9.6　制作简易升降机(教学设计）-2024-2025学年八年级物理下册（北师大版）

世界 物理 八年级下册 北师版 第六节　制作简易升降机 本节教材分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 教 材 解 读 　本节课在教材中以跨学科实践出现,首先让学生调查我国的机械发展历史,体会中华民族的伟大智慧,不仅在正文介绍了我国古代的机械制造,还介绍了现代先进的机械技术——嫦娥五号机械臂;其次在科学窗中,介绍了我国古代的纺织机械的先进技术,唤起学生的民族自豪感;最后让学生测量自己制作的升降机的机械效率,使活动从定性深入到定量 学 习 目 标 物理观念 　1.了解我国的机械发展历史。 　2.理解升降机的基本工作原理。 　3.学会测滑轮组的机械效率,了解与机械效率有关的因素 科学思维 　1.在搭建升降机过程中,面对问题主动思考,尝试不同的解决方案,从而培养学生问题解决能力和创新思维。 　2.在实践活动中进一步认识进行科学探究的方法和意义。 　3.培养学生从实验中归纳简单的科学规律的能力 科学探究 　1.通过实践操作,使学生掌握搭建简易升降机的基本步骤和技巧,包括材料的选择、部件的组装、调试等。 　2.通过让学生参与用实验测滑轮组机械效率的过程,培养学生的实验能力。 　3.通过对实验数据的分析与处理,使学生进一步掌握处理实验数据的方法 科学态度 与责任 　1.通过了解不同时期,不同文化背景下的技术与成就,增强对多元文化的理解和尊重,唤起学生的民族自豪感。 　2.通过制作简易升降机的实践活动,激发学生对机械工程领域的兴趣,培养其探索未知、勇于实践的精神。 　3.在小组活动中,相互协作、共同完成任务,培养团队合作精神和沟通能力。 　4.在搭建和使用过程中,注意安全操作的重要性,养成良好的安全习惯,确保人身和设备安全 重点 难点 　重点:设计并制作简易升降机、测量滑轮组的机械效率。 　难点:设计实验和实验过程 合 作 探 究 　[实验目的]测量滑轮组的机械效率。 　[实验原理] η==。 　[实验器材]铁架台、滑轮、绳子、刻度尺、重物、弹簧测力计。 　[记录数据] F、s、G、h。 　[实验过程]因为滑轮组的机械效率是指使用滑轮组提升物体时的效率,所以测量过程中,不能在物体静止时读弹簧测力计的拉力,又因为匀速直线运动的物体受力平衡,因此实验中必须匀速竖直拉弹簧测力计,以保证物体匀速上升,在匀速上升的过程中读数。 　[交流讨论] 　①同一滑轮组的机械效率,在提升不同的重物时是不同的。不同的滑轮组的机械效率也有可能相同。 　②机械效率是有用功与总功的比值,所以要提高滑轮组的机械效率,就要从减小额外功和增加有用功这两个角度考虑。如:减轻动滑轮和绳子的自重,减小轮和轴间的摩擦(即加润滑油),在绳子能承受范围内增加物重等 备课 资料 　 新课导入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【导入】 (故事激趣,引入新课) 在科技与创新的浪潮中,无数发明改变了人类的生活与工作方式,其中,升降机的诞生无疑是现代工程史上的一颗璀璨明珠。这个故事,讲述的是一位充满智慧与激情的工程师,如何凭借不懈的努力与对完美的追求,将梦想中的便捷运输工具——升降机,从图纸变为现实。 故事的主角,我们称之为李明工程师,他是一位对机械结构充满无限热爱的专业人士。一切始于李明对高空作业的深刻观察。在那个时代,高楼建设如火如荼,但工人们却不得不依靠简陋的梯子或绳索进行高空作业,既危险又低效。李明看在眼里,急在心里,他梦想着能发明一种安全、高效的垂直运输工具,让高空作业变得轻松自如。无数个日夜,他伏案疾书,图纸堆满了房间,每一次修改都凝聚着他对完美的追求。最大的挑战在于平衡稳定性与承重能力。李明经过反复计算和模拟,最终采用了先进的齿轮传动系统和坚固的钢结构框架,确保了升降机在高速运行中的稳定性和安全性。同时,他还引入了紧急制动系统和多重安全保护装置,以应对突发情况,保障乘客安全。 　　设计完成后,便是最为紧张的试验阶段。李明带领团队,在废弃的工厂里搭建起了一座模拟高楼,用于测试升降机的各项性能。他们不断记录数据,分析问题,优化方案。经过无数次的失败与调整,终于,在一个阳光明媚的早晨,升降机平稳而有力地升至了预定高度,那一刻,整个团队沸腾了。 随着升降机的成功问世,它迅速被应用于各类高层建筑、工厂车间以及仓库等场所,极大地提高了工作效率,降低了安全风险。李明的发明不仅赢得了业界的广泛赞誉,更为他个人带来了无数的荣誉与成就。