1、 1 从简单到复杂，从复杂到简单 “综合实践活动设计、制作一个由简单机械组成的机械模型”教学设计 黄皓 一、教学目标 本节课的教学力求完成以下目标： 1、知识与技能：学生通过综合实践活动，能了解机械设计的原理：从简单到复杂，从 复杂到简单；会利用各种简单机械进行组合，解决一些实际问题。 2、过程与方法：学生通过本次活动，应学会如何进行物理综合实践活动。即如何分工 协作，课前准备什么，准备到什么程度，实践时要采集那些数据供课后分析，如何对活动进 行评价等。 3、情感态度与价值观：最大程度地激发学生学习物理的兴趣，增强他们学好物理的信 心，培养他们的科学素养。 二、实践重点和难点 重点：设计制作由
2、简单机械组成的机械模型的思路和方法。 教师在日常教学中，应有意识的教会学生先设计、再论证、后实践的一般方法，从而避 免盲动和浪费时间，提高实践活动的效率。 难点：在有限的时间内制作由简单机械组合成的机械模型并进行机械效率的测定。 用简单机械组合成完成某个具体任务往往有多种组合， 理论上它们都是可行的。 教 师事先不可能预知学生届时会选择哪种方案，因此课前需做大量准备工作以应对各种可 能发生的情况。机械效率的测定则涉及多个物理量测量的基本方法和能力，而这些初中 学生目前基本都不具备，因此实践失败的可能性较大。正因为此，很多一线教师对在课 上开展综合实践活动有畏难心理。 三、实践器材 1、各种生活
3、用品：细铁丝、硬板纸盒、饮料瓶盖等废旧品，钢丝钳、剪刀等各种 常用工具。（课前实践用） 2、实验室器材：500g 钩码 2 个、单联滑轮 2 个、双联滑轮 1 个、轮轴 1 个、40 厘米硬木杆 1 根、米尺 1 杆、30cm 塑料刻度尺 1 杆、长木板 1 块（垫高一端即为斜面）、 铁架台 1 个、细线若干。（课上实践用） 四、教学过程 表一：教学流程 流程 教师活动 教法 学生活动 活动目的 2 课 前 实 践 遵循自愿原则，学生每 6 到 8 人组成一个活动小组。 正式上课前 2 周，教师布置 学生制作由简单机械组成的 机械模型（模拟起重机、自 动舂米机、魔索等）。确定 评价项目和标准。
4、 1、 达到活动基本要求的 程度。 （主要评价项目） 2、模型设计的新颖性。 （重要评价项目） 3、模型制作的工艺水 平。 （次要评价项目，可不做 明确要求） 4、 模型的省力情况和机 械效率。 （次要评价项目，可 不做明确要求） 任务 驱动 法、 自主 学习 法 制定活动方案。 学生制作由简单机械组成 的机械模型（模拟起重机、自动 舂米机、魔索等）。 分层能力训练 通 过 制 作 过 程 体 验 如 何 由 简 单 机 械 组 成 机 械模型。无论 成 功 与 否 都 经 历 了 机 械 结 构 和 工 作 原 理 的 分 析 过程；初步尝 试 了 拟 订 实 践 活 动 的 计 划 和 实
5、 验 方 案。从而完成 了 相 应 的 知 识准备。 课 前 展 示 实物展示：设置展台， 展示学生自己制作的由简单 机械组成的机械模型。 多媒体展示：展示学生 自己制作的机械模型的照片 及制作过程中学生自己拍摄 的有纪念意义的照片或视 频。 （可做成 PPT 滚动播放） 直观 演示 法 学生回顾课堂中学过的简 单机械知识及自己动手制作过 程中心得体会。 形成性训练 利 用 学 生 亲 身 经 历 的 内 容 营 造 课 堂 教 学 情 境，引入新课 教学。 简 单 机 械 的 类 型 和 特 点 投影：回顾、复习简单 机械基本知识。 杠杆、定滑轮、动滑轮、 滑轮组、轮轴、斜面。 讲授 法 学
6、生说出简单机械的类型 和特点。 杠杆有省力杠杆、费力杠杆 和等臂杠杆。省力杠杆费距离， 费力杠杆省距离。 定滑轮是变形的等臂杠杆， 只改变施力的方向，不能省力。 动滑轮是变形的杠杆，动力 臂是阻力臂的 2 倍，能省力，不 能改变施力的方向。 滑轮组能省力和改变施力 的方向。 轮轴是变形的杠杆，动力作 用于轮上省力，费距离；动力作 用于轴上费力，省距离。轮轴能 改变施力的方向。 斜面省力费距离。 形成性训练 强调： 1、滑轮 组、轮轴能省 力 和 改 变 力 的方向。 2、任何 一 种 简 单 机 械 必 定 同 时 有 优 点 和 不 足。 3 F F F 从 简 单 到 复 杂 教师渐进式提
7、问： 1、如要要将一物体上提，最 直接的方法是什么？ 2、 如果想把施力的方向改为 向下，怎么办？ 3、如果我还想省力，怎么 办？ 4、 如果用滑轮组仍不能满足 省力的要求，怎么办？ 教师进一步引导学生总 结。 讨论 法 学生回答： 1、 施加一向上的力。 2、 用定滑轮。 3、 再加个动滑轮，组成滑 轮组。 4、 再加上轮轴。 学生总结：如果只使用某种 简单机械不能满足需要，就可以 将若干简单机械组成复杂机械。 形成性训练 创 设 情 境，帮助学生 理解：只使用 某 种 简 单 机 械 往 往 不 能 满 足 生 产 和 生活需要，所 以 需 要 将 若 干 简 单 机 械 组 成 复 杂
