俯视小学教材，正视初中教学——“定滑轮和动滑轮”实验解读与改进

吴华成

(衢州市实验学校,浙江 衢州 324000)



俯视小学教材，正视初中教学——“定滑轮和动滑轮”实验解读与改进

吴华成

(衢州市实验学校,浙江 衢州 324000)

摘要：“定滑轮和动滑轮”实验是中学和小学科学教材中都涉及的内容，但中小学的教学目标不同. 作为初中教师不仅要正视初中教材，同时要俯视小学教材，才能把握好中小学衔接点，抓好连接点，补充间断点，拓展深化点，真正做到九年一贯.

关键词：动滑轮；定滑轮；杠杆

中小学科学教材有很多相同内容，但教学目标不同. 作为初中教师不仅要正视初中教材，同时要俯视小学教材，才能把握好中小学衔接点，抓好连接点，补充间断点，拓展深化点，真正做到九年一贯.

“定滑轮和动滑轮”小学和初中都有这节内容，浙教版初中科学安排在9年级上册第3章，教育科学版小学科学安排在6年级上册第1章. 小学科学教学目标是：通过观察，描述滑轮构造上的特点；通过探究，让学生认识定滑轮、动滑轮，知道其各自特点；通过实验、组内交流，让学生在实验中操作感受定滑轮、动滑轮的作用. 初中科学教学目标是：通过探究，让学生认识定滑轮、动滑轮，知道其各自的特点，说明滑轮的实质是杠杆，以及实际生活中的应用；通过探究，培养学生制定计划、动手操作、观察、描述等能力. 作为初中教师上这节内容时，应该事先清楚学生现有知识、中小学衔接点、实验活动的侧重点、学生自主探究困难点等，才能有效组织实验教学. 笔者通过仔细阅读小学教材及教参，对浙教版初中教材中“定滑轮和动滑轮”3个实验解读或改进.

1实验活动1

1)观察滑轮，并指出它的结构特点.

2)请用滑轮、细线、铁架台等设计2种方案，要求利用滑轮把钩码提升起来，在图1中画出实验装置示意图.

图1　实验活动的实验装置示意图

3)利用设计的方案，组装好装置，提升钩码.

教材实验活动的设计符合学生现有的知识水平和技能，充分关注中小学衔接点，同时也体现学生的自主学习. 结合小学科学，对本实验活动解读是：小学科学对“滑轮外形有什么特点”和“它们为什么要做成这样子”作了讨论，初中再安排学生观察滑轮并指出它的结构特点，学生很快能独立完成. 教材的设计意图是帮助学生复习回顾、重新认识滑轮. 实验活动中要求学生根据器材设计方案并画装置示意图. 从实验探究角度讲，先设计实验方案后进行探究，符合探究规律；从另一角度讲，实验要求学生画示意图，为滑轮转化杠杆，让学生在示意图上分析杠杆的5要素起铺垫作用. 另外，小学教材分别以旗杆顶部的滑轮和会移动的滑轮进行探究，初中再安排学生设计2种方案组装装置提升钩码，实验较易实施. 所以，教师在该实验活动组织时，可以大胆放手让学生自主完成.

2实验活动2

1)如图2(a)所示，用弹簧测力计测出钩码的重G1.

2)如图2(b)所示，通过定滑轮用弹簧测力计匀速向下拉动钩码，记弹簧测力计的读数F1，并与钩码的重相比较. 改变拉力的方向，如图2(c)所示，观察弹簧测力计的读数是否变化.

3)先用弹簧测力计测出钩码和滑轮的总重G2. 如图2(d)所示，通过动滑轮用弹簧测力计匀速向上拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F2,并与钩码和滑轮的总重相比较.

图2　实验活动2的示意图

小学科学研究定滑轮是通过左右各挂相同钩码，定滑轮能保持静止，再通过左右改变相同数量钩码进行多次实验，归纳得出定滑轮不省力但能改变用力方向. 而初中科学从定滑轮静止状态改为匀速拉重物，从定性实验到用弹簧测力计测出具体的值的定量实验，从单一与物体相反方向的拉力到改变多方向拉力的研究. 在动滑轮实验时，初中跟小学相比也有所不同. 小学用弹簧测力计直接测提升重物的力，再与拉力比较. 初中是用弹簧测力计测重物和动滑轮总重力，再与拉力进行比较.