更重要的是,他用自己的行动诠释了工程师的责任与担当,激发了更多人对科技创新的热情。 李明工程师制作升降机的故事,是一段关于梦想、勇气与坚持的传奇。它告诉我们,每一个伟大的发明背后,都离不开无数次的尝试与失败,离不开对细节的极致追求,更离不开那份对人类福祉的深切关怀。在这个快速变化的时代,让我们以李明工程师为榜样,继续探索未知,勇于创新,共同创造更加美好的未来。 引入新课:制作简易升降机。 教学过程 学点1　了解我国的机械发展史 阅读教材P131~P132。 我国机械发展史是一个复杂而广阔的主题,涵盖了从古代简单工具到现代高精度的机械设计的漫长历程。 思考: 问题1:我国是世界上发明机械较早的国家之一,机械技术历史悠久,成就辉煌。机械设计的初步应用:古代用来舂米的　碓　,用来汲水的　桔槔和辘轳　,用于计量的　天平　,用于农业生产的　水车　、　风车　,用于军事的投石机等。  问题2:随着铸造技术的出现,我国古代机械技术得到极大的发展。两晋时期出现了自动　磨车　、　舂车　、　水碾　等水力机械。农耕器具、　纺织机械　、　造船技术　有了新的发展。  问题3:我国古代纺织机械与技术经历了　原始手工纺织时期　和　手工机器纺织时期　两个基本发展阶段。  学点2　利用简单机械设计并制作升降机 思考: 不同的机械有不同的功能,利用定滑轮可以改变力的方向,利用动滑轮、轮轴可以省力,我们根据功能需求选择不同的简单机械来设计升降机。 问题1:升降机要包括哪几部分?(动力系统、传动系统、承载系统) 问题2:每部分应如何设计?(动力系统可以设计配重或手动拉力;传动系统可设计滑轮和杠杆;承载系统用于承载货物的部分可设计吊笼) 问题3:设计时我们需要注意什么?(安全、效率、可操作性) 学点3　测量升降机的机械效率 (1)测量滑轮组的机械效率 实验器材与装置(如图9⁃6⁃1所示) 图9⁃6⁃1 思考: 问题1:在此实验中我们需要的测量工具是　弹簧测力计　和　刻度尺　。  问题2:实验步骤 ①按要求组装好滑轮组,记下重物(钩码)、绳子自由端的初始位置。 ②用弹簧测力计竖直向上拉绳子的自由端使重物(钩码)　匀速　上升,记下弹簧测力计的示数F。  ③保持重物原有的运动状态上升到某位置,记下重物(钩码)、绳子自由端的末位置。 ④根据所测数据和公式η== 　计算得出滑轮组的机械效率。  (2)影响滑轮组机械效率的因素 观察:如图9⁃6⁃2所示。 图9⁃6⁃2 思考: 问题:同一滑轮组提升重力不同的重物至相同的高度,可以看作　额外功　相同(忽略摩擦),在相同情况下,重物的重力越大,所做的　有用功　越多,机械效率越　高　。  观察:如图9⁃6⁃3所示。 图9⁃6⁃3 思考: 问题1:不同的滑轮组提升重力相同的重物至相同的高度,可以看作　有用功　相同,动滑轮的重力越大,在相同情况下,所做的　额外功　越多,机械效率越　低　。  问题2:影响滑轮组机械效率的因素: (1)　重物的重力　。  (2)　动滑轮的重力　。  (3)　绳子的重力　。  (4)　绳子与滑轮间的摩擦力　。  问题3:此实验中,如果没有刻度尺,不能测量出重物上升的高度h和绳子自由端移动的距离s,我们也可以计算得出滑轮组的机械效率。针对一个已经组装好的滑轮组,重物上升的高度h和绳子自由端移动的距离s存在着　s=nh　的关系,所以可以根据　η=　计算得出滑轮组的机械效率。  能力培优　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.用图9⁃6⁃5甲、乙所示两种方式匀速提升重为100 N的物体,已知滑轮重20 N,绳重和摩擦不计,则 (　　) 图9⁃6⁃5 A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙 B.手的拉力:F甲<F乙;机械效率:η甲<η乙 C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙 D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙 [解析] D　由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,则手的拉力:F甲>F乙;两幅图中的W有用是克服物体重力做的功,设提升相同高度,则两图中的W有用是相同的,但图乙中拉力要克服动滑轮的重力做功,比图甲中做的总功要多,所以结合机械效率公式η=可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小。 学科网（北京）股份有限公司 $$