8、机 械。 提 出 任 务 ， 引 导 学 生 设 计 方 案 并 论 证 方 案 的 可 行 性 设置一情境，指出在生 产、生活中人们能提供的动 力大小往往是有限制的，需 要利用复杂机械来提升重力 超过动力几倍的重物。 提出任务：将一个质量 为 1kg 的 物体竖 直提升 10cm，要求最大拉力不超过 2N。 教师预设： 1、 只使用定滑轮 （1个） 、 动滑轮（1 个）不能完成任 务。 2、 将所有滑轮组成滑 轮组似乎可以完成任务，但 由于动滑轮自重及摩擦力的 存在实际上不行。 3、杠杆的应用不熟练， 学生普遍不会在铁架台上固 定杠杆的支点。 4、学生对轮轴、斜面普 遍较陌生，使用轮轴、斜面
9、 完成任务不容易想到。 综上所述，使用某个简 单机械不能完成任务，从而 驱动学生使用各种简单机械 组成复杂机械模型。 现场 教学 法、 任务 驱动 法、 讨论 法 学生自己动手，设计实验方 案、画草图并论证其可行性。 由于受平时所做习题的影 响，学生普遍给出如下图所示方 案。 因为只有在没有考虑动滑 轮的重力和摩擦力的情况下， F=G/5=2N，所以这种方案不成 立。 巩固性训练 形 成 初 步 的 设 计 和 论证能力。 4 给 出 可 行 的 设 计 方 向 、 学 生 尝 试 并 完 成 任 务 如果只使用两种简单机 械组合成复杂机械模型，可 能的组合有： 1、杠杆+滑轮(组) 2、杠杆
10、+轮轴、 3、杠杆+斜面 4、滑轮(组) +轮轴 5、滑轮(组) +斜面 6、轮轴+斜面 共 6 种。 鉴于时间有限，建议学 生课后去尝试 3 种或 3 种以 上的简单机械组合成复杂机 械模型。 学生实践期间，教师巡 回并用拍摄、记录等方式采 集数据。 现场 教学 法、 任务 驱动 法、 讨论 法 学生自己动手，记录必要的 数据，完成任务并讨论、比较、 测算模型的省力情况和机械效 率。同一小组内如有不同方案， 鼓励其内部先比较方案的优点 和不足；不同小组内如用相同方 案，鼓励其尽量选用不同的组 合。 巩固性训练 体 验 创 造的乐趣，增 强 团 队 合 作 意识，培养敢 于动手、乐于 创 新
11、的 意 识 和能力。 成 果 展 示 、 交 流 学生遇到各种困难，教 师及时帮助解决，保障活动 顺利进行。 学生分组展示、 交流时， 教师用多媒体手段同步展示 学生实践时采集的数据。 讨论 法 1、选择有代表性的小组通 过口述、实物演示、投影等方式 展示成果。设计成功的小组重点 讲设计方案图、可行性论证和机 械效率的测定方法等，说明和演 示要详细。设计失败的小组重点 讲遇到了什么困难，曾经尝试了 那些方案来解决问题。 2、由观摩的同学提问或提 供解决困难的具体方案，展示小 组同学答辩。 巩固性训练 通 过 交 流 提 高 书 面 和 语 言 表 达 能力。培养自 我评价、听取 意 见 和 评
12、 价 他人的能力。 总 结 提 高 结合学生实践的实际情 况，给出具体的可行方案并 引导学生计算各种不同方案 下的动力的理论值。 具体的可行方案详见表 二。 讲授 法 学生听取教师的讲解，反思 自己与他人实践过程中的成败 得失。 巩固性训练 将 机 械 与 功 一 章 当 中 的 各 个 知 识 点 串 接 起 来，成为一个 整体。完成从 知 道 到 应 用 的飞跃。 5 从 复 杂 到 简 单 展示各种复杂机械如吊 车、绞车、塔式起重机的图 片或视频，结合学生做的模 拟起重机的实物，引导学生 分析复杂机械的结构并指出 组成复杂机械的简单机械有 哪些作用。 讨论 法 学生观看图片或视频，结合
13、观察模型实物，思考并回答： 吊车： 杠杆、轮轴、 定滑轮。 绞车：轮轴、定滑轮。 塔式起重机：杠杆、轮轴、 滑轮组。 杠杆省力或省距离，定滑轮 改变力的方向，轮轴、滑轮组能 省力、改变力的方向。 学生经过教师的引导，得到 结论：无论多么复杂的机械，都 是有若干简单机械组合而成的。 巩固性训练 知 道 日 常 生 活 和 社 会 生 产 中 所 用 的 复 杂 机 械 均 是 由 简 单 机 械 组 合 而成的，完成 前后呼应。 培 养 学 习 将 物 理 与 生 活 相 联 系 的意识。 课 堂 活 动 点 评 教师充分肯定各组在实 践活动的优异表现，适当指 出有共性的问题及改进方 法，如测力
14、计如何校零，机 械效率一定小于 100%等。 总结出机械设计的原 理： 讲授 法 学生听取教师的意见和建 议。 巩固性训练 培 养 听 取 意 见 和 评 价 他 人 的 能 力。 课 后 延 伸 课后教师和各组学生评 委汇集各组意见进行综合评 价。 教师写出各活动小组的 评语，对在活动中表现突出 的小组或个人给予适当的奖 励。 任务 驱动 法、 自主 学习 法 分小组根据预先设定的项 目和评分标准进行自评和互评、 汇总数据，分小组和个人完成活 动报告，重点讲自己的收获、体 会或建议。 评价表见表三。 分层能力训练 通 过 交 流 提 高 书 面 和 语 言 表 达 能力。培养自 我评价、听取 意 见 和 评 价 他人的能力。 简单 复杂
