◇教學(xué)目標(biāo)◇
知識目標(biāo)
1.了解我國機(jī)械發(fā)展的歷史，認(rèn)識古代機(jī)械發(fā)明及其對現(xiàn)代機(jī)械的影響。
2.理解升降機(jī)的基本工作原理，掌握滑輪組、杠桿等簡單機(jī)械的應(yīng)用。
3.學(xué)會升降機(jī)機(jī)械效率的測量及其計(jì)算方法。
能力目標(biāo)
1.能夠運(yùn)用所學(xué)知識設(shè)計(jì)并制作簡易升降機(jī)模型，提高動手能力和創(chuàng)新能力。
2.能夠使用測量工具準(zhǔn)確測量升降機(jī)的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算機(jī)械效率，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析能力。
3.通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，提高溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
素養(yǎng)目標(biāo)
1.激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)的興趣和熱愛，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。
2.培養(yǎng)學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用的能力，增強(qiáng)工程意識。
3.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注機(jī)械發(fā)展與社會進(jìn)步的關(guān)系，增強(qiáng)社會責(zé)任感和使命感。
◇教學(xué)重難點(diǎn)◇
教學(xué)重點(diǎn)
升降機(jī)的工作原理及簡單機(jī)械的應(yīng)用，升降機(jī)模型的設(shè)計(jì)與制作，機(jī)械效率的測量與計(jì)算。
教學(xué)難點(diǎn)
如何將理論知識有效轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，設(shè)計(jì)出既實(shí)用又創(chuàng)新的升降機(jī)模型。準(zhǔn)確測量升降機(jī)的相關(guān)參數(shù)，確保機(jī)械效率計(jì)算的準(zhǔn)確性。引導(dǎo)學(xué)生深入理解機(jī)械效率的概念，分析影響機(jī)械效率的因素，并提出改進(jìn)建議。
◇教學(xué)過程◇
一、新課導(dǎo)入
在沒有現(xiàn)代機(jī)械的時(shí)代，我們的祖先利用智慧，創(chuàng)造出令人驚嘆的機(jī)械裝置，這些簡單的機(jī)械，不僅極大地減輕了人們的勞動強(qiáng)度，更推動了社會的進(jìn)步和發(fā)展。你能想出哪些古代機(jī)械？
二、教學(xué)步驟
探究點(diǎn)1 了解我國機(jī)械發(fā)展的歷史
［閱讀課本］P131~134“了解我國機(jī)械發(fā)展的歷史”
［思考］查閱資料，了解我國機(jī)械發(fā)展的歷史。
［提示］我國是世界上發(fā)明機(jī)械較早的國家之一，機(jī)械技術(shù)歷史悠久，成就輝煌。比如，古代用來舂米的碓，用來從井中汲水的桔槔和轆轤，用于計(jì)量的天平，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水車、風(fēng)車，用于軍事的投石機(jī)等。隨著制作原料的種類和動力的來源越來越豐富，機(jī)械發(fā)明和制造也越來越復(fù)雜。比如，記里鼓車、以“水排”驅(qū)動的水力鼓風(fēng)系統(tǒng)、戰(zhàn)國云梯車等。隨著鑄造技術(shù)的出現(xiàn)，我國古代機(jī)械技術(shù)得到極大的發(fā)展。當(dāng)前，我國是全球唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類的國家，擁有完整的工業(yè)體系，諸多工程機(jī)械技術(shù)水平處于世界前列。
［思考］觀察圖9.6?9，該工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物理原理是什么？
［提示］汽車起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)：底盤、副車架、轉(zhuǎn)臺、吊臂、起升機(jī)構(gòu)等。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的基本工作機(jī)構(gòu)，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成。汽車起重機(jī)的工作原理是杠桿原理。吊臂是一個(gè)杠桿，升降系統(tǒng)用到了滑輪組。
［思考］除簡單機(jī)械外，該工程機(jī)械在設(shè)計(jì)中還應(yīng)用了哪些與物理有關(guān)的知識？
［提示］除了簡單機(jī)械外，汽車起重機(jī)在設(shè)計(jì)中還用到了力的知識、穩(wěn)度與重心、支面的關(guān)系、壓強(qiáng)等知識。
［思考］該工程機(jī)械在使用過程中有哪些操作規(guī)程，這其中有什么物理原理？
