第十章 機(jī)械與人（1、2、3、4節(jié)）教學(xué)設(shè)計(jì) -2023-2024學(xué)年滬科版物理八年級(jí)下學(xué)期

第十章機(jī)械與人（1、2、3、4節(jié)）教學(xué)設(shè)計(jì)---2023-2024學(xué)年滬科版物理八年級(jí)下學(xué)期課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容第十章機(jī)械與人（1、2、3、4節(jié)）教學(xué)設(shè)計(jì)---2023-2024學(xué)年滬科版物理八年級(jí)下學(xué)期

本章內(nèi)容涉及杠桿、滑輪、斜面等簡單機(jī)械的工作原理和實(shí)際應(yīng)用，包括杠桿的分類、力的平衡條件、滑輪組的原理及斜面的優(yōu)點(diǎn)等。通過本章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生將理解機(jī)械的基本原理，掌握簡單機(jī)械的運(yùn)用，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神，通過實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件，提升觀察、分析和解決問題的能力。增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，通過設(shè)計(jì)簡易機(jī)械，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理解機(jī)械在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用意識(shí)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力。三、學(xué)情分析本章節(jié)針對(duì)八年級(jí)下學(xué)期的學(xué)生，他們?cè)谥R(shí)儲(chǔ)備上已具備基礎(chǔ)的物理知識(shí)，能夠理解力的概念及其作用效果。在能力方面，學(xué)生具備一定的觀察力和初步的實(shí)驗(yàn)操作技能，但對(duì)于機(jī)械原理的理解尚淺，需要通過具體的實(shí)驗(yàn)和案例來加深理解。素質(zhì)方面，學(xué)生普遍具備一定的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和動(dòng)手能力，但部分學(xué)生可能在創(chuàng)新思維和解決問題的靈活性上有所欠缺。

在行為習(xí)慣上，部分學(xué)生可能對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課存在畏懼心理，害怕操作錯(cuò)誤或?qū)嶒?yàn)失敗，這會(huì)影響他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中的積極性。同時(shí)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力參差不齊，部分學(xué)生可能依賴于教師講解，缺乏主動(dòng)探索的意識(shí)。

對(duì)課程學(xué)習(xí)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，學(xué)生的知識(shí)背景和認(rèn)知水平將對(duì)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生直接影響；其次，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察力是理解機(jī)械原理的關(guān)鍵；再次，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作能力將在設(shè)計(jì)簡易機(jī)械的活動(dòng)中得到鍛煉；最后，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和積極的學(xué)習(xí)態(tài)度對(duì)課程的整體學(xué)習(xí)效果至關(guān)重要。因此，教師需要關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，通過多樣化的教學(xué)方法和活動(dòng)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升他們的物理學(xué)科素養(yǎng)。四、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：系統(tǒng)講解杠桿、滑輪等機(jī)械的基本原理，引導(dǎo)學(xué)生理解力的平衡和機(jī)械效率。

2.實(shí)驗(yàn)法：通過實(shí)際操作，讓學(xué)生體驗(yàn)杠桿平衡、滑輪組的使用，加深對(duì)機(jī)械原理的理解。

3.案例分析法：結(jié)合生活中的實(shí)際案例，分析機(jī)械的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：利用動(dòng)畫演示機(jī)械的工作過程，直觀展示力的作用和機(jī)械的原理。

2.互動(dòng)軟件：通過教學(xué)軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中操作機(jī)械，增強(qiáng)互動(dòng)性。

3.實(shí)物展示：使用教具和模型展示杠桿、滑輪等機(jī)械，讓學(xué)生直觀感受機(jī)械的結(jié)構(gòu)和功能。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。例如，要求學(xué)生預(yù)習(xí)杠桿的分類和力的平衡條件。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞“杠桿原理”，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，如“如何判斷杠桿是否平衡？”、“杠桿的支點(diǎn)位置對(duì)平衡有何影響？”等。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。例如，通過在線測試或課堂提問了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解杠桿的分類和力的平衡條件。

-思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解杠桿原理，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過展示生活中常見的杠桿應(yīng)用案例，如剪刀、鉗子等，引出“杠桿原理”課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解杠桿的分類、力的平衡條件等知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。例如，通過講解撬棍的使用，解釋省力和費(fèi)力杠桿的區(qū)別。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生分組討論杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用，如如何設(shè)計(jì)一個(gè)更有效的杠桿。

