1、第十一章 簡單機械和功 教材分析一、本章地位和作用本章在“機械運動”、“力與運動”等力學重要知識的基礎上拓展和提高，將進一步學習“簡單機械和功”的一系列知識，教材的編排體現了課程標準中科學內容的三大主題物質、運動和相互作用、能量之間的密切聯系，為學習功和能的關系各種能量間的相互轉化等知識起到承上啟下的作用。章導圖中從吃飯用的筷子到航天飛機上的機械臂，從生活中最簡單的工具到最現代的高科技設備，巨大的差別中隱含著相同之處人手臂的延伸，為學生提供了寬廣的人文背景，對進一步激發學生學習興趣，樹立科學的世界觀，聯系生活生產實際、，形成可持續發展的意識起著極大的推動作用。二、章課程目標1、 通過實驗探究，

2、學會使用簡單機械改變力的大小和方向。2、 知道機械功的概念。能用生活、生產中的實例解釋機械功的含義。3、 結合實例理解功率的概念。了解功率在實際中的應用。4、 理解機械效率。5、 了解機械使用的歷史發展過程。認識機械的使用對社會發展的作用。三、知識結構 省力杠桿簡 杠桿 杠桿平衡條件費力杠桿單 等臂杠桿機 滑輪（變形杠桿）定滑輪（特點、實質）滑輪組杠桿原理械 動滑輪（特點、實質） 輪軸（變形杠桿） 斜面 功的原理 做功的多少W 定義、公式、單位 兩個必要因素 做功的快慢P 定義、公式、單位功 物理意義 定義、公式 做功的效率有用功、總功、額外功 物理意義新舊教材對比：從內容看，新教材包含了原教

3、材中第十二章、第十八章絕大部分內容，原18.5機械能現被編入新教材第十二章中，同時，新教材又以“生活、物理、社會”欄目呈現了原來選學內容：輪軸和不學內容：斜面，并增加了綜合實踐活動。新教材的上述改動和變化有如下優點：1、 更突出能量的地位，更便于學生分析、比較學習各種能量間的相互轉化和聯系。2、 拓展了簡單機械的知識面，使之更接近生活實際。（因為生產、生活中輪軸、斜面的應用同樣非常廣泛）3、 有助于學生系統學習機械與功的知識，減少不必要的重復勞動和課時浪費。從學生學習方式看，新教材注重學生探究能力的培養，從開始的“拔圖釘活動”到最后的“設計制作組合機械模型”，始終突出科學探究的學習方式，讓學生

4、經歷探究過程，發現、解決問題，在“做中學”，在合作交流中提高，體現了學生的主體作用，突現有意義的建構。四、課時建議一、 杠桿 23課時二、 滑輪 2 課時三、 功 1 課時四、 功率 1 課時五、 機械效率 12課時綜合實踐活動 2 課時復習 1課時機動 1課時五、教材說明和教學建議一、杠桿教學目標：1、 知道什么是杠桿，能從常見的工具中辨認出杠桿。2、 理解力臂的概念，會畫杠桿的力臂。3、 理解杠桿的平衡條件，能通過實驗探究總結出杠桿的平衡條件，會用杠桿的平衡條件解題。4、 了解杠桿的應用，能對杠桿進行分類，并了解分類原則。5、 結合我國古代勞動人民對杠桿的研究和應用介紹，滲透愛國主義思想教

5、育。教材說明：杠桿是生活中常見的簡單機械，本節內容從學生身邊熟悉的物體入手，探究并認識其物理規律，并對“力和運動”的知識加深和拓展，從物體平動時力的作用效果與力的三要素有關，發展到物體轉動時力的作用效果不僅與力的三要素有關還與力臂有關，從二力平衡條件發展到杠桿平衡條件，層層遞進，符合新課程理念和學生認知規律。教學建議：（一）課題引入可從展示生活中的勞動工具和各種較復雜機械、裝置的圖片資料入手，創設情景，使學生了解無論多么復雜的機械都是由一種或多種簡單機械組合而成。（二）關于活動11.1拔圖釘要讓學生親身體驗使用工具時更方便、更省力，從而引入杠桿，并以用螺絲刀撬圖釘為例，讓學生仔細觀察螺絲刀作為

