淺談“滑輪組”教學難點及其處理

吳智明

教學難點是指學生在學習中感到困難的地方,也就是超出學生已有發展水平的教學目標和要求。在教學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,則會直接影響到學生掌握知識,甚至失掉學習的信心和興趣,造成教學難以彌補的損失。要突破教學難點,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”學習難點及生成原因

“滑輪組”教學中的難點主要有: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,所用的拉力就是重力的幾分之一”結論不具有普遍性,只是在滑輪組“豎直懸掛”的特定條件下才能成立的。

1.2 來自于學生的原因。學生的思維定勢致使“豎直懸掛”時阻力的大小等于重力,機械地套用在“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”與重力的關系;沒有設計好實驗,讓學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系中都與承擔阻力“繩子股數”存在數學關系。

2 “滑輪組”的教學建議

2.1 要對教材進行創造性處理。教材中通過“豎直懸掛”滑輪組得出的結論: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”滑輪組教學做好鋪墊。

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

2.3 運用數學方法,再結合V=S/t推導出: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”為承擔阻力的繩子“股數”。

3 新的教學理念下“滑輪組”難點突破的教學設計

設計依據: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” 滑輪組的教學時,就要有意識地強化“動力與阻力”的關系,而不是“動力與重力”的關系并著重指出: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論:F動=1/n(G物+G動)其中“G動”為動滑輪的重。但其本質應該:“F動=1/n·F阻,F阻=(G物+G動)”。也就是說教學時應從“F動=1/n·F阻”引伸到“F動=1/n(G物+G動)”。這樣,在進行“水平放置”滑輪組教學時,學生就能比較順利地從“阻力”開始情境轉移——摩擦力扮演了阻力的角色,從而實現思維的正遷移——F動=1/n·f摩。同時也為難點三“水平放置滑輪組的機械效率計算”埋下伏筆。

難點二:關系式:V動=nV物的導出。

設計依據:學生的認知規律——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生產生感知性疑問: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(細線上作好的標記)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”的整數倍,讓學生觀察鉤碼上升多少個h。

其次是學生實驗探究:

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行實驗探究。

滑輪組性質的探究

班組:姓名:

難點三:水平放置滑輪組的機械效率。

設計依據:從概念的本質上突破。

要想讓學生比較好地掌握好滑輪組的機械效率,關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,有用功的本質就是“機械克服阻力所做的功”;總功就是“人們對機械所做的功”。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。