-解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，如“為什么杠桿的長度會(huì)影響其效率？”進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，體驗(yàn)杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

-提問與討論：針對(duì)不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解杠桿原理。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握杠桿原理。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解杠桿原理，掌握杠桿的分類和力的平衡條件。

-通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：布置設(shè)計(jì)一個(gè)簡易杠桿的作業(yè)，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠省力的杠桿。

-提供拓展資源：提供與杠桿原理相關(guān)的拓展資源，如在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，供學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)操作。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，如指出設(shè)計(jì)中的不足和改進(jìn)建議。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)操作和理論學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的設(shè)計(jì)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

-實(shí)驗(yàn)操作法：通過實(shí)驗(yàn)操作，加深對(duì)杠桿原理的理解和應(yīng)用。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的杠桿知識(shí)點(diǎn)和技能。

-通過拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-杠桿原理的實(shí)際應(yīng)用：介紹不同類型的杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用，如撬棍、剪刀、鉗子、天平、起重機(jī)等。

-滑輪組的工作原理：探討滑輪組在提升重物時(shí)的優(yōu)勢，如減少所需力的大小、改變力的方向等。

-斜面的使用：分析斜面在建筑、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用，如斜坡、斜道、斜梯等。

-機(jī)械效率的概念：解釋機(jī)械效率的定義、計(jì)算方法以及影響因素。

-簡單機(jī)械的發(fā)明史：介紹簡單機(jī)械的發(fā)明歷程，如阿基米德的杠桿原理、滑輪的改進(jìn)等。

2.拓展建議：

-實(shí)際觀察與實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)學(xué)生觀察生活中常見的簡單機(jī)械，如自行車、門把手等，并嘗試進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)，如測量杠桿的力臂、滑輪組的拉力等。

-設(shè)計(jì)與制作：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并制作簡易的杠桿、滑輪或斜面，通過實(shí)際操作加深對(duì)機(jī)械原理的理解。

-案例分析：收集與簡單機(jī)械相關(guān)的實(shí)際案例，如古代建筑中的機(jī)械應(yīng)用、現(xiàn)代交通工具中的機(jī)械設(shè)計(jì)等，讓學(xué)生分析其工作原理和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

-互動(dòng)學(xué)習(xí)：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享各自對(duì)簡單機(jī)械的理解和發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)知識(shí)的交流和碰撞。

-研究性學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生選擇一個(gè)與簡單機(jī)械相關(guān)的課題，進(jìn)行深入研究，如“斜面在建筑中的應(yīng)用”、“滑輪組在生活中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”等。

-創(chuàng)新實(shí)踐：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一種新的簡單機(jī)械或改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械，提高其效率或?qū)嵱眯浴?/p>

-跨學(xué)科學(xué)習(xí)：結(jié)合數(shù)學(xué)、歷史、藝術(shù)等學(xué)科，探討簡單機(jī)械在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和影響，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

-社會(huì)實(shí)踐：組織學(xué)生參觀工廠、博物館等，了解簡單機(jī)械在現(xiàn)代社會(huì)中的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

-家庭作業(yè)：布置與簡單機(jī)械相關(guān)的家庭作業(yè)，如設(shè)計(jì)一個(gè)能夠幫助父母做家務(wù)的簡易機(jī)械，提高學(xué)生的生活技能和創(chuàng)造力。七、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械與人相關(guān)的知識(shí)，重點(diǎn)探討了杠桿、滑輪和斜面等簡單機(jī)械的工作原理和應(yīng)用。以下是本節(jié)課的要點(diǎn)總結(jié)：

1.杠桿的分類和力的平衡條件：杠桿分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿，它們的工作原理基于力的平衡條件，即動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。

2.滑輪組的原理和應(yīng)用：滑輪組可以改變力的方向，并減小所需的力的大小。通過組合不同數(shù)量的定滑輪和動(dòng)滑輪，可以設(shè)計(jì)出適合不同負(fù)載和用途的滑輪組。

3.斜面的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)：斜面是一種簡單機(jī)械，可以減少提升重物所需的力。斜面的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮斜面的長度和高度，以實(shí)現(xiàn)最大的效率。

4.機(jī)械效率的概念：機(jī)械效率是輸出功率與輸入功率的比值，反映了機(jī)械做功的效率。提高機(jī)械效率的方法包括減少摩擦、優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