6、杠桿使用時的特點，從而歸納出杠桿的定義，并由此自然過度到杠桿五要素的介紹。（為便于觀察，最好采用分組實驗，木板密度要大，此外還可增加演示：木版上釘鐵釘，螺絲刀不易撬出，要用羊角錘拔）除課本上介紹外，要啟發、組織學生尋找更多的生活中杠桿實例，學會找支點、動力、阻力等，使學生能識別杠桿。（教師也應參與其中，提供一些資料供學生分析，如雅典奧運主火炬緩緩升起等）（三）關于力臂教材中對如何找力臂這一難點未作具體說明，建議要指導學生從上述各實例中找出動力臂、阻力臂，多加練習，使之理解力臂的概念，掌握力臂的畫法（三步：1、找支點位置；2、畫力的作用線；3、過支點作力的作用線的垂線），教師作圖示范時要強調正確

7、、規范，這對“探究杠桿平衡條件”和了解杠桿種類及應用是必不可少的重要基礎。（四）關于活動11.2探究杠桿的平衡條件活動前的“做一做”：體會杠桿的平衡（即杠桿的靜止）中，教師必須引導作圖分析：杠桿在任意位置的平衡與杠桿水平平衡的區別，使學生明白：杠桿水平平衡時力臂的測量將更方便，也同時明白了實驗前杠桿水平調節的重要性和必要性。活動的展開：組織學生認真閱讀課文，明確：（1）實驗步驟（2）注意事項（彈簧測力計應豎直向下拉等）（3）探究方法控制變量法（在F1、L1、F2、L2四個量中，先使某兩個量保持不變，研究另兩個量間的變化關系）。 活動后對實驗數據的分析應由學生自主進行，最終的結論教材中已有陳述，

8、但學生實驗數據中F1·L1與F2·L2可能不等教師應幫助分析原因，并告知：一個普遍的結論并不是簡單地由某一次實驗得出的，而是經過科學家更多的實驗和研究得到的。例題“用彈簧測力計稱大象體重”和阿基米德撬地球的故事，一方面讓學生練習用杠桿平衡條件解題，有解題示范性；另一方面加深了對力和力臂的關系的理解，更激發了學生學習杠桿應用知識的愿望。（五）關于杠桿的應用教師可組織學生用表格形式將各類杠桿的圖示、特點、實例等羅列分析，便于學生掌握。從各類杠桿都有廣泛應用的事實中教師可引導學生去發現“省力杠桿費距離，費力杠桿省距離”這一道理，為后面學習功的知識埋下伏筆；同時進一步了解怎樣使用杠

9、桿更為合理，并用來解決一些實際問題（如：用剪刀剪物體時，物體放在什么位置可更省力些？）對“生活·物理·社會”和“信息快遞”中介紹的古今中外杠桿應用和研究實例，在組織學生閱讀和分析的基礎上，對“人體中的杠桿”可做適當補充介紹，而“生活中的剪刀”還可讓學生作一些調查，還有哪些剪刀，各有什么特點等，使學生了解杠桿對人類生產、生活帶來的幫助和對社會發展所起的積極作用。WWW中：3、小制作：蠟燭蹺蹺板 非常有趣，課后完成，下次課上演示交流，并解釋原因。（隨著蠟油的減少，兩邊力和力臂的乘積不再相等）二、滑輪教學目標：1、 認識定滑輪和動滑輪，能用杠桿原理解釋定滑輪和動滑輪的特點。2、

10、通過探究知道定滑輪、動滑輪和滑輪組的作用，能根據滑輪組的構成方式判斷省力情況。3、 能識別生活和生產中常見的滑輪，能根據要求組裝簡單的滑輪組。教材說明：滑輪是生產、生活中普遍使用的簡單機械之一，是杠桿的變形，也是本節研究的重點。而“生活·物理·社會”欄目中還介紹了輪軸和斜面，對簡單機械的知識進行了擴充，同時也為下一節“功”的學習做一定的鋪墊。教學建議：（一）關于活動11.3如何把木料運上樓教材創設了問題情景，讓學生思考解決，這是開放性活動，學生會提出多種不同的解決方法，只要合理都應給予肯定。因為其中既有生活經驗，又有前面知識的運用，更意味著創新。讓學生自主選擇器材用實驗模擬

