淺談“滑輪組”教學(xué)難點及其處理

吳智明

教學(xué)難點是指學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到困難的地方,也就是超出學(xué)生已有發(fā)展水平的教學(xué)目標(biāo)和要求。在教學(xué)中如何突破難點是擺在每個教師面前的重要課題。如果不突破這些難點,則會直接影響到學(xué)生掌握知識,甚至失掉學(xué)習(xí)的信心和興趣,造成教學(xué)難以彌補(bǔ)的損失。要突破教學(xué)難點,必先了解難點形成的原因,這樣才能對癥下藥,化難為易。

1 “滑輪組”學(xué)習(xí)難點及生成原因

“滑輪組”教學(xué)中的難點主要有:①對于水平放置的滑輪組,求拉力;②在使用滑輪組時,已知重物上升速度求動力作用點移動速度;③水平放置滑輪組機(jī)械效率。

1.1 來自教材本身的原因。教材中的“重物的重力由幾股繩子承擔(dān),所用的拉力就是重力的幾分之一”結(jié)論不具有普遍性,只是在滑輪組“豎直懸掛”的特定條件下才能成立的。

1.2 來自于學(xué)生的原因。學(xué)生的思維定勢致使“豎直懸掛”時阻力的大小等于重力,機(jī)械地套用在“水平放置”情況中。

1.3 來自于教師方面的原因。沒有處理好“阻力”與重力的關(guān)系;沒有設(shè)計好實驗,讓學(xué)生在觀察與實驗中感知動力與阻力、物體移動速度與動力作用點移動速度之間的關(guān)系中都與承擔(dān)阻力“繩子股數(shù)”存在數(shù)學(xué)關(guān)系。

2 “滑輪組”的教學(xué)建議

2.1 要對教材進(jìn)行創(chuàng)造性處理。教材中通過“豎直懸掛”滑輪組得出的結(jié)論:F動=1/n(G物+G動)改為“F動=1/n·F阻,其中‘G動為動滑輪的重,F阻=(G物+G動)”。為“水平放置”滑輪組教學(xué)做好鋪墊。

2.2 利用實驗探究的方法使學(xué)生自主獲得新知識:S=nh。式中“S”為動力作用點移動的距離;“n”為承擔(dān)阻力的繩子“股數(shù)”;“h”為在相同時間內(nèi)重物移動的距離。

2.3 運用數(shù)學(xué)方法,再結(jié)合V=S/t推導(dǎo)出:V動=nV物是式中“V動”表示動力作用點移動的速度;“V物”表示重物移動的速度;“n”為承擔(dān)阻力的繩子“股數(shù)”。

3 新的教學(xué)理念下“滑輪組”難點突破的教學(xué)設(shè)計

設(shè)計依據(jù):思維的正遷移。

難點一:水平放置的滑輪組,求拉力。

在“豎直懸掛” 滑輪組的教學(xué)時,就要有意識地強(qiáng)化“動力與阻力”的關(guān)系,而不是“動力與重力”的關(guān)系并著重指出:只不過是在這種情況下,阻力的角色由重力來扮演,從而得出這樣一個結(jié)論:F動=1/n(G物+G動)其中“G動”為動滑輪的重。但其本質(zhì)應(yīng)該:“F動=1/n·F阻,F阻=(G物+G動)”。也就是說教學(xué)時應(yīng)從“F動=1/n·F阻”引伸到“F動=1/n(G物+G動)”。這樣,在進(jìn)行“水平放置”滑輪組教學(xué)時,學(xué)生就能比較順利地從“阻力”開始情境轉(zhuǎn)移——摩擦力扮演了阻力的角色,從而實現(xiàn)思維的正遷移——F動=1/n·f摩。同時也為難點三“水平放置滑輪組的機(jī)械效率計算”埋下伏筆。

難點二:關(guān)系式:V動=nV物的導(dǎo)出。

設(shè)計依據(jù):學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律——感性到理性;從特殊到一般的思維方法。

首先,教師用演示實驗讓學(xué)生產(chǎn)生感知性疑問:是真的嗎?可靠嗎?具有普遍性嗎?

實驗:先將黑板畫上若干等分線,第兩條線之間的長度設(shè)為h。再將由一定一動組成的滑輪組懸掛在小黑板上,掛上鉤碼。使動力作用點(細(xì)線上作好的標(biāo)記)和鉤碼的下底面分別自在某一“線”上。然后向上拉動致某一“h”的整數(shù)倍,讓學(xué)生觀察鉤碼上升多少個h。

其次是學(xué)生實驗探究:

器材:鐵架臺,四個滑輪(兩個定滑輪、兩個動滑輪),米尺,彈簧秤,白紗線,鋼筆。

過程:仿照教師演示實驗進(jìn)行實驗探究。

滑輪組性質(zhì)的探究

班組:姓名:

難點三:水平放置滑輪組的機(jī)械效率。

設(shè)計依據(jù):從概念的本質(zhì)上突破。

要想讓學(xué)生比較好地掌握好滑輪組的機(jī)械效率,關(guān)鍵在于理解有用功和總功。不論是“豎直懸掛”的滑輪組還是“水平放置”的滑輪組,有用功的本質(zhì)就是“機(jī)械克服阻力所做的功”;總功就是“人們對機(jī)械所做的功”。對于“豎直懸掛”的滑輪組W有=Gh,W總=FS,?濁=Gh/FS=?濁=Gh/Fnh=?濁=G/nF;而對于“水平放置”的滑輪組W有=f摩h,W總=FS。?濁=f摩h/FS=f摩/nF。這就與難點一、二相呼應(yīng)。