當(dāng)堂檢測：

1.選擇題：

a.杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂長度相等時(shí)，杠桿屬于（）。

A.省力杠桿

B.費(fèi)力杠桿

C.等臂杠桿

D.以上都不對(duì)

b.在滑輪組中，一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組合使用時(shí)，理論上可以省去（）的力。

A.50%

B.25%

C.75%

D.100%

2.判斷題：

a.使用斜面可以減少提升重物所需的力。（）

b.機(jī)械效率越高，說明機(jī)械做功越少。（）

3.簡答題：

a.簡述杠桿的平衡條件，并舉例說明。

b.解釋滑輪組的工作原理，并說明如何通過增加滑輪數(shù)量來提高效率。

4.應(yīng)用題：

a.一個(gè)重100N的物體需要被提升到2米高的地方，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)使用斜面的方案，并計(jì)算所需的斜面長度。

b.一個(gè)滑輪組由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成，若提升重物的力為40N，請(qǐng)計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率。八、典型例題講解例題1：一個(gè)杠桿的阻力臂是動(dòng)力臂的兩倍，若要使杠桿平衡，動(dòng)力和阻力的大小關(guān)系如何？

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)動(dòng)力為F1，阻力為F2，動(dòng)力臂為L1，阻力臂為L2，則有F1*L1=F2*L2。由于阻力臂是動(dòng)力臂的兩倍，即L2=2L1，代入上述公式得F1*L1=F2*2L1，簡化后得F1=2F2。因此，動(dòng)力是阻力的兩倍。

例題2：一個(gè)滑輪組由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成，若提升重物的力為30N，重物的重量為60N，求滑輪組的機(jī)械效率。

解答：滑輪組的機(jī)械效率可以通過輸出功率與輸入功率的比值來計(jì)算。輸出功率是重物提升的高度乘以重物的重量，輸入功率是提升重物所需的力乘以提升的距離。由于定滑輪不改變力的大小，而動(dòng)滑輪可以減少所需的力的大小，所以輸入功率是30N乘以提升的距離。設(shè)提升距離為d，則有輸入功率為30N*d。輸出功率為60N*d。機(jī)械效率=輸出功率/輸入功率=(60N*d)/(30N*d)=2。因此，滑輪組的機(jī)械效率為2。

例題3：一個(gè)斜面的長度是高度的兩倍，若要提升一個(gè)重物，斜面的長度和高度分別是多少時(shí)，可以省去50%的力？

解答：設(shè)斜面的高度為h，則斜面的長度為2h。根據(jù)斜面的省力原理，提升重物所需的力F與斜面的長度和高度有關(guān)，即F=(W*h)/(2h)，其中W是重物的重量。要省去50%的力，即F=0.5W。代入上述公式得0.5W=(W*h)/(2h)，簡化后得h=2h，即斜面的高度為2倍的重物重量。因此，斜面的長度為4倍的重物重量，高度為2倍的重物重量。

例題4：一個(gè)簡易的杠桿，動(dòng)力臂是阻力臂的三倍，若動(dòng)力為15N，求阻力的大小。

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)阻力為F2，動(dòng)力臂為L1，阻力臂為L2，則有15N*L1=F2*L2。由于動(dòng)力臂是阻力臂的三倍，即L1=3L2，代入上述公式得15N*3L2=F2*L2，簡化后得F2=5N。因此，阻力的大小為5N。

例題5：一個(gè)滑輪組由兩個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成，若提升重物的力為20N，重物的重量為80N，求滑輪組的機(jī)械效率。

解答：滑輪組的機(jī)械效率可以通過輸出功率與輸入功率的比值來計(jì)算。輸出功率是重物提升的高度乘以重物的重量，輸入功率是提升重物所需的力乘以提升的距離。由于動(dòng)滑輪可以減少所需的力的大小，所以輸入功率是20N乘以提升的距離。設(shè)提升距離為d，則有輸入功率為20N*d。輸出功率為80N*d。機(jī)械效率=輸出功率/輸入功率=(80N*d)/(20N*d)=4。因此，滑輪組的機(jī)械效率為4。板書設(shè)計(jì)①杠桿原理

-杠桿分類：省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等臂杠桿

-力的平衡條件：動(dòng)力*動(dòng)力臂=阻力*阻力臂

-力臂的定義：從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離

②滑輪組