11、運木料上樓，當學生利用滑輪來提升重物時，課題也就自然引入，滑輪的兩種使用方法也自然出現了。（過去也常采用如下方法引入課題：杠桿提升重物的高度有限（課件演示），引入可連續轉動的杠桿滑輪）（二）關于活動11.4探究使用定滑輪和動滑輪的特點在前面活動時應引導學生注意觀察滑輪在不同使用方法中轉軸位置的變化，明確“定”、“動”兩字的含義，同時進一步提出問題：定滑輪和動滑輪各有什么特點？從而引發進一步的探究欲望。教材安排的探究內容主要是兩種滑輪在鉤碼保持平衡時是否省力的問題，探究前仍可先讓學生猜測：拉力F與鉤碼重G的大小關系如何？當G改變時，F是否變化？當G不變時，F的方向改變，F的大小是否變化？再用實驗

12、來驗證，從而得出結論。可利用圖、表（課件）的形式對定滑輪、動滑輪的特點進行對比和小結。在實驗基礎上要充分利用“讀一讀”內容，引導學生進行必要的理性思考：為什么定滑輪不省力，而動滑輪能省力呢？讓學生找出定滑輪、動滑輪的支點、動力臂、阻力臂，利用杠桿平衡條件分析得到滑輪的杠桿實質，認識到滑輪的工作原理杠桿原理。動滑輪的支點在分析時學生易出錯，可設法化解，如：推圓輪（圓柱）上臺階，找出圓輪繞著轉動的點不在圓心而在輪邊緣。（三）關于滑輪組教材中呈現內容不多，但其實際使用較多，因此要作適當的補充。可組織學生繼續活動：如組裝一個最簡單的滑輪組（一定一動），兩種方法提升相同的重物，雖然滑輪個數相同，觀察一下

13、拉力方向是否相同？測一下拉力大小是否相同？并引導分析拉力F與物重G的比值與繩子股數的關系，由此了解滑輪組既能省力，又能改變力的方向，且它的省力情況不是由滑輪個數決定，而是由承擔動滑輪繩子的股數決定的。若不計摩擦，再導出公式F=1/nG總=1/n（G物+G動）注意，n取整數。畫滑輪組的示意圖也是本節的一個難點，教師在示范作圖時，可組織學生先參照實驗裝置，從模仿、摸索規律到能自己設計制圖，要有一個循序漸進的過程。（四）關于輪軸和斜面在“生活·物理·社會” 中，對輪軸的工作原理有較詳細的介紹，生活中有許多輪軸應用實例，要啟發學生尋找，如，用螺絲刀擰螺絲時就是輪軸；教師也可用課件展

14、示搜集到的資料，而使用輪軸一般是為了省力，但也有為了省距離，如：測距離使用的皮卷尺用完后收起來，此時動力作用在軸上。而斜面也是一種簡單機械，教材中只提到“將輪椅沿斜面推上去比垂直提上去要省力”，至于為什么能省力，此處留下了懸念，為下一節“探究斜面”創設了問題情景，教師不必在此多花時間。“生活、物理、社會”中的內容，可向學生作適當介紹。WWW中：2 可在棒上加套管，效果更好。 3 可結合綜合實踐活動（校本課程開發）做調查研究：自行車上的簡單機械物理知識其它知識，適當的時候交流成果。三、功教學目標：1、 知道做機械功的兩個要素。通過探究知道機械功的物理意義、公式及單位，了解1J的功大約有多大。2、

15、 理解功的計算公式，會用功的計算公式解題。3、 能用生活中的實例解釋機械功的含義。4、教材說明：“功”是本章重點教學內容之一，在本章起承前啟后的作用。而功的概念比較復雜、抽象，故也是初中物理學習過程中的一個難點。教材從“探究斜面”入手，讓學生體會力與距離的關系，從具體實例到抽象得出功的概念，學生易于接受和理解。教學建議：（一）課題引入從簡單機械入手，利用學生的前知識：省力的機械費距離，費力的機械省距離，學生自然會提問：有沒有既省力又省距離的機械呢？（二）關于活動11.5探究斜面利用斜面探究，比杠桿、滑輪簡單易行，但方法類似，教師要幫助學生形成方法，培養能力。探究前應明白：1、不用機械直接把重為

