鄒麗暉

本章是初中物理力學(xué)部分的最后一章，涉及前面所學(xué)的力和功的知識(shí)，具有一定的綜合性：一方面，要從力的角度認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械;另一方面，還要從功的角度認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械.

本章涉及的概念有簡(jiǎn)單機(jī)械中的杠桿、滑輪（定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組）和機(jī)械效率（包括總功、有用功、額外功），涉及的物理規(guī)律有杠桿的平衡條件，

關(guān)于平衡狀態(tài).初中物理課程僅涉及“二力平衡”和“杠桿平衡”，對(duì)“杠桿平衡”的要求是：通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解杠桿的平衡條件，這其中既有實(shí)驗(yàn)探究的要求，又有知識(shí)方面的要求，實(shí)驗(yàn)“探究杠桿的平衡條件”也被列為學(xué)生必做實(shí)驗(yàn).

通過本章的學(xué)習(xí)，同學(xué)們應(yīng)該能正確、合理地使用杠桿、滑輪，以達(dá)到改變力的大小和方向的目的：能從生活和生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，選擇不同類型的杠桿、滑輪，以達(dá)到省力或方便的目的.

關(guān)于杠桿的編排

1.認(rèn)識(shí)杠桿

本章的第1節(jié)的節(jié)首圖通過呈現(xiàn)古人使用杠桿的場(chǎng)景.使同學(xué)們感受到杠桿是一種勞動(dòng)工具.這幅圖和章首圖“機(jī)械臂”一起，通過兩個(gè)跨越歷史長(zhǎng)河的機(jī)械的變遷.向同學(xué)們展示了人類認(rèn)識(shí)、使用機(jī)械的歷史發(fā)展進(jìn)程.反映人類對(duì)機(jī)械的不斷探索，這對(duì)杠桿概念的引入和情感體驗(yàn)具有十分重要的意義，隨后，教科書列舉生活中的實(shí)例，創(chuàng)設(shè)情景，歸納、概括出杠桿的共同特征，給出了杠桿的五個(gè)要素（支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂）.

2.經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程

教科書在提出問題“杠桿在滿足什么條件時(shí)才會(huì)平衡”后.具體陳述了實(shí)驗(yàn)操作的方法.并給出了記錄數(shù)據(jù)的表格.對(duì)數(shù)據(jù)的處理是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn).涉及的物理量多，但仔細(xì)觀察.就能發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)是有規(guī)律可循的.根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程，能夠體會(huì)到動(dòng)力（鉤碼的多少）與動(dòng)力臂的長(zhǎng)短（鉤碼到支點(diǎn)的垂直距離）可能有關(guān)，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，需要的動(dòng)力好像越小……在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析，二者很可能是反比的關(guān)系.等等.為了讓同學(xué)們真正經(jīng)歷以上探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)過程.教科書對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求更加開放了.不再給出“對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等運(yùn)算，再找出它們之間的關(guān)系”之類的提示.這樣的處理在一定程度上，可以避免“湊數(shù)”的習(xí)慣.而讓猜想更符合邏輯、有理、有據(jù)，有利于形成良好的思維習(xí)慣.

3.杠桿的應(yīng)用

杠桿的應(yīng)用主要反映在根據(jù)杠桿的平衡條件解決實(shí)際問題，教科書依據(jù)新聞報(bào)道“現(xiàn)代版曹沖稱象”的內(nèi)容.并將之改編為例題.這是一個(gè)實(shí)際問題.對(duì)剛接觸杠桿知識(shí)的同學(xué)來說，有些難度，因此，題目中做了必要的鋪墊.

杠桿在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的杠桿會(huì)帶來方便，甚至能夠完成無法用手直接完成的工作，為使同學(xué)們進(jìn)一步鞏固對(duì)杠桿的認(rèn)識(shí)，教科書在列舉生活實(shí)例的基礎(chǔ)上，分析了生活、生產(chǎn)中的三種杠桿——等臂杠桿、省力杠桿和費(fèi)力杠桿.同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中應(yīng)明確三種杠桿的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)：等臂杠桿不省力不費(fèi)力，不省距離不費(fèi)距離：省力杠桿省力，但費(fèi)距離：費(fèi)力杠桿費(fèi)力，但省距離.

