《測量滑輪組的機械效率》實驗教學的幾點嘗試

陳平

【摘要】 ?使用各種機械做功時，不可避免的要做額外功，人們總是希望額外功越少越好，通過前面的學習，學生對機械效率已經有了一定的認識基礎，為了學生更加直觀的認識機械效率，教材設置了測量滑輪組的機械效率這個實驗。為了讓學生更加充分的認識機械效率，對本節實驗課，筆者嘗試做了如下調整。

【關鍵詞】 ?實驗教學 嘗試

【中圖分類號】 ?G633.6 ?? ? ? ? ?【文獻標識碼】 ?A?【文章編號】 ?1992-7711（2019）12-162-01

一、教學目的

教材原有的教學目的：

1.引導學生組裝滑輪組并測量滑輪組的機械效率，培養學生的動手實驗的能力。

新增加教學目的：

2.引導學生進行大膽猜測和實驗設計驗證。

3.引導學生根據實驗方案設計實驗表格。

4.引導學生分析實驗數據，得出結論。

二、大膽提問和猜測

問題1：如何測量滑輪組的機械效率？

實驗原理：（一般指公式） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? .

有用功和總功如何測量？需要用到什么實驗器材？

問題2：機械效率的影響因素有哪些？

大膽猜測：1可能與物體重力有關;2 可能與繩子段數有關;

3可能與滑輪重力有關;4可能與上升高度有關;

5可能與上升速度有關……

三、設計實驗方案和實驗表格

實驗方法：控制變量法

表格設計：學生小組討論得出表格設計，老師展示并點評，確定方案。

四、進行實驗，記錄數據

老師巡視，發現如下問題及時糾正。

1.學生操作時繩子滑出滑輪槽外面，還在測量F.

2.操作時把物體靜止在空中時讀數，忽略了滑動摩擦力的影響。

3.學生沒有勻速拉動，拉力讀數不穩定。

4.學生拉動物體時，幾條繩子擰在不同平面上。

5.彈簧拉桿和繩子不在一條線上。

6.彈簧測力計有損壞，或者指針未調零就進行使用。

導致出現拉力讀數不準，或者計算出的有用功大于總功，我們老師要及時引導學生分析出現問題的原因并進行校正。否則錯誤的操作影響后面整個實驗進展，得不到正確的數據，更得不到正確的結論，讓學生陷入迷茫。

五、分析數據，得出結論

展示學生手中的數據，可以得到以下結論。

1.比較1、2或者3、4可以得出：繩子段數相同時，提升的的物體重力越大，機械效率越高。

2.比較1、3或者2、4可以得出：繩子段數改變時，提升相同的物體，機械效率不變。既是同一滑輪組機械效率和繩子段數無關。

這里的第一次和第二次完成實際就已經完成教材原有目標，引導學生增加了3和4，研究了機械效率和繩子段數的關系。

到這里，學生完成了猜測1和猜測2的驗證，為了讓學生更直觀的理解機械效率的影響因素和無關因素，我讓學生根據自己的猜測設計實驗記錄數據進行分析比較得出結論。學生進行了如下操作。

拓展1，改變動滑輪個數，從原來1定1動變成1定2動，繞成三段繩子，分別掛上一個鉤碼和兩個鉤碼，勻速提升10cm，完成實驗和記錄，與1、2次實驗進行比較分析，驗證機械效率和動滑輪重力的關系。

拓展2，改變定滑輪個數，從原來1定1動變成2定1動，同拓展1一樣操作，與1、2次實驗進行比較分析，驗證機械效率和定滑輪的關系。

拓展3，在拓展2的基礎上，改變提升物體的高度，觀察拉力得變化，發現拉力不變，說明機械效率與提升物體的高度無關。

拓展4，在拓展2的基礎上，改變提升物體的速度，觀察拉力的變化，發現拉力也不變，說明機械效率與提升物體的速度無關。

六、總結實驗數據，得出結論

這個實驗中多次進行實驗，是為了得到普遍規律，避免偶然性。

通過上述實驗，可以得到以下結論：

影響機械效率的因素有：1物體重力2動滑輪重力。

機械效率的無關因素有：1定滑輪重力2繩子段數3提升物體的高度4提升物體的速度

補充分析，實際生活中，繩子自身的重力和繩子與滑輪之間的摩擦力也會影響機械效率。實驗室因為用的是輕質細繩，所以影響不明顯。所以在忽略繩子重力和摩擦力的情況下，額外功部分就只有克服動滑輪的重力做功。

七、課堂練習，及時反饋

精心設計習題，針對重難點和易錯點，可以及時反饋學生所學知識，鞏固強化對本節知識的理解。當堂讓學生完成了下列兩題。

1.下圖是四種不同的裝置，將同一貨物勻速提升到同一高度，若每只滑輪質量均相同，不計繩重和摩擦，機械效率最高的是？（ ? ）

點撥：根據實驗可以知道，不計繩重和摩擦時，額外功部分只有克服動滑輪的重力做功。

2.在“探究哪些因素影響滑輪組的機械效率”的實驗中，（1）實驗原理是__________

（2）實驗器材除鉤碼、鐵架臺、細線還需要______、________。

（3）通過實驗發現，不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，機械效率越______;

（4）要研究滑輪組機械效率高低是否與物體提升高度有關，應該選用______（填“同一”或“不同”）滑輪組，提升_______（填“相同”或“不同”）的高度去研究。

點撥：（1）實驗原理通常用公式表示。（2）根據原理得到所需要測出的物理量和用到的物理器材。（3）考察了學生分析數據得出結論的能力。（4）考察了學生設計實驗的能力。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]《教師教學用書》，人民教育出版社，ISBN ?978-7-107-31323-3.

[2]《深圳市初中學業水平考試說明》，廣東人民出版社.ISBN 978-7-218-12690-6.

[3]《中學物理教學的理論與實踐》，中南大學出版社.夏孝祥，ISBN 978-7-81105-644-0.