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1、义务教育课程标准实验教科书苏科版,第11章 简单机械和功 延伸人体的神臂 教材建议及评价示例,第11章 简单机械和功,通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向。 知道机械功的概念。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。 结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。 理解机械效率。 了解机械使用的历史发展过程。认识机械的使用对社会发展的作用。,课程标准的相关要求,一、杠杆 二、滑轮 三、功 四、功率 五、机械效率 综合实践活动：设计组合简单机械,教科书中教材内容的设置,一、导图说明,本章导图的中心是“亚特兰蒂斯”号航天飞机在太空中伸出机械臂抓捕卫星的壮观场面。机械臂一直伸到图的右上
2、角，与一只拿着筷子的人手交叉，构思别致，对比鲜明。筷子是最古老的简单机械，机械臂是最现代的高科技设备，它们之间巨大的差别中隐含着相同之处都是人手臂的延伸。无论多么复杂的机械都是由简单机械组合而成的，其中包含许多简单机械的原理。我们要掌握现代科技知识，就得从学好基础知识起步。 导图的左上方、右下方分别是生活中常见的自行车和建筑塔吊。自行车由杠杆、滑轮、轮轴等简单机械组合而成，塔吊由简单机械加上电动装置组合而成。由图可以看出，简单机械在生产和生活中的用途是多么广泛！ 关于航天飞机的机械臂，在本章教材的“信息库”中有较为详细的说明。,四、课时建议,各节教材说明和教学建议,第一节、杠杆,【教学目标】
3、1知道什么是杠杆，能从常见的工具中辨认出杠杆。 2理解力臂的概念，会画杠杆的力臂。 3理解杠杆的平衡条件，能通过实验探究总结出杠杆的平衡条件，会用杠杆的平衡条件解题。 4了解杠杆的应用，能对杠杆进行分类，并了解分类原则。,【教材说明】,杠杆是生活中常见的简单机械。学生每天都会接触剪刀、指甲剪、夹子等物体，但仅仅是会使用，没有深入地研究这些物体的特点。,本节内容从学生身边熟悉的物体入手，探究并认识其物理规律，同时将学生认识到的物理知识及科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，符合课程基本理念。 本节内容是“运动和力”知识的加深和拓展。初二学习的运动是平动，力的作用效果与力的三要素有关。学习了本节
4、内容，平动变为转动，力的效果不仅与三要素有关，还与力臂有关。从二力平衡条件发展到杠杆平衡条件，学生容易混淆，教学中应对照讲解，使学生能够区分。,教材中安排了例题“用弹簧测力计称大象的体重”，一方面让学生练习用杠杆的平衡条件解题，另一方面使学生对力和力臂的关系有了更深刻的理解，只要动力臂和阻力臂之比足够大，用很小的力就能提起很重的物体。,例题之后可插入阿基米德撬地球的故事，还可以让学生讨论：人和大象能不能玩跷跷板？若能，请估算跷跷板的力臂之比大约是多少？以此增强课堂的探究氛围。,【教学建议】,1关于“活动11.1 拔图钉”的教学 活动中应将图钉按在密度较大的木板上，使学生无法直接用手拔出来，必须
5、借助工具。实验使用的杠杆其支点和阻力作用点两点之间距离很小，演示实验可见度差，应做学生分组实验，学生可以凭已有的经验和能力将图钉拔出。 活动完成后每组代表介绍并演示拔图钉的方法，教师同时在黑板上画出示意图，总结几种方法的共同特点，引入杠杆的概念。通过这一活动，学生对硬棒、支点、动力、阻力等关键词有了较深的印象，为后面的学习打下基础。,2关于力臂,画力臂是本节教学的重点。学生常常把支点到力的作用点之间的距离当成力臂。教学中应举一些生活中常见的典型事例， 比如开门：支点和力的作用点不变，拉力的方向由与门垂直到倾斜，拉力越来越大，费力的原因是动力臂变小了，从而说明力臂不是两点之间的距离，而是点到线的
