“機械效率”教學難點分析與突破

【摘要】“機械效率”是初中《物理》滬科版《機械與人》一章中的教學難點，如何突破“機械效率”的學習難點，是物理教學中的疑難問題。筆者在教授該課時，博彩眾長，吸取其他教師的經驗并結合自身的教學經驗，總結了四種方法來引導學生突破該難點。

【關鍵字】機械效率 引入實驗 歸納總結 拓展提高

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2012）20-0141-01

“機械效率”是初中物理滬科版《機械與人》一章的教學難點。原因主要是機械效率是較為綜合的知識，由于學生缺少生活經驗，對從實際中概括出來的“總功”“有用功”“額外功”“機械效率”等概念感覺太抽象、不易理解，而且學生往往把機械效率的高低與機械是否省力錯誤地聯系在一起，誤認為越省力的機械其機械效率就越高。因此，本人在教授該課時，博取眾長，吸取其他教師經驗并結合自身總結了四種過程方法來引導學生突破該難點。

一 通過生活中熟悉的例子引入，入門效果好

在一次校級公開課中，有位教師通過生活中買漢堡的例子來作為機械效率這一課題的引入，收到了很好的效果。例子是這樣的：某人想去買個漢堡（10元/個），于是打電話通過外賣叫人送來，但是需要交5元的勞務費。請問：某人的目的？買漢堡花了多少錢，一共花了多少錢，額外花了多少錢，能不付嗎？買漢堡所花錢的效率是多少？

通過列舉生活中鮮為人知的例子，不難看出，該例子與“機械效率”這堂課密切相關。這幾個問題很顯然是為有用功、總功、額外功、機械效率這四個物理量做引入，使同學們一聽就明白。好的例子的引入猶如課堂中的第一步棋，這一步能否演好關系到整個課堂教學的成敗。可以說，引入課題乃是整個課堂教學的“準備動作”，為師生即將進行的思維活動做好心理準備，起到先聲奪人的作用，為新課教學提供了有利的入門條件。

二 借助實驗引出概念，加深對概念的理解

在例子引入后，可以利用一組實驗來完成機械效率的難點教學任務。首先，通過對實驗結果進行分析、對比和討論，引出“機械效率”的概念；接著，通過對實驗數據的計算、分析，加深對概念的理解，認識“機械效率”的測定及計算方法；最后，引導學生對實驗結果進行對比和歸納，進一步澄清不同物理概念之間的模糊認識。在教學過程中，本人安排了以下三個實驗。

實驗1：直接用彈簧測力計把物體勻速提升0.2米，記下彈簧測力計的示數。在這個過程中，拉力只對重物做功。

實驗2：使用動滑輪把重物勻速提升0.2米，記下彈簧測力計的示數，以及繩子自由端移動的距離。在此過程中的拉力不僅要對重物做功，還要對動滑輪做功，同時還要克服各種摩擦力所做的功，這比直接用彈簧測力計提升物體所做的功多。因為繩子拉力所做的功，還包括提升動滑輪所做的功和克服摩擦力所做的功。

在使用動滑輪提升重物時，動滑輪對物體所做的功是有用的、是必須做的，叫做有用功，公式為W有用=FS。其中，F為動滑輪的鉤子對物體的拉力。這個實驗里，F=G，故W有用=FS=Gh。提升重物時，不可避免地要克服滑輪本身所受的重力、繩重、滑輪與軸的摩擦力，這些是不可避免的功，叫做額外功W額，繩子自由端拉力所做的功叫做總功，公式為W總=FS，當然也可用W總=W有+W額來計算。

我們知道，有用功是總功的一部分，使用不同機械做相同的有用功時，當然希望額外功越少越好，即有用功與總功越接近越好。為了反映不同機械的這種差別，通常用有用功占總功的百分比來表示，在物理學中用機械效率η來表示。

實驗3：用兩個動滑輪和兩個定滑輪組成的輪滑組提升實驗二所用的重物，測出此滑輪組的機械效率，然后組織學生討論：影響機械效率的因素有哪些？以及有人說越省力的機械，其機械效率越高，此話是否正確，為什么？

三 引導學生歸納總結

通過實驗中的一些直觀現象用數據進行分析和比較，澄清了學生頭腦中的一些模糊概念，但初中生往往缺少歸納、總結的能力。教師應在啟發學生動手實驗、動腦思維、動口討論的同時，幫助他們把問題逐步引向深入并進行歸納、概括，使之上升為理性認識。為了加深學生理解，可繼續做以下實驗。

實驗4：將滑輪組提升重物的高度從0.2米改成0.1米并算出滑輪組的機械效率。

實驗5：將滑輪組提升的重物從2牛改為4牛并算出機械效率。

通過對實驗2和實驗3的數據分析可以得出：不同結構的滑輪組在提升相同的重物時，機械效率一般不同，結構復雜的滑輪組一般其機械效率也較低。

通過對實驗3和實驗4的數據分析可以得出：同一滑輪組在提升同一重物時，機械效率與提升高度無關。

通過對實驗驗3和實驗5的數據分析可以得出：同一滑輪組提升不同重物時，其機械效率是不同的。當提升的物重大時機械效率高。由此可知，當額外功一定時，有用功做得越多機械效率越高。

四 拓展提高，深化理解與鞏固

物理知識點教授完后，僅靠學生自己理解是不夠的，還需要通過典型且易錯的練習對他們加以鞏固，既要關注學生知識技能的掌握，更要關注學生的思維能力，情感態度與價值觀的培養，為學生可持續發展能力的培養奠定良好的基礎。

五 結束語

綜上所述，“機械效率”的內容既是初中物理教學的重點也是難點，因為它涉及的概念多、過程多、易混淆的知識多。在講授“滑輪組機械效率”部分時，利用具有引導性的問題引導學生沿著不同的方向多角度地去思考和理解，從多方面尋找解決問題的答案，可以得到很好的教學效果。教學的難點對于不同的學生難度是不同的。一般來說，知識的橫向混亂，縱向邏輯層次較多和實驗難以實現等因素是物理知識難度增加的原因，利用對比認識、逐層易化等方式可以很好地突破難點。

〔責任編輯：高照〕