机械效率，让学生经历收集和分析实验数据的过程，培养学生的科学探究能力。4. 通过理论结合实验的分析过程，让学生有合理改进机械、提高效率的意识，关注科学•技术•社会•环境方面的问题，认识到提高机械效率的重要性。 教材分析与教学策略机械效率是衡量机械性能的重要指标，也是学习其他效率，如热机效率的基础，具有十分重要的现实意义。本节内容：主要包括有用功和额外功、机械效率两部分。本节重点：机械效率。 本节难点：探究滑轮组的机械效率。 有用功和额外功部分既是功的知识的延伸，又是探究滑轮组机械效率的基础。机械效率对学生今后的社会实践活动有着重要的引导意义。由于效率的概念比较抽象，机械效率与功率的概念又极易混淆，所以在教学中要立足教材，结合真实情境与学生体验，通过实例仔细分析有用功、总功和额外功。第4节 机械效率教学中应组织学生经历测量的全过程，如让学生经历组装实验装置、测量数据、分析得出滑轮组的机械效率跟哪些因素有关的结论，增加实践体验。还应结合实验结论与理论推导，让学生了解影响机械效率高低的因素，知道提高机械效率的意义。实际教学中，可以让学生课后收集有关机械使用历史发展的资料，通过汇报、讨论、交流等多种形式，认识机械的使用对社会发展的作用。第4节 机械效率 教材分析与教学策略1. 问题经过之前的学习，学生已经知道功的概念并掌握计算做功多少的方法，结合简单机械的学习，能够联想到机械带给我们的便利：有的可以省力，有的可以省距离，那么是不是也有机械可以做到既省力，又省距离？由公式W=Fs可以大胆提出猜想：使用机械是否省功？借助板书设计引导学生分析，并提出验证想法：利用滑轮组提升重物，比较绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功。第4节 机械效率 教材分析与教学策略2. 有用功和额外功前面学习了杠杆、滑轮等简单机械，使用机械完成某项任务会涉及效率问题。要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。教材为了解决这个问题，首先借助演示实验研究使用动滑轮是否省功，让学生分别用手直接提升重物和使用动滑轮提升重物到同一高度，对两次拉力做功大小进行计算和分析。在认识有用功和总功后，引导学生从克服动滑轮所受的重力和摩擦力做功的角度分析，引出额外功。第4节 机械效率 教材分析与教学策略开始分析时学生会感到困难，教师可以让学生对比两次做功的不同之处，讨论不同的原因，同时创设更多的使用机械做功的情境，既培养学生勇于探究的科学精神和劳动意识，又激发他们的学习兴趣，为总结出有用功、总功和额外功概念做好铺垫。第4节 机械效率 教材分析与教学策略3. 机械效率使用各种机械做功时，不可避免地要做额外功。人们又希望提高有用功在总功中所占的比例，因此引入机械效率这一概念，并把它定义为有用功跟总功的比值。（1）机械效率：引导学生认真观察机械效率的公式，启发学生从单位、比值和数值1的大小关系、使用机械是不是可以省功的角度讨论、思考，加深对机械效率的认识和理解。总结得出机械效率是比值，其数值总小于1，常用百分数表示；使用任何机械都不能省功。在此基础上，引导学生利用机械效率公式计算演示实验中用动滑轮提升重物时的机械效率，并说出其物理意义。第4节 机械效率 教材分析与教学策略（2）测量滑轮组的机械效率按照教材图那样安装滑轮组。为了在实验后对实验数据进行横向对比，按表要求分组完成实验。1〜3组使用的动滑轮依次增大，其他小组的滑轮全部相同。第4节 机械效率 教材分析与教学策略分析论证： 【教师】对比1〜3组的实验数据，有什么发现？【学生】提升相同重物时，动滑轮重越小，机械效率越高。【教师］对比4〜6组的实验数据，有什么发现？【学生】对同一个滑轮组来说，物重越大，机械效率越高；物重相同时，提升高度不同，机械效率大致相同。【教师】我们再来想一想滑轮与轴之间的摩擦和绳重能否影响机械效率呢？【学生】在有用功相同时，绳重和摩擦越小，做的额外功就越少，机械效率就越高。第4节 机械效率 教材分析与教学策略【教师】滑轮组的机械效率都跟哪些因素有关呢？总结：滑轮组的机械效率跟物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关；对同一个滑轮组来说物重越大，机械效率越高；在物重相同时，动滑轮重越大，机械效率越低；在物重相同时，机械摩擦和绳重越大，机械效率越低。第4节 机械效率 教材分析与教学策略