6、距离。指导学生画力臂要分成三步：找支点的位置；画力的作用线；从支点到力的作用线作垂线。教师在黑板上示范作图时也应强调作图步骤，并要让学生多练习，多体会。,3关于杠杆的平衡,学生常常认为，杠杆只有在水平位置才是平衡状态，实际上杠杆只要静止或匀速转动都是平衡状态。在活动11.2“探究杠杆的平衡条件”实验中，要求杠杆静止时处于水平位置，这是因为动力和阻力的方向都是竖直向下，杠杆静止时处于水平位置，便于在杠杆上直接读出力臂的大小。实际上杠杆处于倾斜位置，只要能保持静止，也是平衡状态。,在“探究杠杆的平衡条件”实验中，学生通过实验得出三组数据，每组数据中有4个物理量。要让学生通过讨论找出4个物理量之间的
7、关系，教师不要轻易提示或引导。 课程标准在关于科学探究一节中指出，“对于多数探究活动来说，探究的过程比探究的结果更重要。在探究活动中，不要为了赶进度而在学生还没有进行足够的思考时草率得出结论。为了让学生充分体验探究的过程，应该安排足够的时间让各种想法、各种观点进行充分的交流和讨论。” 寻找实验数据之间的联系，分析、处理实验数据也是培养学生能力的一个重要途径，不能为了方便、省时，轻易地“走捷径”，把结果及早告诉学生。,4关于“生活中的剪刀”的教学,教材在“生活物理社会”栏目中介绍了4种剪刀，学生可以根据剪刀刀刃的长度判断省力还是费力。但是每种剪刀的省力情况还与被剪物体在剪刀中的不同位置有关。,教
8、学中应引导学生画出杠杆示意图，从图中可以看出，被剪物体离支点越近，阻力臂越小，动力臂与阻力臂的比值越大，越省力。该栏目最后提出问题：园艺师使用了哪些剪刀？选用每一种剪刀的理由是什么？学生可以走出校门进行一些社会实践和调查，了解园艺工人修剪不同的树枝、不同的花草所选用的剪刀，用课堂学的杠杆知识去解释各种剪刀的特点，通过实践加深对杠杆知识的理解。,二、滑轮,【教学目标】 1认识定滑轮和动滑轮，能用杠杆原理解释定滑轮和动滑轮的特点。 2知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用。 3能根据滑轮组的构成方式判断省力情况。 4能识别生活和生产中常见的滑轮，能根据要求组装简单的滑轮组。,【教材说明】,本节教材选用了
9、两个学生活动。第一个是开放性的活动，讨论：“如何把木料运上楼”，主要是认识滑轮；第二个是探究性的活动，“探究使用定滑轮和动滑轮的特点”，主要是从理论上解释滑轮的特点。,教材介绍了电梯、起重机等生活和生产中常见的设备，教师可以通过图片、投影、录像、光盘等视听媒体，展示了滑轮在这些设备中的作用，使学生了解它的广泛用途。,教材的“生活物理社会”栏目介绍了轮轴，并用杠杆平衡条件分析了轮轴省力的原因。使用轮轴通常是为了省力，但有时也可以是省距离，如果把动力作用在轴上，阻力作用在轮上，那就是费力省距离的轮轴。例如学生跳远测距离的皮卷尺，用完后卷起来时就是省距离的轮轴。,该栏目还介绍了斜面，这是为下一节课做
10、铺垫，教师可以根据课本上的图1123（供轮椅通行的斜坡）和图1124（盘山公路）简单地介绍斜面的作用。,结合本节教学，教师可以利用第二课堂活动，引导学生自己选择身边的器具自制滑轮组，可以为教室的窗帘增加一个自动开合拉线，还可以做一些小型起重工具，通过动手制作加深对滑轮的认识和理解。,【教学建议】,1关于“动滑轮的支点和力臂”的教学 教材在“读一读”栏目中，说明了滑轮实质上是一个变形杠杆，要求学生参照图1119（a）去分析图1119（b），说明动滑轮是怎样的杠杆。学生在分析时最容易错的是动滑轮支点的位置。,学生只要见到“轮”，往往认为围绕转动的支点一定在圆心，而动滑轮的支点却在滑轮的边缘。要让学
11、生理解支点的位置，教师可以用一个圆柱体，将其慢慢推上一个台阶，此时支点就不在圆心而在圆的边缘O点。还可以用一根直尺，一端吊起，中间挂重物，另一端用细线向上拉，这时学生很容易找到支点。与此对照很容易看出，动滑轮的圆心相当于尺子的B点，是阻力的作用点，而滑轮的边缘才是支点。滑轮随重物一起运动，支点的位置也不断变化，所以说滑轮实质上是可以连续转动的杠杆，是无数根杠杆的组合。,支点的位置明确了，力臂问题就容易解决了。动力臂l 1是滑轮的直径，阻力臂l2是滑轮的半径，动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆。,2关于“活动11.4 探究使用定滑轮和动滑轮的特点”的教学,活动中要用到弹簧测力计，但由于弹簧测力计的
