浅谈“滑轮组”教学难点及其处理

吴智明

教学难点是指学生在学习中感到困难的地方,也就是超出学生已有发展水平的教学目标和要求。在教学中如何突破难点是摆在每个教师面前的重要课题。如果不突破这些难点,则会直接影响到学生掌握知识,甚至失掉学习的信心和兴趣,造成教学难以弥补的损失。要突破教学难点,必先了解难点形成的原因,这样才能对症下药,化难为易。

1 “滑轮组”学习难点及生成原因

“滑轮组”教学中的难点主要有:①对于水平放置的滑轮组,求拉力;②在使用滑轮组时,已知重物上升速度求动力作用点移动速度;③水平放置滑轮组机械效率。

1.1 来自教材本身的原因。教材中的“重物的重力由几股绳子承担,所用的拉力就是重力的几分之一”结论不具有普遍性,只是在滑轮组“竖直悬挂”的特定条件下才能成立的。

1.2 来自于学生的原因。学生的思维定势致使“竖直悬挂”时阻力的大小等于重力,机械地套用在“水平放置”情况中。

1.3 来自于教师方面的原因。没有处理好“阻力”与重力的关系;没有设计好实验,让学生在观察与实验中感知动力与阻力、物体移动速度与动力作用点移动速度之间的关系中都与承担阻力“绳子股数”存在数学关系。

2 “滑轮组”的教学建议

2.1 要对教材进行创造性处理。教材中通过“竖直悬挂”滑轮组得出的结论:F动=1/n(G物+G动)改为“F动=1/n·F阻,其中‘G动为动滑轮的重,F阻=(G物+G动)”。为“水平放置”滑轮组教学做好铺垫。

2.2 利用实验探究的方法使学生自主获得新知识:S=nh。式中“S”为动力作用点移动的距离;“n”为承担阻力的绳子“股数”;“h”为在相同时间内重物移动的距离。

2.3 运用数学方法,再结合V=S/t推导出:V动=nV物是式中“V动”表示动力作用点移动的速度;“V物”表示重物移动的速度;“n”为承担阻力的绳子“股数”。

3 新的教学理念下“滑轮组”难点突破的教学设计

设计依据:思维的正迁移。

难点一:水平放置的滑轮组,求拉力。

在“竖直悬挂” 滑轮组的教学时,就要有意识地强化“动力与阻力”的关系,而不是“动力与重力”的关系并着重指出:只不过是在这种情况下,阻力的角色由重力来扮演,从而得出这样一个结论:F动=1/n(G物+G动)其中“G动”为动滑轮的重。但其本质应该:“F动=1/n·F阻,F阻=(G物+G动)”。也就是说教学时应从“F动=1/n·F阻”引伸到“F动=1/n(G物+G动)”。这样,在进行“水平放置”滑轮组教学时,学生就能比较顺利地从“阻力”开始情境转移——摩擦力扮演了阻力的角色,从而实现思维的正迁移——F动=1/n·f摩。同时也为难点三“水平放置滑轮组的机械效率计算”埋下伏笔。

难点二:关系式:V动=nV物的导出。

设计依据:学生的认知规律——感性到理性;从特殊到一般的思维方法。

首先,教师用演示实验让学生产生感知性疑问:是真的吗?可靠吗?具有普遍性吗?

实验:先将黑板画上若干等分线,第两条线之间的长度设为h。再将由一定一动组成的滑轮组悬挂在小黑板上,挂上钩码。使动力作用点(细线上作好的标记)和钩码的下底面分别自在某一“线”上。然后向上拉动致某一“h”的整数倍,让学生观察钩码上升多少个h。

其次是学生实验探究:

器材:铁架台,四个滑轮(两个定滑轮、两个动滑轮),米尺,弹簧秤,白纱线,钢笔。

过程:仿照教师演示实验进行实验探究。

滑轮组性质的探究

班组:姓名:

难点三:水平放置滑轮组的机械效率。

设计依据:从概念的本质上突破。

要想让学生比较好地掌握好滑轮组的机械效率,关键在于理解有用功和总功。不论是“竖直悬挂”的滑轮组还是“水平放置”的滑轮组,有用功的本质就是“机械克服阻力所做的功”;总功就是“人们对机械所做的功”。对于“竖直悬挂”的滑轮组W有=Gh,W总=FS,?浊=Gh/FS=?浊=Gh/Fnh=?浊=G/nF;而对于“水平放置”的滑轮组W有=f摩h,W总=FS。?浊=f摩h/FS=f摩/nF。这就与难点一、二相呼应。