初中物理人教八年級下冊（2022年修訂）第十二章 簡單機(jī)械機(jī)械效率四川自貢徐文治豐七星

1、機(jī)械效率探究裝置 徐文治 豐七星 一、使用教材機(jī)械效率選自人教版物理八年級下冊第十二章簡單機(jī)械第3節(jié)，本節(jié)是在前面學(xué)生學(xué)習(xí)了各種簡單機(jī)械和功的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的延伸，機(jī)械效率正是對這些內(nèi)容的實(shí)際分析和綜合應(yīng)用。機(jī)械效率也對學(xué)生學(xué)習(xí)太陽能熱水器的效率、爐子的效率、熱機(jī)的效率等利用和轉(zhuǎn)化知識起鋪墊作用。體現(xiàn)了物理知識最終要服務(wù)于生產(chǎn)和生活的理念。提高機(jī)械效率對社會可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排有著重要意義。測量滑輪組的機(jī)械效率是本節(jié)最重要的知識，通過測量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗?zāi)軌蛴行У呐囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，實(shí)驗使用的探究方法也是物理核心素養(yǎng)的集中體現(xiàn)。三、實(shí)驗創(chuàng)新點(diǎn)（一）木板和鐵架臺組合固定在一起，刻度尺可垂直于水

2、平桌面并固定在木板上，減小測量誤差。（二）可根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)對齊物體和繩，也能上下移動刻度尺調(diào)整零刻度線的位置，讀數(shù)直觀準(zhǔn)確。（三）操作更簡單，解放學(xué)生的手，把注意力集中到測量上來。（四）增加了減速電機(jī)，基本可以控制勻速直線運(yùn)動。（五）自制了可固定和滑動以及收放的金屬記錄標(biāo)志方便學(xué)生讀取物體和繩子末端的起始位置。（六）可以探究斜面的機(jī)械效率和水平方向克服摩擦力做功的機(jī)械效率。四、實(shí)驗設(shè)計思路 主要為了解決學(xué)生通過教材實(shí)驗裝置學(xué)生使用不放便，只有一個鐵架臺和一把刻度尺以及一個滑輪組。第一，使用不方便。一手要拿刻度尺另一只手又要拉彈簧測力計，雙手不空。容易手忙腳亂，直接影響測量的結(jié)果。第二，測量不方便

3、。既要保證刻度尺豎直放置，又要讓彈簧測力計在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動，容易顧此失彼。第三，讀數(shù)不方便。既要讀刻度尺的讀數(shù)又要讀彈簧測力計的讀數(shù)，而且彈簧測力計還是運(yùn)動的，即動態(tài)讀數(shù)。五、實(shí)驗教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能目標(biāo)（1）了解什么是有用功、額外功和總功；（2）理解機(jī)械效率，會做實(shí)驗和用有關(guān)公式進(jìn)行簡單的計算；（3）知道機(jī)械效率總小于1，知道提高機(jī)械效率的方法和意義；（4）知道使用機(jī)械的目的是為了省力或省距離或改變方向，而不能省功。（二）過程與方法目標(biāo)（1）通過觀察和實(shí)驗的方法探索使用機(jī)械能不能省功；（2）通過實(shí)驗與討論，認(rèn)識提高機(jī)械效率的方法；（3）在實(shí)驗探究過程中，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗、收集實(shí)

4、驗數(shù)據(jù)從實(shí)驗中歸納科學(xué)規(guī)律的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)（1）通過探究性物理學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生體驗探究的樂趣； （2）在實(shí)驗探究過程中，培養(yǎng)學(xué)生尊重實(shí)驗結(jié)果,實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；（3)知道提高機(jī)械效率的實(shí)際意義，從而增強(qiáng)節(jié)約能源意識。六、實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容（1）按照圖示安裝滑輪組，算出鉤碼的重力并記下鉤碼和彈簧測力計的位置。（2）勻速豎直緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升，讀出拉力F的值，并用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和彈簧測力計移動的距離S.（3）算出有用功W有，總功W總，機(jī)械效率，并填入表格。（4）改變鉤碼的數(shù)量，再做兩次上面的實(shí)驗。次數(shù)鉤碼所受重力G/N提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距