12、外壳和秤钩都有一定的质量，所以在测拉力时，应将秤钩朝下，弹簧自然下垂，拉秤钩的力的方向竖直向下，这样操作误差较小。 关于滑轮的摩擦力问题，将在机械效率一节中讨论，本节课中不要过多的分析，可以告诉学生，摩擦较小时可忽略不计，这也是物理学的研究方法之一。,第三节、功,【教学目标】 1知道做机械功的两个要素。 2知道机械功的物理意义、公式及单位，了解1 J的功大约有多大。 3理解功的计算公式，会用功的计算公式解题。 4能用生活中的实例解释机械功的含义。,【教材说明】,功的概念比较复杂、抽象，学生常常会把生活中的“工作”、“做工”与物理学中的功相混淆，常常分不清有没有做功，是哪个力在做功。本节内容是初
13、中物理学习过程中的一个“难点”。教材从“探究斜面”入手，让学生从探究中体会力和距离之间的关系：利用简单机械提升某一物体，如果省力就要多移动距离，如果省距离就要费力，不可能既省力又省距离，而力和距离的乘积却是一个相差不多的数值。通过探究活动使学生认识到：力与物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个有物理意义的量，这个物理量就是机械功。物体做功的两个要素缺一不可。,为了说明1 J的功有多大，教材用一幅小学生从地上捡起一个鸡蛋并举过头顶的插图，说明这样所做的功大约是1 J，生动形象，容易记忆。,在介绍功的单位时，可简要介绍焦耳生平，用科学家的故事激励学生发愤学习，刻苦钻研。,功的概念既与前面学习的简单
14、机械知识紧密相连，又为后面即将学习的功率、机械效率打下基础。只有学好功的知识，才能深化对简单机械原理的认识，才能深刻理解功率、机械效率等相关概念。因此，功是本章学习的重点内容。,【教学建议】,1关于新课的引入 本节教材从简单机械引入新课。学生已经知道，利用动滑轮提升重物可以省力，但是费距离。用扫帚扫地，手臂只需移动较小的距离就可使扫帚在地上扫过一大片，虽费力但省距离。这时学生会很自然地提出疑问：有没有既省力又省距离的机械呢？,发现问题和提出问题是进行科学探究的前提。学生针对这一问题会有多种猜想或假设，如：把一个省力的机械和一个省距离的机械组合在一起是不是能既省力又省距离呢？教师应适时鼓励学生自
15、己设计实验来验证猜想或假设。 学生可以采用教材中介绍的“探究斜面”，也可以利用杠杆或滑轮，还可以将两种不同的简单机械组合起来去探究，通过实验寻求正确结论。 当有些学生发现自己的猜想或假设不成立时，教师首先应表扬学生积极参与科学探究的学习态度，肯定其大胆猜想、敢于质疑的批判精神，再引导学生，要勇于放弃或修正自己的错误观点，尊重科学，相信探究结果。 通过探究实验让学生认识到：不可能有既省力有省距离的机械，从而引入功的概念。,2关于“活动11.5 探究斜面”的教学,斜面也是一种简单机械。在这节课中探究斜面，不是探究斜面的机械原理，而是从功的角度，找出利用斜面做功Fs和斜面对物体做功Gh之间的关系。
16、在采集数据时，教师应强调：实验数据应该客观真实。实验数据不等于实验结论，实验数据是客观事实的反映，实验结论是在数据的基础上进行科学分析的结果。因此不能带着对实验结果的预期（希望Gh等于Fs）来修正数据，影响数据的描述。,当学生根据实验数据求出Gh和Fs时，多数学生得出的结论是Fs略大于Gh，教师再从摩擦的角度去分析，由于摩擦造成拉力F增大，从而总功Fs增大，若摩擦很小，则Fs近似等于Gh。实验结果表明使用任何机械都不可能省功。也许有少数学生测出的结果不同或相反，教师可以从实验方法、器材使用等方面去分析，帮助学生找出错误原因，得出正确结论。,3关于本节例题的教学,例题通过陈杰同学从井中提水的过程，练习计算功的大小。讲解例题要注意以下几点： 提水时拉力的大小等于桶和水的总重。题目中给出的水桶质量就是桶和水的总质量。 拉水桶的力是通过绳子作用在桶上的，由于手拉绳的力等于绳拉桶的力（绳重忽略不计），所以，可以不考虑绳子的媒介作用，认为人的拉力直接作用在水桶上。,在提升重物
