北师大版物理《探究-------使用机械能省功吗》实验教学设计

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1、“探究-------使用机械能省功吗？”实验教学设计一．本节教学中存在的问题，困惑及成因。（一）存在问题在进行本节教学时，每次都感觉到有一些困难，会出现一些问题。学生在进行自主探究实验时，按照教材图9—27实验装置进行实验时，学生在实验过程中很容易得到W2>W1，从而得出结论，原来使用机械时可以省力，有时也可以省距离，但不并能省功。反而还会多做一些功，这时学生就会提出一些问题：1.为什么W2>W1,也就是使用机械反而会多做一些功，是不是所有的机械在使用时都会多做一些功？2.有的学生观察教材9—27图，发现W1=F1h=4N×0.22m=0.88J，W2=F2S=2N×0.44m=0.88J,

2、为什么按照教材上能得出W1=W2，与实验得出的数据结论不同，实际实验时却无法得到W1=W2，只能得到W2>W1。另外发现学生在采用相同的器材按照教材图9—27实验装置进行分组实验时所得出的数据W2，每组之间数据大小差异较大。(二)成因分析：1.为什么W2>W1,以及使用机械时一定会多做一些功吗？学生产生这样的疑惑，是因为学生现在还没有形成有用功，额外功这些概念，因此不能理解W2为什么大于W1,，使用机械时不但不省功还会多做一些功。２.　为什么按照教材图9—27实验装置进行实验时会得出W2=W1,，这是因为课本上是在理想情况下，不记动滑轮重，绳重，摩擦的情况下，得出使用机械可以省力但不能少做功

3、，只是教材上没有指明是理想情况而已，从而使学生产生困惑。3.学生在使用相同的器材进行实验时为什么每组之间得到的数据差异较大，这是因为在实验时虽然要求学生匀速竖直向上拉动弹簧测力计，但有些学生并没有严格去做，而是斜着拉动绳子，这是造成数据差异较大的原因之一。（如下图所示）：二．实验设计（一）实验名称：探究——使用机械能省功吗？（二）实验器材：钩吗，弹簧测力计，刻度尺，铁架台，质量较小的塑料滑轮，质量较大的金属滑轮（三）教学过程：1．教师：提出一个情景，如果值日生要将一定质量的水洒在教室，现在要去水房端水，现在有一个质量较大的金属盆子和一个大小相同但质量较轻的塑料盆子，你会选择哪一个盆子？学生：

4、学生讨论之后，有学生提出用塑料盆子。教师：为什么？学生：因为塑料盆子重力小，可以少做一些功。教师：不管用塑料盆子还是用金属盆子值日生都需要将一定质量的水洒在教室，怎么会少做一些功？学生：讨论……教师：教师小结到，我们不管用那个盆子任务是不变的，也就是说在端水这个动作过程中，我们对水所做的功是符合我们的任务目的需要，我们把这个功叫做有用功，而要端水又必须使用工具，所以对盆子做的功虽然不符合我们的目的需要，但又不得不做的功叫额外功。同学们选择塑料盆子端水是聪明的选择，这样可以少做一些额外功以减少浪费。老师刚说完这些，有学生提出如果找一个更轻的塑料袋提水，是不是浪费更少，老师赞许的回答，这位同学肯

5、动脑，大家下去讨论他的做法是不是做的额外功更少？1.教师指导学生实验(如下改进后的实验图)：hF甲乙力/N移动距离/m力做的功/JF1=h=W1=F1h=F2=S=W2=F2s=F3=S=W3=F3=（1）按照图甲用手直接将物体提升高度为h，弹簧测力计的示数为F1，那么W1=F1h（2）按照图乙装置先用较重的金属滑轮提升物体，提升的高度仍然是h，读出弹簧测力计的示数为F2，测出拉力移动的距离是S，那么W2=F2S（3）继续按照图乙装置图用较轻的塑料滑轮将重物仍然提升高度为h，读出测力计的示数为F3，测出拉力移动的距离仍然为S，则W3=F3S2.结论：由上面的实验数据我们发现W1

6、1也小于W3，可以得出我们在使用任何机械时都不省功，并指出使用机械不省功实际上是指有用功不能省。1.引出机械效率三次试验中W1，W2，Ｗ３对物体所做的功一定，也就是说有用功一定，W2和W3都做了一些额外功，我们发现w2＞Ｗ３（因为第三次实验中用的动滑轮是金属的较重），在生活生产中当然是浪费越少越好，即有用功一定时额外功越少越好，有用功在总功中所占的比例越大越好。我们为了描述机械性能的优良程度，我们用机械效率这个物理量来描述这种特性：Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额η＝Ｗ有用／Ｗ总三．　改进后的教学设计目的及价值１.　将教材中的教学秩序略加改动，先通过举例使学生知道有用功，额外功的定义，这样学生在实验时能方

7、便的知道每个数据的意思，从而方便学生得出准确结论。另外也有利于学生类比推理，将物理概念有抽象化变为直观形象化按照是否符合人们的目的需要原则，为将来建立有用能量，总能量，有用功率，总功率等相关概念埋下伏笔。使学生学完本节知识后初步得出η＝Ｗ有用／Ｗ总这个公式外，在学习九年级知识时还可以类比推出η＝P用/P总，η＝Q有/Q总。培养学生类比推理举一反三的思维方式，同时要将知识形成体系化。2.对教材上9——27实验装