［提示］汽車起吊工作時(shí)，四條垂直油缸支腳伸出，支撐整車重量。這樣一方面不讓輪胎受力，防止損壞輪胎；一方面可以增大支面，增加整車的穩(wěn)度。升降系統(tǒng)使用了滑輪組，這樣可以省力；變幅油缸控制吊臂的變幅角度，盡量增大吊臂與水平面的夾角，這樣可以增加整車的穩(wěn)度，防止側(cè)翻；卷揚(yáng)馬達(dá)帶動吊鉤上下運(yùn)動時(shí)，不能太快，以獲得更大動力。
［思考］關(guān)于該工程機(jī)械的使用安全，你還有哪些建議？
［提示］使用前要對起重機(jī)進(jìn)行觀測檢查，特別是關(guān)鍵部位，如升降系統(tǒng)的鋼絲繩是否老化、支腳展開的面積是否足夠大等；嚴(yán)格按照操作章程進(jìn)行工作；起重機(jī)起重時(shí)，要注意是否超載、吊臂的角度是否合適，防止傾倒，等等。
探究點(diǎn)2 利用簡單機(jī)械設(shè)計(jì)并制作升降機(jī)
［閱讀課本］P134~135“利用簡單機(jī)械設(shè)計(jì)并制作升降機(jī)”
［實(shí)驗(yàn)］“制作電梯式升降機(jī)模型”
制作材料：2根方木條、2塊窄木板、1塊寬木板、6片直角固定片（包括配套螺絲）、5塊硬紙板或薄塑料板、4個(gè)滑輪、4 m長細(xì)繩（直徑2 mm左右）、3~5 V直流電動馬達(dá)、2個(gè)按鈕開關(guān)、電池夾及電池（2節(jié)）、導(dǎo)線若干、502膠水、透明膠帶、釘子（或木螺絲）等。
制作工具：剪刀、錘子、螺絲刀、老虎鉗、電鉆（沒有也可不用）等。
制作方法：
（1）按圖甲所示制作轎廂（轎廂底面左右兩側(cè)也加卡口則更好），并在轎廂上面中間固定一個(gè)滑輪（可用2片直角固定片固定）。
（2）按圖乙所示，制作豎直支架。①先在寬木板中間用502膠水（或木螺絲）垂直固定兩個(gè)方木條，并在方木條不影響轎廂升降的兩側(cè)用直角固定片加固，兩根方木條間距102 mm；②將轎廂放入兩根方木條之間（讓卡口卡在方木條上）；③在兩根方木條上端兩側(cè)各用一塊窄木板夾住并固定。
（3）按圖乙所示，在支架上方中間位置，兩根窄木板之間固定兩個(gè)滑輪，二者間距10 mm左右；同樣，再在右端固定一個(gè)滑輪。
（4）按圖乙所示，在支架底面右側(cè)適當(dāng)位置固定電動馬達(dá)、電池夾、開關(guān)等，并連接導(dǎo)線。
（5）按圖乙所示，將細(xì)繩一端固定在轎廂上方滑輪的掛鉤上，依次繞過支架上方左側(cè)滑輪、支架上方中間滑輪、支架上方右側(cè)滑輪，然后將細(xì)繩另一端固定在電動馬達(dá)的繞線輪上。這樣，就成功制作完成了“電梯式升降機(jī)模型”。
［提示］制作材料可以利用身邊的材料，因地制宜。例如，利用竹竿、塑料管等代替方木條，用硬紙板、塑料板來代替寬木板等；再如，可用食品包裝盒（塑料盒、薄鐵皮盒、硬紙盒等）來制作轎廂，用塑料管、塑料片、粗鐵絲等自制滑輪。
探究點(diǎn)3 測量升降機(jī)的機(jī)械效率
［閱讀課本］P135“測量升降機(jī)的機(jī)械效率”
［實(shí)驗(yàn)］測量裝置：如圖所示。
實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）將轎廂放到最底端，在轎廂里放入200 g鉤碼，并在繩的自由端掛上測力計(jì)，記下測力計(jì)的位置s0。
（2）勻速拉動測力計(jì)，使轎廂上升20 cm，記下其位置h1，同時(shí)記下此時(shí)測力計(jì)的示數(shù)F1及位置s1。
（3）將轎廂里的鉤碼分別換成400 g、600 g，重復(fù)步驟（2）的實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（4）根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，算出機(jī)械效率。
數(shù)據(jù)記錄：
［思考］升降機(jī)的機(jī)械效率有怎樣的特點(diǎn)？
［提示］用同一電梯式升降機(jī)提升不同物體時(shí)，物體的重力越大，其機(jī)械效率越高。
［思考］怎樣提高電梯式升降機(jī)的機(jī)械效率？
［提示］增加有用功；減小額外功。
［歸納提升］提高電梯式升降機(jī)的機(jī)械效率的方法：
（1）增加有用功：對于電梯式升降機(jī)（滑輪組）而言，適當(dāng)增大物重。同一升降機(jī)，提起的物體越重，它的機(jī)械效率越高。
（2）減小額外功：
①減小摩擦：減小滑輪的輪與軸間的摩擦，主要采用加潤滑油的方法。
②減輕機(jī)械自身的重力：一是減小動滑輪的重力，二是減小繩子的重力，三是減小轎廂的重力。采取的主要措施是選用輕質(zhì)材料制成的轎廂、動滑輪和繩子。
三、板書設(shè)計(jì)
第六節(jié) 制作簡易升降機(jī)
1.我國機(jī)械發(fā)展的歷史
2.利用簡單機(jī)械設(shè)計(jì)并制作升降機(jī)
3.測量升降機(jī)的機(jī)械效率
◇教學(xué)反思◇
通過本次活動，我們不僅了解了我國機(jī)械發(fā)展的歷史，還親手設(shè)計(jì)并制作了簡易升降機(jī)，測量了其機(jī)械效率。這一過程讓我們深刻體會到了物理原理在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，也鍛煉了我們的動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和科學(xué)探究精神。

實(shí)驗(yàn)序號
1
2
3
物體重力G物/N
物體上升的高度h/m
繩的自由端的拉力F/N
繩的自由端移動的距離s/m
機(jī)械效率η

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第六節(jié) 制作簡易升降機(jī)

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