滑轮小组复习教学计划_机械效率论文

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这是九年级物理《简单机械和功》一章的复习课,学生已经学完本章内容,并做过一章内容的综合复习卷。本节课,教师将归纳简单机械和功的基本概念,重点讲解学生解题过程中错误较多的问题。

教师先以提问的方式,让学生回忆有关简单机械和功的基本概念、公式,教师边与学生交流边将这些概念与公式进行板书。

提问有关滑轮组的概念时,教师在黑板上画出一个滑轮组(如图1)

教师:哪位同学能告诉我滑轮组所提物体向上移动距离h与被拉绳绳端移动距离s的关系?

学生:s=nh

教师:n是什么?在图中滑轮组n是多少?

学生:n是与动滑轮相连接的绳的段数。在图上滑轮组n等于3。

教师:很好。(将式子s=nh板书)

教师:那么,哪位同学能说说拉力F怎样计算?

图1

学生:物体的重力和动滑轮的重力。

教师:讲得很正确。

接下来教师又和学生一起复习了滑轮组的机械效率概念、公式,并讲解有关例题。

教师:我们来看这样一道题,有一辆汽车陷到泥坑里了,司机用滑轮组和周围的一棵大树把车拉出坑。在滑轮组上绕绳可以有两种绕法,同学们思考一下,哪一种绕绳法可以最省力?

教师:将图画在黑板上,(如图2所示)

图2

学生:方法二

教师:为什么?

学生:因为方法二中,与动滑轮连接的有三段绳子,而方法一中与动滑轮连接的只有两段绳子。与动滑轮连接的绳子段数越多就越省力。

教师:说得对。绳子段数越多就是n越大,而前述,因此F就越小,即越省力。

此时,一位学生举手要发言,老师请他站起来说。

学生:老师,既然与动滑轮连接的绳子段数越多就越省力,为什么不再往动滑轮上绕一圈,这样不是更省力吗?

教师愣住了,然后笑了起来。学生们没有笑,都在望着老师等着答案。

教师:那就不好拉了,你们想想绳子重绕在一起,不是拉不动了吗?

这段教学片段中反映的问题,似乎是教师没有能够有说服力地解释多往动滑轮绕绳子不可行的原因,其实教师从开始教学生认识和应用滑轮组时,就忽略了摩擦的因素。讨论拉力大小时,教师问的不是拉力大小和物体重力大小的关系,而是问拉力F怎么计算。学生的回答显然是教师前些课上教给方法。教师没有解释拉力为什么比还要大,其原因除了有动滑轮的重力,还有绳子重力和滑轮与轮轴之间的摩擦力,只有在不计绳子重力与摩擦的情况下,才可以用计算拉力F。这里,在教学中已经作为计算拉力的公式教给学生了。既然不必考虑摩擦力的影响,学生当然不会在意多绕绳子后摩擦力的作用会使滑轮组拉不动了。

摩擦因素什么时候从一些教师的滑轮组机械效率教学中隐退的,这已记不清了。在教滑轮机械效率的新授课上,教师在讲影响滑轮组机械效率因素时,会提到绳子重力和摩擦,但现在很少有滑轮组机械效率练习题中加上“不计绳重和摩擦”的字样,在教师意识里,不写这句话题目也默认,而学生则渐渐淡漠甚至没有了滑轮中的摩擦因素。笔者曾见到在物理教师办公室里,学生与老师为一道滑轮组计算题争论:

[题目]:用手将重力为G的物体提高h米,对物体做功为Gh,如果改用重力的动滑轮将物体提高h米,在力F作用下,提高物体时绳子端移动 s米。此时力F对物体做功为多少?F对动滑轮做功多少?

学生:老师,力F对物体做的功还是Gh,难道不对?

教师:当然对。

学生:那我哪里错了?你凭什么在我的作业本上打了叉。

教师:你的第二个问题答的不对,你写的是 Fs-Gh,应该是

学生:这不是一样吗?对动滑轮做的功就是额外功。

教师:不一样,额外功比大,包含。对额外功的贡献不仅是动滑轮重力,还有摩擦等其他因素。

这时另一位教师走过来:我认为学生答得对,初中阶段可以这样把额外功等同于对动滑轮做的功。

两位老师争论起来。

究竟在计算滑轮组机械效率时可不可以不计动滑轮重力以外的因素?以什么为准?许多教师在教学中是以中考题的模式与答题要求为准的。课后笔者与上课教师交流,他坦诚地说,我知道教给学生时没有很好解释应用条件,但在初中已经够了,这个式子考试很管用。应当承认在我们的滑轮机械效率考题中,对摩擦等因素的忽略,不仅造成试题的不严密,而且形成滑轮机械效率教学的不严密。例如2006年某市中考题:如图 3所示,用1.2N的拉力沿竖直方向匀速拉起重为2N的物体,……将物重由2N不断逐次增大,假设动滑轮始终能正常工作,此过程中,它的机械效率范围是____。

图3

题目的答案为83.3%≤η<100%。题目中没有说明不计摩擦和绳重,在阅卷中,笔者听到有教师认为根据极值的概念,答案中机械效率可以写成83.3%≤η< 100%,却没有人提出在物重增大的过程中摩擦增大带来的影响已经不容忽略。笔者认为由于滑轮摩擦因素复杂,有轮与绳的,有轮与轮轴的,且在重力增大一定时,摩擦产生的原因更为复杂,所以此题答案是不妥的。然而这样的试题、这样的教学似乎没有给物理教学带来什么不利,但是从以上的案例中,我们应该看到学生对滑轮机械效率的疑惑,应试的教学思想不仅影响了教师教学行为,也影响了教学的学科内容,对比生活、生产中的滑轮组,我们给了学生一个不真实的滑轮组。

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