16、G的物體勻速舉高h時所用的力和物體移動的距離；2、利用斜面將同一重物提升同樣高時所用的力F和物體移動的距離。學生測出拉力F、小車和鉤碼重G、小車通過的距離S和上升的高度h時，教師應強調客觀、真實。通過活動，學生既親自體會到斜面能省力這一事實，又獲得了“斜面為什么能省力”的道理，沒有既省力又省距離的機械，這就是機械的黃金定律功的原理。對此，教材中雖未冠之以名，卻已滲透在活動思維的發展過程中。此時教師引導學生自主意識：力與物體在力的方向上的乘積是一個有物理意義的量，物理學中稱為“功”，使學生完成有意義的概念構建，這樣得出功的概念顯得非常自然，學生易于接受。（三）關于公式W=F·S的理解要

17、正確計算功的大小，首先應明確力是否做功。公式中F、S即為功的兩個必要條件。初學功的知識時，學生常對“做功”與“做工”、“工作”等概念發生混淆，關鍵是對功的兩個必要條件認識不清，教師應多舉例讓學生分析、對比和討論，使學生明確物理學中的“做功”是指符合一定條件的物理過程，不是一般意義上的勞動和日常實踐活動，可利用圖1130的實例或補充事例，如：叉車舉起貨物、直升機救助遇險人員、推而不動、搬而不起等讓學生分析是否有力在做功？更可讓學生自舉事例自主辨析，從而加深對功的概念的理解。值得一提的是：公式中S表示受力物體沿該力方向移動的距離，有時跟物體實際移動距離不一致，可舉例加以說明。（如平拋物體下落過程中

18、重力做功，S應為豎直下落距離）對例題中F=G作適當分析和理解，對“信息庫”中“焦耳”可在介紹功的單位時組織閱讀，激勵學生發奮學習，刻苦鉆研。四、功率教學目標：1、 知道功率的概念和功率的物理意義。2、 能通過實例作圖等方式來描述功率。3、 知道功率的公式、單位，能用公式計算功率。4、 能自己設計實驗測量功率。教材說明：教材利用物理學中常用的一種研究方法類比法，將速度與功率進行比較，引出功率的概念，導出功率的公式，學生簡單易學。教材中介紹了一些物體的功率，使學生能對生活實例進行觀察、分析，更好地理解功率的概念。教學建議：（一）課題引入可創設如下情景：夏天天氣炎熱，人們在購買空調時是怎樣來判斷空調

19、致冷能力的？（學生答：看“匹”數大小，匹數越大，制冷能力越強），那么，“1. 5匹”指的又是什么呢？學習了“功率”的知識就會明白。問題來源于生活，在“生活·物理·社會”欄目中又能得到解決。（二）關于功率的概念教材中是以小明用走和跑兩種方式登上同樣高的五樓，克服自身體重做功的快慢程度不同為例來引出功率概念的，但兩種情況下做功相同這一問題建議讓學生自己分析得出，以便使學生能正確區分“做功多少”與“做功快慢”是完全不同的兩個概念。與比較物體運動快慢的方法進行類比時，可引導學生思考：有哪些方法可以比較做功的快慢？（如：做相同的功比時間和相同時間比做功的多少）物理學中用后一種方法比較

20、做功快慢，從而得出功率的定義，導出公式和單位，并可借圖1133小明上樓的實例補充一些適當的條件算一算不同方式登樓時的功率，為后面的活動：估測人的功率 打下基礎。同時，結合圖1135對一些物體的功率進行比較達到進一步理解功率物理意義的目的。（三）關于活動11.6估測人的功率 教材將物理與現代生活中的健身運動緊密聯系起來，體現了以人為本、關注健康的全新理念。課內應組織學生落實“議一議”中要明確的內容，做好活動方案的制訂、設計等準備工作，而“做一做”實際測定工作只需利用課余或活動課2人一組配合完成。通過活動解釋健身教練能通過變化音樂節奏來控制學員運動量的道理，又可使學生進一步了解功率在實際中的應用。