關(guān)于滑輪的編排

滑輪是在學(xué)習(xí)了二力平衡、功和功率、杠桿這些知識(shí)的基礎(chǔ)上介紹的.它的有關(guān)內(nèi)容是對(duì)功和功率學(xué)習(xí)的延續(xù).是對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械學(xué)習(xí)的深化.它為機(jī)械效率的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，是本章的核心內(nèi)容之一，

教科書首先通過《想想議議》欄目，以有趣的漫畫形式，激發(fā)大家學(xué)習(xí)滑輪知識(shí)的興趣和好奇心.

在“定滑輪和動(dòng)滑輪”的學(xué)習(xí)中，重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)研究定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn).要親身體驗(yàn).分別用定滑輪和動(dòng)滑輪組裝提升重物的裝置，觀察并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，加深對(duì)滑輪的認(rèn)識(shí)，為學(xué)習(xí)滑輪組做好知識(shí)儲(chǔ)備.同時(shí)，要通過對(duì)比（是否省力、是否可以改變力的方向、是否省距離）找出定滑輪和動(dòng)滑輪各自的優(yōu)缺點(diǎn).這樣有利于養(yǎng)成辯證地認(rèn)識(shí)事物的習(xí)慣.

在認(rèn)識(shí)到定滑輪和動(dòng)滑輪的優(yōu)缺點(diǎn)后.很容易認(rèn)識(shí)到定滑輪和動(dòng)滑輪組合的必要性，對(duì)于“滑輪組”的學(xué)習(xí).一方面要學(xué)會(huì)分析和判斷物體由幾段繩子吊著.繩子自由端通過的距離s與物體上升的高度^的關(guān)系、繞線方式等.另一方面可在教科書的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行必要的拓展.為學(xué)習(xí)滑輪組的機(jī)械效率做好鋪墊.另外，《科學(xué)世界》欄目介紹了輪軸和斜面兩種常見的簡(jiǎn)單機(jī)械，可以通過自主閱讀的方式對(duì)它們有所了解，

關(guān)于有用功和額外功的引入

機(jī)械效率是初中物理學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn).其原因是多方面的.

第一，由于機(jī)械效率問題涉及總功、有用功、額外功等概念，而這些有關(guān)功的概念本身較抽象.

第二.同學(xué)們很容易將機(jī)械效率的高低與機(jī)械省力多少混為一談.誤認(rèn)為機(jī)械越省力其機(jī)械效率越高.

第三，同一機(jī)械的機(jī)械效率的高低，不僅與裝置本身有關(guān).還與機(jī)械的具體使用條件有關(guān).同學(xué)們往往認(rèn)為同一機(jī)械的機(jī)械效率是固定不變的.容易忽視使用條件對(duì)機(jī)械效率高低的影響.從而產(chǎn)生錯(cuò)誤.

為解決這些困難，教科書采用演示實(shí)驗(yàn)的方式引入有用功和額外功的概念.先用彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼緩慢地提升一定高度，計(jì)算拉力所做的功W1;然后用彈簧測(cè)力計(jì)并借助一個(gè)動(dòng)滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，再次計(jì)算拉力所做的功W2.之后提問：“這兩次拉力所做的功一樣嗎？為什么？”以上過程，不僅有利于揭示有用功和額外功的實(shí)質(zhì)，還會(huì)使同學(xué)們對(duì)W2>W1有直觀的認(rèn)識(shí).以這一認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，通過分析、討論，突出使用機(jī)械總要做額外功，進(jìn)而為引出機(jī)械效率概念打下基礎(chǔ).

另外，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，提升鉤碼時(shí)，用了“緩慢”一詞.這是為了讓鉤碼受到的力是平衡力.同時(shí)避免計(jì)算拉力所做的功部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.而影響了有用功和總功的計(jì)算.

通過對(duì)機(jī)械效率的學(xué)習(xí)，應(yīng)認(rèn)識(shí)機(jī)械效率的高低是反映機(jī)械優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一，進(jìn)而分析額外功產(chǎn)生的原因，了解提高機(jī)械效率的有效途徑.

責(zé)任編輯 蔡華杰