探究影響滑車架機(jī)械效率的誘因陳擁軍【摘要】探究性試驗(yàn)教學(xué)真正彰顯數(shù)學(xué)教學(xué)思想，培養(yǎng)中學(xué)生能力的重要手段，本文以點(diǎn)帶面從探究影響滑車架機(jī)械效率誘因入手，對(duì)在探究實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題提出一些想法，為今后高中數(shù)學(xué)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)證推測(cè)知識(shí)反饋設(shè)計(jì)總結(jié)。1.設(shè)計(jì)思想本教學(xué)設(shè)計(jì)首先從影響滑車架機(jī)械效率注意事項(xiàng)入手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并在此過(guò)程中理解實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的作用，通過(guò)剖析、觀察、測(cè)量、比較、收集證據(jù)，做出解釋，之后提出新的課題--怎么提升機(jī)械效率，鼓勵(lì)中學(xué)生學(xué)因而用，解決實(shí)際問(wèn)題，讓中學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，培養(yǎng)了中學(xué)生的探究意識(shí)，迸發(fā)了她們的創(chuàng)新能力。2.教學(xué)設(shè)計(jì)總是大于1。這么形成這些現(xiàn)象的緣由是哪些？是檢測(cè)錯(cuò)誤還是檢測(cè)偏差？中學(xué)生討論：有些中學(xué)生覺(jué)得是讀數(shù)時(shí)形成的檢測(cè)偏差。帶著這個(gè)看法重新回到（1）實(shí)驗(yàn)發(fā)覺(jué)所測(cè)機(jī)械效率還是小于100%。這么是不是檢測(cè)錯(cuò)誤呢？檢測(cè)錯(cuò)誤又是如何形成的呢？演示：老師將如圖A所示的彈簧秤倒立過(guò)來(lái)如圖B所示滑輪組的機(jī)械效率例題，朋友們發(fā)覺(jué)了哪些？答：發(fā)覺(jué)彈簧減短了，這么彈簧減短的緣由是哪些？中學(xué)生提問(wèn)：既然當(dāng)彈簧秤向上拉時(shí)因?yàn)閺椈杉皰煦^自重影響滑車架機(jī)械效率的檢測(cè)，為了防止因?yàn)閺椈勺灾囟鴰?lái)的檢測(cè)錯(cuò)誤，我們應(yīng)將彈簧秤向下拉。
此后實(shí)驗(yàn)小組借助如圖（2）所示通過(guò)數(shù)據(jù)剖析實(shí)驗(yàn)小組使用同一滑車架并且鉤碼重，物體被提高高度均等的情況下為何機(jī)械效率不同呢？探究二：拉力的方向?qū)嚰軝C(jī)械效率的影響通過(guò)（1）（2）兩次數(shù)據(jù)比較發(fā)覺(jué)，拉力F的大小不同，自由端聯(lián)通的距離不同，為何不同？讓學(xué)生帶著這個(gè)問(wèn)題重新回到實(shí)驗(yàn)發(fā)覺(jué)在做第一次和第二次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拉力的方向不同，第一次使拉力的方向豎直向下，第二次拉力方向與豎直方向成一定角度如右圖C、D所示：這么拉力的方向不同會(huì)造成哪些不同呢？中學(xué)生推測(cè)：動(dòng)力臂與阻力臂的比值不同。驗(yàn)證推測(cè)，如右圖所示當(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按照杠桿的平衡條件：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，因而當(dāng)豎直向下拉時(shí)拉力F=（G+G輪）/2（忽視摩擦阻力）當(dāng)斜向下拉時(shí)，拉力F的大小小于（G+G輪）/2，但是發(fā)覺(jué)繩子自由端聯(lián)通的距離并不等于重物上升高度的2可知，W總隨著角的減小而減小，故在檢測(cè)如圖（C）所示滑車架機(jī)械效率時(shí)拉力方向一直豎直向下且必須是勻通過(guò)借助上述兩種滑車架的機(jī)械效率測(cè)定發(fā)覺(jué)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率。
過(guò)渡：請(qǐng)看插圖用一個(gè)重為1000N的小型動(dòng)滑輪提高一個(gè)重量為10N的袋子，求該滑車架的機(jī)械效率為多少？（g=10N/kg）想一想：你是否樂(lè)意借助該動(dòng)滑輪來(lái)提高較輕的物體，中學(xué)生回答：不。由于機(jī)械效率低，這么怎么提升機(jī)械效率呢？中學(xué)生討論剖析得出要提升機(jī)械效率應(yīng)盡可能降低滑輪自重，盡可能降低各類磨擦阻力，這么朋友們的討論結(jié)果是否正探究三：探究滑輪自重對(duì)機(jī)械效率的影響？通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)剖析滑輪自重確實(shí)是影響機(jī)械效率的一個(gè)誘因，因而增強(qiáng)機(jī)械效率就必須減少滑輪自重，我們曉得滑輪自重不可能無(wú)限增大，這么增強(qiáng)機(jī)械效率是否還有其它途徑呢？探究四：探究被提高物體重量對(duì)機(jī)械效率的影響。實(shí)驗(yàn)小組用同一滑車架提高重量不同的物體分別測(cè)定滑車架的機(jī)械效率數(shù)據(jù)列表如下：通過(guò)數(shù)據(jù)剖析：實(shí)驗(yàn)小組借助同一滑車架提高重量不同的物體時(shí)滑輪組的機(jī)械效率例題，滑車架的機(jī)械效率也不同，且機(jī)械效率隨著提高物體重量的降低而降低，因而降低提高物體重量同樣也是提升機(jī)械效率的途徑。班主任對(duì)機(jī)械效率進(jìn)行理論剖析：3.知識(shí)反饋：某同事借助三種不同的滑車架來(lái)提高重量不同的物體時(shí)，測(cè)得物重與機(jī)械效率的關(guān)系如右圖所示，這么從G-？圖象中可獲取什么信息？三條曲線可知滑車架的機(jī)械效率是隨著重物的降低而降低，在同一滑車架中W額不變，降低W有因而提升機(jī)械效率。
三條曲線均無(wú)限接近100%，說(shuō)明使用滑車架因?yàn)閃額的存在？永遠(yuǎn)不會(huì)等于1，即？1。3、從圖象可知在W有（即提高重物G）相同時(shí)，使用a曲線對(duì)應(yīng)的滑車架提高物體時(shí)W額最少，而使用C曲線對(duì)應(yīng)的滑車架提高物體時(shí)W額最多，因而我們?cè)谏钪袘?yīng)選擇a曲線所對(duì)應(yīng)的滑車架。4.設(shè)計(jì)總結(jié)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)從生活邁向數(shù)學(xué)，從數(shù)學(xué)邁向生活，讓中學(xué)生倍感知識(shí)就在身邊，身邊蘊(yùn)含知識(shí)，設(shè)計(jì)中尤其重視讓中學(xué)生體驗(yàn)經(jīng)歷探究的過(guò)程，引導(dǎo)中學(xué)生對(duì)機(jī)械效率的探究，中學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)驗(yàn)探究，不但加深了機(jī)械效率概念的理解，并且對(duì)"效率"概念有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，由于在我們生產(chǎn)、生活中處處講效率，處處要提升效率，帶著效率的思索離開課堂，邁向更大的思維空間。參考文獻(xiàn)義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書九年級(jí)《物理》人民教育出版社-全文完-