5、離s/m有用功W有用/J總功W總/J機(jī)械效率123實(shí)驗教學(xué)過程（一）發(fā)現(xiàn)問題為了完成教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教材為學(xué)生設(shè)計了使用滑輪是否省功測量滑輪組的機(jī)械效率兩個實(shí)驗。根據(jù)我對新課程的理解，課文中的“實(shí)驗”我認(rèn)為它有兩點(diǎn)值得商榷。第一，測量滑輪組的機(jī)械效率提供了實(shí)驗步驟和實(shí)驗操作圖畫。這種呈現(xiàn)出實(shí)驗步驟的教學(xué)設(shè)計我認(rèn)為它束縛了學(xué)生的發(fā)散思維。第二，它設(shè)計好了實(shí)驗表格，我認(rèn)為它削弱了學(xué)生的表達(dá)能力。如果我們就按照要求的那樣，按部就班的去把實(shí)驗“過”一遍，能起到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的嗎？可即便是照著書上的實(shí)驗來做，將實(shí)驗報告單收上來，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗的數(shù)據(jù)誤差依然很大。這引起了我的思考，于是我將課代表和幾個小組長

6、集合起來，讓學(xué)生重做實(shí)驗和一起討論分析誤差。由于充分發(fā)揮了學(xué)生的主動性，分別從測量儀器、方法以及外界條件的影響等因素進(jìn)行了分析。學(xué)生提出了主要是以下三方面產(chǎn)生了較大誤差。第一，使用不方便。一手要拿刻度尺另一只手又要拉彈簧測力計，雙手不空。容易手忙腳亂，直接影響測量的結(jié)果。第二，測量不方便。既要保證刻度尺豎直放置，又要讓彈簧測力計在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動，容易顧此失彼。第三，讀數(shù)不方便。既要讀刻度尺的讀數(shù)又要讀彈簧測力計的讀數(shù)，而且彈簧測力計還是運(yùn)動的，即動態(tài)讀數(shù)。（二）嘗試創(chuàng)新經(jīng)過徐老師的改進(jìn)，儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)木板和鐵架臺組合固定在一起，刻度尺可垂直于水平桌面并固定在木板上，減小測量

7、誤差。(2)可根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)對齊物體和繩，也能上下移動刻度尺調(diào)整零刻度線的位置，讀數(shù)直觀準(zhǔn)確。(3)操作更簡單，解放學(xué)生的手，把注意力集中到測量上來。改進(jìn)后的儀器讓學(xué)生們使用過后學(xué)生繼續(xù)提出了有待完善的地方。1)刻度尺的量程偏小2)不容易保證物體勻速拉動3)讀數(shù)仍是動態(tài)（三）繼續(xù)改進(jìn)改進(jìn)后的第二套裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)換用了量程更大的刻度尺，增加了測量范圍(2)增加了轉(zhuǎn)盤，基本可實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動，彈簧測力計讀數(shù)穩(wěn)定(3)增加了膠條，可調(diào)整繩子自由端起始位置為整數(shù)(4)增加了夾子，可記錄物體和繩自由端的始末位置(5)方向增加了刻度和刻度尺，可以將物體上升的高度和繩子自由端移動的距離進(jìn)行分開讀數(shù)(6)用

8、合頁把木板連接，增加升降臺可變成斜面。（四）再次優(yōu)化又在課后，學(xué)生提出可將儀器再做美化?？蓢L試用塑鋼，亞克力，鋼材等其他材料進(jìn)行制作。經(jīng)過第三次改進(jìn)后的裝置優(yōu)點(diǎn)有(1)增加了減速電機(jī)，基本可以控制勻速直線運(yùn)動。(2)自制了可固定和滑動以及收放的金屬記錄標(biāo)志(3)該儀器還可以進(jìn)行多個物理實(shí)驗的操作，比如測電機(jī)的機(jī)械效率、斜面的機(jī)械效率，水平拉動物體的機(jī)械效率，在水中提升物體的機(jī)械效率的實(shí)驗改進(jìn)完成后學(xué)生也提出了一些相當(dāng)使用的建議。1）使用金屬記錄標(biāo)志，可以把容易晃動的滑輪組給固定住。避免了由于實(shí)驗前的搬運(yùn)造成繩的纏繞打結(jié)，提高了課堂實(shí)驗的效率。2）就地取材，利用之前的夾子也可以起到從繩中間固定的效果。八、實(shí)驗效果評價學(xué)生全程參與改進(jìn)實(shí)驗積極性強(qiáng)，充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，運(yùn)用小組學(xué)習(xí)討論探究的方法實(shí)現(xiàn)了“高效快樂課堂”。兩學(xué)校合作實(shí)驗研究，制作多套儀器分發(fā)給相應(yīng)物理教師。實(shí)驗效果較好，實(shí)驗誤差較小，幾乎避免了錯誤的發(fā)生。并由實(shí)