機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)探究教例
【進(jìn)入情境 觀察思考】創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境：（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)并觀察思考）請(qǐng)利用所給定的滑輪組，進(jìn)一步驗(yàn)證功的原理。（裝置之一如右圖）說(shuō)明：這一裝置與一般的實(shí)際應(yīng)用的滑輪組的裝置非常類(lèi)似，所以在現(xiàn)實(shí)生活中具體普遍意義。在這一實(shí)驗(yàn)在，實(shí)驗(yàn)的操作及設(shè)計(jì)問(wèn)題在功的原理那一節(jié)已經(jīng)完成了，相信學(xué)生能夠非常順利地完全這一實(shí)驗(yàn)。但很明顯，這個(gè)實(shí)驗(yàn)存在額外功的問(wèn)題，也就是說(shuō)這一機(jī)械有機(jī)械效率的問(wèn)題。這才是創(chuàng)設(shè)這一實(shí)驗(yàn)情境的最終目標(biāo)所在。【確定矛盾 提出問(wèn)題】1.比較外力對(duì)機(jī)械所做的功與機(jī)械克服阻力所做的功的大小。說(shuō)明：這是特別提請(qǐng)學(xué)生注意的是：很多學(xué)生把機(jī)械克服阻力所做的功與機(jī)械克服重物所做的功相混淆。這是一個(gè)概念性的理解問(wèn)題。所以嚴(yán)格地講，上述的這一問(wèn)題是上述實(shí)驗(yàn)所沒(méi)辦法解決的。所以這給學(xué)生留下一個(gè)強(qiáng)烈的思維矛盾。2.比較外力對(duì)機(jī)械所做的功與機(jī)械克服重物重力所做的功的大小。（實(shí)驗(yàn)結(jié)果：外力對(duì)機(jī)械所做的功大于機(jī)械克服物重所做的功）3.得出上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你有什么認(rèn)識(shí)？（可能這時(shí)學(xué)生的感想和不同意見(jiàn)很多，但教師應(yīng)把他歸納到下面這一點(diǎn)上）（外力直接對(duì)物體所做的功比利用機(jī)械時(shí)外力對(duì)機(jī)械所做的功要小）說(shuō)明：這時(shí)的學(xué)生的思維矛盾更加激化了：既然使用機(jī)械反而費(fèi)功，為什么在生產(chǎn)與生活中還要不斷地大量使用機(jī)械呢？學(xué)生的這種“使用機(jī)械就能達(dá)到省功目的的”日常生活錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)經(jīng)常在學(xué)生的思維在作怪，這也是學(xué)生的思維產(chǎn)生矛盾與激化的原因所在。讓學(xué)生明白：使用任何一種機(jī)械都不能省功（就是自然界中的普遍規(guī)律——功的原理決定的）。4.幾個(gè)概念的界定： （1）機(jī)械克服有用阻力所做的功叫有用功，用w有表示。（學(xué)生舉例：如上述實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械克服重物做的功）（2）外力對(duì)機(jī)械所做的功叫總功，用w總表示。（學(xué)生舉例：如上述實(shí)驗(yàn)中的手拉繩子所做的功）5.提出問(wèn)題：對(duì)于機(jī)械來(lái)說(shuō)，有用功在總功中的比例具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。（提出機(jī)械效率的概念）說(shuō)明：這一個(gè)環(huán)節(jié)的最終目的不是要得到什么規(guī)律，只不過(guò)讓學(xué)生學(xué)會(huì)探究機(jī)械效率在機(jī)械使用過(guò)程中的作用罷了。【全面分析 確定假說(shuō)】 不必須確定假說(shuō)【制定計(jì)劃 實(shí)驗(yàn)研究】1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?duì)于同一機(jī)械對(duì)不同物體做功時(shí)的機(jī)械效率探究和不同機(jī)械對(duì)同一物體做功的探究。說(shuō)明：這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程的提出就是為了進(jìn)一步探究機(jī)械效率在機(jī)械使用過(guò)程中的應(yīng)用，故要求學(xué)生進(jìn)一步探究同一機(jī)械在不同情況下的機(jī)械效率及同一物體被不同機(jī)械做功的機(jī)械效率問(wèn)題。2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析： （1）研究機(jī)械效率問(wèn)題無(wú)非是知道有用功與總功的比值問(wèn)題； （2）同一個(gè)重物被不同的機(jī)械做功（可以是同一滑輪組，但繩子繞法不同）；同一機(jī)械對(duì)不同的重物做功。3.四個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的裝置如右圖所示： 說(shuō)明：對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)蘊(yùn)藏著非常嚴(yán)密的邏輯思維與有創(chuàng)造性的發(fā)散思維，述的四個(gè)實(shí)驗(yàn)可以要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)，以可以在教師所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的初步框架中讓學(xué)生完成。具體所要求的難度大小由學(xué)生的具體程度而定，不強(qiáng)求統(tǒng)一。上述的四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)可以是多樣性的，不要拘泥于一種形式。最具體說(shuō)服力的是各種各樣的形式都有涉及到。4.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)