陳擁軍

【摘要】探究性試驗(yàn)教學(xué)真正體現(xiàn)物理教學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生能力的重要手段，本文以點(diǎn)帶面從探究影響滑輪組機(jī)械效率因素入手，對在探究實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題提出一些看法，為今后中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)指明方向。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)思想 教學(xué)設(shè)計(jì) 驗(yàn)證猜想 知識反饋 設(shè)計(jì)總結(jié)。

1.設(shè)計(jì)思想

本教學(xué)設(shè)計(jì)首先從影響滑輪組機(jī)械效率注意事項(xiàng)入手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并在此過程中理解實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的作用，通過分析、觀察、測量、比較、收集證據(jù)，作出解釋，然后提出新的課題--如何提高機(jī)械效率，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用，解決實(shí)際問題，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，培養(yǎng)了學(xué)生的探究意識，激發(fā)了他們的創(chuàng)新能力。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)

總是小于1。那么產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？

是測量錯(cuò)誤還是測量誤差？學(xué)生討論：有些學(xué)生認(rèn)為

是讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的測量誤差。帶著這個(gè)想法重新回到 （1）

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所測機(jī)械效率還是大于100%。那么是不是測量錯(cuò)誤呢？測量錯(cuò)誤又是怎樣產(chǎn)生的呢？

演示：老師將如圖A所示的彈簧秤倒立過來如圖B所示，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了什么？答：發(fā)現(xiàn)彈簧縮短了，那么彈簧縮短的原因是什么？

學(xué)生提問：既然當(dāng)彈簧秤向下拉時(shí)由于彈簧及掛鉤自重影響

滑輪組機(jī)械效率的測量，為了避免由于彈簧自重而帶來的測量錯(cuò)

誤，我們應(yīng)將彈簧秤向上拉。隨后實(shí)驗(yàn)小組利用如圖（2）所示

通過數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)小組使用同一滑輪組而且鉤碼重，物體被提升高度均等的情況下為什么機(jī)械效率不同呢？

探究二：拉力的方向?qū)喗M機(jī)械效率的影響

通過（1）（2）兩次數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，拉力F的大小不同，自由端移動(dòng)的距離不同，為什么不同？讓學(xué)生帶著這個(gè)問題重新回到實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

在做第一次和第二次實(shí)驗(yàn)過程中拉力的方向不同，第一次

使拉力的方向豎直向上，第二次拉力方向與豎直方向成一

定角度如下圖C、D所示：

那么拉力的方向不同會導(dǎo)致什么不同呢？學(xué)生猜想：動(dòng)力臂與阻力臂的比值不同。驗(yàn)證猜想，如下圖所示當(dāng)拉力方向分別與豎直方向成00、300、450、600角的情況下此時(shí)動(dòng)力臂分別是阻力臂的2倍 倍、 倍、1倍。

根據(jù)杠桿的

平衡條件：動(dòng)力

×動(dòng)力臂=阻力

×阻力臂可知當(dāng)

拉力方向與豎直

方向成300、450、600角時(shí)拉力F分別為物重的 、 、1倍，因此當(dāng)豎直向上拉時(shí)拉力F= （G+G輪）/2（忽略磨擦阻力）當(dāng)斜向上拉時(shí)，拉力F的大小大于（G+G輪）/2，而且發(fā)現(xiàn)繩子自由端移動(dòng)的距離并不等于重物上升高度的2倍而是大于2倍，因此，根據(jù)公式W總=F·S可知，W總隨著α角的增大而增大，故在測量如圖（C）所示滑輪組機(jī)械效率時(shí)拉力方向始終豎直向上且必須是勻速的。

通過利用上述兩種滑輪組的機(jī)械效率測定發(fā)現(xiàn)當(dāng)拉線從定滑輪出時(shí)應(yīng)考慮彈簧及掛鉤的自重，當(dāng)拉線從動(dòng)滑輪出時(shí)應(yīng)注意拉力的方向和速度。

過渡：請看插圖用一個(gè)重為1000N的大型動(dòng)滑輪提升一個(gè)重量為10N的箱子，求該滑輪組的機(jī)械效率為多少？（g=10N/kg）

想一想：你是否愿意利用該動(dòng)滑輪來提升較輕的物體，學(xué)生回答：不。因?yàn)闄C(jī)械效率低，那么如何提高機(jī)械效率呢？學(xué)生討論分析得出要提高機(jī)械效率應(yīng)盡可能減少滑輪自重，盡可能減少各種摩擦阻力，那么同學(xué)們的討論結(jié)果是否正確呢？

探究三：探究滑輪自重對機(jī)械效率的影響？

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析滑輪自重確實(shí)是影響機(jī)械效率的一個(gè)因素，因此提高機(jī)械效率就必須減輕滑輪自重，我們知道滑輪自重不可能無限減小，那么提高機(jī)械效率是否還有其它途徑呢？

探究四：探究被提升物體重量對機(jī)械效率的影響。

實(shí)驗(yàn)小組用同一滑輪組提升重量不同的物體分別測定滑輪組的機(jī)械效率數(shù)據(jù)列表如下：

通過數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)小組利用同一滑輪組提升重量不同的物體時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率也不同，且機(jī)械效率隨著提升物體重量的增加而增加，因此增加提升物體重量同樣也是提高機(jī)械效率的途徑。

教師對機(jī)械效率進(jìn)行理論分析：

3.知識反饋：

某同學(xué)利用三種不同的滑輪組來提升重量不

同的物體時(shí)，測得物重與機(jī)械效率的關(guān)系如

下圖所示，那么從G-？圖像中可獲取哪些信息？

答：1、從a、b、c三條曲線可知滑輪組的機(jī)械效率是隨著重物的增加而增加，在同一滑輪組中W額不變，增加W有從而提高機(jī)械效率。

2、a、b、c三條曲線均無限接近100%，說明使用滑輪組由于W額的存在？永遠(yuǎn)不會等于1，即？<1。

3、從圖像可知在W有（即提升重物G）相同時(shí)，使用a曲線對應(yīng)的滑輪組提升物體時(shí)W額最少，而使用C曲線對應(yīng)的滑輪組提升物體時(shí)W額最多，因此我們在生活中應(yīng)選擇a曲線所對應(yīng)的滑輪組。

4.設(shè)計(jì)總結(jié)

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)從生活走向物理，從物理走向生活，讓學(xué)生感到知識就在身邊，身邊蘊(yùn)藏知識，設(shè)計(jì)中尤其注重讓學(xué)生體驗(yàn)經(jīng)歷探究的過程，引導(dǎo)學(xué)生對機(jī)械效率的探究，學(xué)生通過自己的實(shí)驗(yàn)探究，不但加深了機(jī)械效率概念的理解，而且對"效率"概念有進(jìn)一步的認(rèn)識，因?yàn)樵谖覀兩a(chǎn)、生活中處處講效率，處處要提高效率，帶著效率的思考離開課堂，走向更大的思維空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書九年級《物理》人民教育出版社