跨学科实践：制作简易升降机（教学设计）-2024-2025学年北师大版物理八年级下册

教案 课 题 跨学科实践：制作简易升降机 备课人 授课日期 教学目标 （1）物理观念：通过设计和制作简易升降机，学生能够理解简单机械的基本原理，如杠杆、滑轮和机械效率的概念，并能够应用于实际问题的解决。 （2）科学思维：学生能够通过实验探究和分析数据，培养逻辑思维和批判性思考能力，理解机械效率的影响因素，并提出改进方案。 （3）科学探究：学生能够独立设计实验方案，使用简单工具和材料制作升降机，并进行实验验证，培养动手实践和科学探究能力。 （4）科学态度与责任：通过小组合作和交流，学生能够培养团队合作意识，理解机械设计中的安全规范和责任，增强安全使用机械的意识。 教 学 重 点 与 难 点 （1）理解并应用简单机械原理（如杠杆、滑轮）设计升降机结构，解决真实情境中的实际问题。 （2）通过实验探究，准确测量升降机的机械效率，并分析影响机械效率的因素，提出优化方案。 （3）在跨学科实践中，综合运用物理知识与工程思维，培养科学探究能力和创新意识。 媒体教具 （1）多媒体设备：投影仪、电脑、互联网连接，用于展示我国机械发展历史的相关视频和图片，以及建筑工地上工程机械的工作场景。 （2）材料包：包含木板一块（作底座）、厚纸板若干（制作轿厢）、直杆三根（50cm 左右，两根作竖直支架，一根作横梁）、细绳一根（2m 左右）、滑轮两个、剪裁刀、捆扎绳、胶水，供学生设计和制作简易升降机使用。 （3）实验工具：弹簧测力计、卷尺、计时器，用于测量升降机的机械效率，包括物体上升的高度、绳子自由端的拉力和移动距离。 教法学法 讲授法、实验法、调研法、设计法、制作法、比较法、讨论法 教 学 过 程 二次备课调整 一、新课引入 情境引入 师：在日常生活中，人们经常使用各种机械来搬运物体。比如，在古代，我国劳动人民就利用简单机械制作了升降机，以方便搬运人和物品。请看教材 P131 图 9.6-1，这是我国古代用于军事瞭望的集车。今天，我们也将尝试设计并制作一个能搬运物体上下移动的简易升降机，通过这个活动来体会简单机械的原理及其在实际生产生活中的应用。 （生：积极思考，并讨论如何利用简单机械设计升降机） 二、进行新课 1. 我国机械发展的历史 了解我国机械发展的历史 师：同学们，你们知道我国机械发展有哪些重要的历史事件吗？请大家分组查阅资料，收集相关信息。 （生：分组查阅资料，记录关于我国机械发展历史的信息，并准备分享交流） 实践活动：调研建筑工地上的工程机械 调研任务说明 师：在建筑工地上，我们可以看到许多大型的工程机械。你们知道这些机械的用途以及它们的工作原理吗？现在，请大家以小组为单位，上网查询建筑工地或道路施工过程中使用的工程机械，了解它们的名称、用途以及背后的物理知识。调研的具体内容包括： 该工程机械的结构特点与物理原理。 除简单机械外，该工程机械在设计中还应用了哪些与物理有关的知识。 该工程机械的操作规程及其中的物理道理。 对于安全使用该工程机械，你有哪些建议。 将调查结果整理成调研报告，并与其他同学交流分享。 （生：分组进行调研，记录调研结果，并准备汇报材料） 调研结果展示 师：现在请各组依次汇报调研成果。 （生：每组轮流汇报调研结果，其他组的同学和教师进行提问和讨论） 2. 利用简单机械设计和制作升降机 设计要求 师：接下来，我们要设计一个能够竖直搬运物体的简易升降机。设计要求是： 升降机需要能够搬运 0.3 kg 的重物，搬运高度不低于 10 cm。 升降机需要有轿厢，可以个性化设计。 升降机需要坚直支架来支撑轿厢上下运行。 整个搬运过程要省力，提高机械效率。 请先将你的设计思路以示意图的形式画出来，与同学交流后进一步完善设计方案。 （生：根据设计要求绘制示意图，互相交流并完善设计方案） 制作升降机 师：下面我们开始制作升降机。大家可以使用以下材料： 木板一块（作为底座） 厚纸板若干（制作轿厢） 直杆三根（50 cm 左右，两根作竖直支架，一根作横梁） 细绳一根（2 m 左右） 滑轮两个 剪裁刀 捆扎绳 胶水 注意：提升物体的重力约为 3 N，轿厢的重力与之相近。考虑到弹簧测力计的量程是 0~5 N，可以选择动滑轮上有三根绳子承担物重。若用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，则绕绳时应从动滑轮出发。为了使物体移动的距离不小于 10 cm，绳端移动的距离至少为 30 cm，绳子总长建议在 1~2 m 之间。 （生：按照设计图纸，动手制作升降机） 3. 测量升降机的机械效率 实验探究 师：测量升降机的机械效率需要计算有用功和总功。在动手测量之前，我们需要解决以下几个问题： 在提升过程中，有用功和总功分别是哪个力做的功？ 如何测量物体上升的高度？ 如何测量绳子自由端的拉力和绳子自由端移动的距离？ 记录数据的表格应该如何设计？ （生：小组讨论，设计实验方案） 完成实验 师：结合上述思考，利用升降机将质量为 0.3 kg 的物体提升不少于 10 cm，在此基础上进行如下比较： 比较不同升降机在提升物体过程中的省力程度。 比较不同升降机完成上述任务的机械效率。 （生：完成实验，记录实验数据，并进行比较分析） 实验总结 师：通过实验对比，我们可以发现： 滑轮组的组装方式相同时，轿厢较轻的机械效率较高。 在轿厢及物体总重力大致相同时，使用的动滑轮较多的更省力，但机械效率较低。 教师总结： 滑轮组的机械效率受物重、动滑轮重、绳重和摩擦的影响。用同一滑轮组提升不同重物时，提起的重物越重，滑轮组的机械效率越高；用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。滑轮组的机械效率与滑轮组的绕绳方法、重物被提升的高度、重物匀速运动的速度等因素无关。 提高机械效率的方法 师：通过以上实验，大家能否提出一些提高机械效率的方法呢？ （生：提出提高机械效率的方法，如增大有用功、减小额外功等） 三、课堂小结 总结本节课内容 师：今天我们学习了我国机械发展的历史，进行了建筑工地上的工程机械调研，设计并制作了简易升降机，最后测量了升降机的机械效率。通过这些活动，我们不仅加深了对简单机械的理解，还学会了如何提高机械效率。 （生：回顾本节课的主要内容，巩固所学知识） 作业布置 （1）设计并绘制简易升降机的草图，标注出所用简单机械的种类及其作用，并简述其工作原理。 （2）撰写一篇关于所调研工程机械的物理知识应用的小论文，包括其结构特点、物理原理、操作规程及安全使用建议。 学科网（北京）股份有限公司 $$