11.5改变世界的机械 教学设计-2024-2025学年物理八年级下册教科版

《改变世界的机械》教学设计 一、教学目标 【物理观念】了解轮轴，认识轮轴本质上是连续转动的省力杠杆；了解斜面， 认识螺旋是一种特殊的斜面；了解复杂机械是由多种简单机械组合而成的；了解 如何利用简单机械解决生产生活中的实际问题；了解大型挖掘机、火箭、机器人 等复杂机械在工程技术中的广泛应用。 【科学思维】了解轮轴、斜面模型； 基于轮轴的结构特征，能运用杠杆的规 律进行演绎推理；能指出在利用轮轴和斜面分析、解决实际问题过程中的不当之 处，并能提出自己的见解。 【科学探究】基于轮轴的结构特征，结合杠杆知识对轮轴的工作原理提出合 理猜想，进一步分析得到轮轴的特点；能对分析过程进行交流、评估和反思。 【科学态度与责任】了解简单机械的内在联系， 了解机械的发展历程及其对 社会发展的推动作用；了解盾构机、火箭等在技术突破、工程应用、经济与产业 发展及国际影响力等方面的卓越表现，增强民族自豪感与社会责任感。 二、教学重难点 （一）教学重点 认识机械的使用对社会发展的作用。 （二） 教学难点 对轮轴和斜面做功过程的探究。 三、教学过程 （一）新课引入 播放视频：2024 年 8 月 19 日，历时 32 个月的掘进，“深江 1 号 ”盾构机穿 越 3 590 米，深江铁路珠江口隧道顺利抵达海底最深处——海底 106 米，这是世 界高铁盾构隧道最深纪录！ 设计意图：结合大国重器——“深江 1 号”的视频素材，让学生领略机械改 变世界的力量，体会物理学与科技、社会的联系， 继而激发好奇心和求知欲，激 发学生的探索精神和创新意识，培养学生的民族自豪感。 （二） 新课教学 问题一：轮轴 活动 1 ：拧螺丝比赛。 教师徒手拧螺丝，拧不动。让班上的“大力士”拧拧看，依然拧不动，而力 气小的女同学选择用扳手轻松解决问题。这说明扳手起到了省力的作用——从扳 手引入轮轴。 教师利用“可调的轮轴”教具，给学生演示杠杆到轮轴的演变，使学生认识 到轮轴是连续旋转的不等臂杠杆。轮轴由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上 组成，大的称为轮，小的称为轴。 设作用在轮上的力为 F，作用在轴上的力为 G，轮半径为 R，轴半径为 r， 根据杠杆平衡条件可推出 FR=Gr。 设计意图： 由于“轮”的形状束缚，教师需要引导学生认识轮轴的内涵。 提出问题：请从身边的物体中寻找轮轴的应用。 学生最容易想到的是方向盘。教师再进行适当的引导， 使学生从实例中总结 轮轴的本质：轮是固定在轴上的，轮的形状是可以变化的，轴是可以转动的。 结合这些特点，学生可以找出更多“变形”的轮轴，例如水龙头、门把手、 螺丝刀、手摇转笔刀等。 师生共同观察辘轳的图片，教师引导学生发现轮在做圆周运动时，重物在做 直线运动。轮轴将直线运动和圆周运动建立联系， 并实现转化，是机械传动的重 要装置。轮轴是科技发展史上重要的发明之一。 活动 2 ：根据图片展示，讨论分析自行车上的轮轴。 设计意图：将所学的知识应用到实际中，使学生对概念的认识不断深化，最 终建立起对轮轴的完整概念。同时，这一活动也为后面《跨学科实践：自行车》 一节做铺垫。 问题二：斜面 提出问题：如果让你自己把一个很沉重的大箱子搬到高处，你有什么办法？ 活动 3 ：学生亲身体会使用斜面搬重物可以省力。 设计意图：使学生认识斜面，感受斜面的作用，了解斜面也是一种简单机械。 提出问题：根据体验，你能判断使用斜面可以省力。那么， 不同的斜面省力 情况是否相同？如何设计实验？ 活动 4 ：探究斜面的省力情况与什么因素有关。 器材：弹簧测力计、可调角度的光滑斜面、木块等。 设计方案： 一是利用弹簧测力计直接提起重物与在表面光滑的斜面上拉重物的示数比 较；二是斜面倾斜角度不同时比较弹簧测力计的示数。 分析实验数据得出结论：使用斜面可以省力，同一斜面倾斜角度越小（或斜 面越平缓）越省力。 提出问题：请思考使用斜面省力的原因。 小组讨论：若不计物体与斜面的摩擦，根据功的原理，使用任何机械都不能 省功，即 FL=Gh，可以得出 F=Gh/L，又因为 h＜L，所以 F＜G。 总结：在不考虑摩擦的情况下，斜面长是斜面高的几倍，拉力或推力就是物 体所受重力的几分之一，即斜面是一个费距离但能省力的简单机械。 展示城市无障碍通道图片，提出问题：如果你是城市设计者，你会如何设计 无障碍通道，使行动不便的人上下时更省力、更平稳、更安全，有哪些注意事项？ 小组讨论、交流、分享。 设计意图：从感性认识到理性分析再到解决问题，深化学生对斜面省力情况 的理解，逐步增强利用所学知识解决实际问题的能力。 活动 5 ：研究特殊的斜面——螺旋。 由盘山公路、地下停车场的出入口、立交桥的引桥等， 引出特殊的斜面—— 螺旋，进而引导学生发现饮料瓶盖、螺丝钉等也是螺旋结构。 学生实践：把三角形的纸片绕在圆柱上，体会斜面变形成为螺旋的过程。 教师强调：螺旋的一个特点是可以将旋转运动与沿轴向的运动互相转化。 设计意图：引导学生明白螺旋是特殊的斜面，并体会螺旋在生产生活中的重 要作用。 问题三：世界因机械而改变 活动 6 ：阅读教科书相关内容，了解机械发展史及机械发展对人类社会发展 的贡献，分享自己在使用简单机械过程中的体验和发现。 教师播放生活中各种简单机械的使用视频，使学生进一步认识到物理在科学 技术、生产生活中的广泛应用。 设计意图：使学生了解简单机械的变形和彼此合作创造了更复杂的机械，扩 大了人类活动的范围，使人类活动范围从陆地到海洋、到天空； 培养学生的社会 责任感，激发学生的科学探索精神。 （三）课堂小结 学科网（北京）股份有限公司 $$