通过中小科学实验对比，初中定滑轮实验注重的是匀速、定量、多方向改变拉力的研究. 实验关注摩擦的存在，为减少误差多挂几个钩码，但不能超过弹簧测力计的测量范围. 在动滑轮的研究上，初中关注动滑轮本身的重力和摩擦的存在. 为了减少误差也要尽可能多挂几个钩码. 总之，初中的实验操作要求比小学高.

初中定滑轮、动滑轮实验与小学相比有变化，能力要求也有所提高，但对9年级学生来说，在教师指导下也完全有能力自主完成实验. 在该实验步骤2)和3)后面分别增设拉力通过的距离与物体上升的高度对比实验. 目的是让学生知道：利用定滑轮提升物体，拉力所通过的距离与物体上升的高度相等，得出定滑轮不省力、不省距离，但能改变力的方向. 利用动滑轮提升物体，拉力所通过距离是物体上升的高度的2倍，得出动滑轮省一半力，费2倍距离，但不能改变力的方向. 这为后面学习滑轮组、有用功、总功、机械效率打下基础.

3实验活动3

在图3(b)和(d)中分别作出定滑轮、动滑轮的动力臂和阻力臂，并找出动力臂和阻力臂之间的关系. 分析为什么使用定滑轮不省力，而使用动滑轮可以省一半力.

图3　实验活动3的示意图

小学科学教学多是使用、实践、体验一些科学事件，而初中多是解释、分析这些科学事件，这是两者在知识能力上的差别. 而实验3是实践、分析、解释滑轮实质. 该实验活动目的是让学生通过活动认识滑轮实质就是杠杆. 实验要求学生根据杠杆平衡条件来分析论证，得出结论. 为此，教师应引导学生把定滑轮和动滑轮转化为杠杆，然后确定支点、动力、阻力，作出对应的动力臂、阻力臂. 再通过分析力臂的之间关系，可以得出：定滑轮相当于等臂杠杆，动滑轮的动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆.

从上述角度讲，笔者认为实验活动3是本节课的教学重点和难点. 而教材安排实验活动过于简单，学生很难独立、自主、有效地进行. 所以，在教学时应把实验活动3活动步骤进行分步细化，引导学生层层深入地进行实践、分析和解释滑轮的实质. 实验活动3改进如下：

1)根据图4(a)和(b)的定滑轮和动滑轮分别画出其装置的示意图.

(a)　　　　　　　　　(b)图4　改进后的实验活动3的示意图

2)对照杠杆的定义，滑轮就是杠杆. 在滑轮示意图上分别找出支点、动力和阻力，并与组内同学交流.

3)分别画出它们的动力臂和阻力臂.

4)比较两滑轮的动力臂和阻力臂长度，得出定滑轮是怎样的杠杆？动滑轮又是怎样的杠杆？

如果本节课实验完成比较顺利，学生知识掌握得也比较好，还可以在实验3活动后增加思考题：除杠杆角度解释“定滑轮不省力，动滑轮省一半力”外，能否从物体受力分析角度解释？

有人会说，小学6年级学习的内容，到9年级才重新被拾起，中间经历了3年，学生学的知识早已遗忘，所以初中教师无论小学是否学过，都重新再来. 该想法是没有道理的，是对教育的不负责任. 在教学时，教师应帮助孩子唤起旧知，学习新知，提升能力. 初中教师应对小学教材做到心中有数，清楚知道学生在学之初有哪些基础，哪些可以一带而过，哪些必须重点讲授. 只有这样，教师才能把握好中小学科学衔接点，抓好连接点，补充间断点，拓展深化点，使中小学科学教学融合发展，学生科学素养才能可持续发展.

参考文献：

[1]朱清时. 义务教育教科书·科学(九年级上册)[M]. 杭州：浙江教育出版社，2014：93-94.

[2]郁波. 义务教育课程标准实验教科书·科学(六年级上册)[M]. 北京：教育科学出版社，2003：12-13.

[责任编辑：尹冬梅]

Connection between primary and secondary school: take the

experiment of fixed pulley and movable pulley for example

WU Hua-cheng

(Experiment School of Quzhou, Quzhou 324000, China)

Abstract:The experiment of fixed pulley and movable pulley presents in the science textbooks in both the primary and secondary schools, but the teaching objectives are different. As a teacher in junior high school, we must reveal the connections and differences between them, complement and deepen the understanding of these two experiments, and realize the nine-year articulate curriculum.

Key words:fixed pulley; movable pulley; lever

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1005-4642(2016)01-0043-03

作者简介：吴华成(1971-)，男，浙江衢州人，衢州市实验学校高级教师，学士，从事中学物理教育工作.

收稿日期：2015-05-29