21、 可讓學生介紹瓦特的事跡，學生對此并不陌生。五、機械效率教學目標：1、 通過探究動滑輪，知道有用功、總功、額外功及它們之間的關系。2、 理解機械效率的概念。知道機械效率的計算公式，會計算某種簡單機械的機械效率。3、 知道機械效率的物理意義，知道實際的機械效率不可能是100。4、 能設計實驗，測定某種簡單機械的機械效率。5、 知道提高機械效率的實際意義和方法，有合理改進機械、提高效率的意識，從而增強將科學服務于人類的責任感。教材說明：機械效率與我們的生活息息相關，有必要讓學生去探究、理解，但它又是本章的教學難點，內容抽象，是用兩個功的比值來定義該物理量，學生較難把握。為突破這一難點，可通過回顧“

22、小明利用動滑輪運木料上樓”的過程 提出問題：手的拉力對誰做功？重物升高時誰對它做功？為后面引出有用功、總功的概念做好鋪墊，進而提出這兩個功是否相等的新問題，引發再探動滑輪的活動，讓學生親自體會什么是有用功、什么是總功，并以實驗事實為依據，通過分析、比較，認識機械效率的物理意義，找出提高機械效率的方法，將效率問題延伸到生活的方方面面。教學建議：（一）關于活動11.7再探動滑輪實驗前要明確的注意點：1、 彈簧測力計應勻速緩緩向上拉2、 如何正確測出鉤碼上升高度h和手移動距離S？教師應作適當指導：一把尺較難同時測出S和h，可只測h，再利用S=2h的關系求出S的數值3、 記錄表格的設計（兩力G、F，兩

23、距離h、S，兩功G·h、F·S）從實驗數據中分析介紹有用功、額外功、總功概念時，學生對總功、有用功往往區分不清，教師要幫助學生認識：完成工作目的：將重物舉高即機械（動滑輪）對重物做的功為有用功，而動力對機械（手拉動滑輪的繩）做的功（包括舉高重物、提升機械自身、克服摩擦做的功）為總功。活動后“想一想”問題的討論既能幫助認識總功、有用功、額外功的含義，又能分析額外功產生的原因，了解提高機械效率的措施。（二）對機械效率的認識導出機械效率概念后，讓學生計算實驗中動滑輪在不同情況下的機械效率，通過比較使學生明確：機械效率越大，說明有用功在總功中所占比例越大，這正為我們所需，在此基礎上

24、可進一步討論機械效率總小于1的道理，并啟發進一步思考：動滑輪的機械效率與哪些因素有關？由此組織討論機械效率與機械本身的關系（機械自重及摩擦等），有可能的話，再換一只不同重量的滑輪繼續探究，從而使學生知道：不同條件下同一機械的機械效率并不相等，而提升相同重物，不同機械的效率一般也不同。這樣對如何提高機械效率的問題就不難解決了（可以從增大有用功和減小額外功兩個角度去考慮）。在前面“探究斜面”實驗的基礎上完全可向學生介紹斜面的機械效率，了解利用斜面提升重物時的有用功、總功和額外功，但不必增加復雜的計算。特別注意：學生常將功率和效率混為一談，應在習題教學時讓學生加以辨析，使之明白兩者為完全不同的物理量

25、，功率大的機械效率不一定高，兩者間無因果關系。 綜合實踐活動：設計、制作一個簡單機械組合模型教學目標：1、 復習、鞏固本章的理論知識，了解簡單機械杠桿、滑輪、輪軸、斜面、螺旋等在生產、生活中的應用實例。2、 會根據不同簡單機械的特點，設計、制作一個簡單機械的組合模型，獲得親身參與實踐的體驗和經驗，培養創新意識、實踐能力和與他人團結協作的精神。3、 通過參與活動、評價項目、評價標準的制訂和實踐成果的交流，培養實事求是、客觀公正的科學態度，增強將科學服務與人類的意識。教材說明： 綜合實踐活動是以發展學生的綜合實踐能力、探究能力和創新能力為主的發展性課程，此處教材中首次出現，可與學科教學相結合，也可融入學校綜合實踐活動、研究性學習或科技小制作等活動中。本節內容是簡單機械知識的概括和總結，既要