俯視小學教材，正視初中教學——“定滑輪和動滑輪”實驗解讀與改進

吳華成

(衢州市實驗學校,浙江 衢州 324000)

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俯視小學教材，正視初中教學——“定滑輪和動滑輪”實驗解讀與改進

吳華成

(衢州市實驗學校,浙江 衢州 324000)

摘要：“定滑輪和動滑輪”實驗是中學和小學科學教材中都涉及的內(nèi)容，但中小學的教學目標不同. 作為初中教師不僅要正視初中教材，同時要俯視小學教材，才能把握好中小學銜接點，抓好連接點，補充間斷點，拓展深化點，真正做到九年一貫.

關(guān)鍵詞：動滑輪；定滑輪；杠桿

中小學科學教材有很多相同內(nèi)容，但教學目標不同. 作為初中教師不僅要正視初中教材，同時要俯視小學教材，才能把握好中小學銜接點，抓好連接點，補充間斷點，拓展深化點，真正做到九年一貫.

“定滑輪和動滑輪”小學和初中都有這節(jié)內(nèi)容，浙教版初中科學安排在9年級上冊第3章，教育科學版小學科學安排在6年級上冊第1章. 小學科學教學目標是：通過觀察，描述滑輪構(gòu)造上的特點；通過探究，讓學生認識定滑輪、動滑輪，知道其各自特點；通過實驗、組內(nèi)交流，讓學生在實驗中操作感受定滑輪、動滑輪的作用. 初中科學教學目標是：通過探究，讓學生認識定滑輪、動滑輪，知道其各自的特點，說明滑輪的實質(zhì)是杠桿，以及實際生活中的應用；通過探究，培養(yǎng)學生制定計劃、動手操作、觀察、描述等能力. 作為初中教師上這節(jié)內(nèi)容時，應該事先清楚學生現(xiàn)有知識、中小學銜接點、實驗活動的側(cè)重點、學生自主探究困難點等，才能有效組織實驗教學. 筆者通過仔細閱讀小學教材及教參，對浙教版初中教材中“定滑輪和動滑輪”3個實驗解讀或改進.

1實驗活動1

1)觀察滑輪，并指出它的結(jié)構(gòu)特點.

2)請用滑輪、細線、鐵架臺等設(shè)計2種方案，要求利用滑輪把鉤碼提升起來，在圖1中畫出實驗裝置示意圖.

圖1　實驗活動的實驗裝置示意圖

3)利用設(shè)計的方案，組裝好裝置，提升鉤碼.

教材實驗活動的設(shè)計符合學生現(xiàn)有的知識水平和技能，充分關(guān)注中小學銜接點，同時也體現(xiàn)學生的自主學習. 結(jié)合小學科學，對本實驗活動解讀是：小學科學對“滑輪外形有什么特點”和“它們?yōu)槭裁匆龀蛇@樣子”作了討論，初中再安排學生觀察滑輪并指出它的結(jié)構(gòu)特點，學生很快能獨立完成. 教材的設(shè)計意圖是幫助學生復習回顧、重新認識滑輪. 實驗活動中要求學生根據(jù)器材設(shè)計方案并畫裝置示意圖. 從實驗探究角度講，先設(shè)計實驗方案后進行探究，符合探究規(guī)律；從另一角度講，實驗要求學生畫示意圖，為滑輪轉(zhuǎn)化杠桿，讓學生在示意圖上分析杠桿的5要素起鋪墊作用. 另外，小學教材分別以旗桿頂部的滑輪和會移動的滑輪進行探究，初中再安排學生設(shè)計2種方案組裝裝置提升鉤碼，實驗較易實施. 所以，教師在該實驗活動組織時，可以大膽放手讓學生自主完成.

2實驗活動2

1)如圖2(a)所示，用彈簧測力計測出鉤碼的重G1.

2)如圖2(b)所示，通過定滑輪用彈簧測力計勻速向下拉動鉤碼，記彈簧測力計的讀數(shù)F1，并與鉤碼的重相比較. 改變拉力的方向，如圖2(c)所示，觀察彈簧測力計的讀數(shù)是否變化.

3)先用彈簧測力計測出鉤碼和滑輪的總重G2. 如圖2(d)所示，通過動滑輪用彈簧測力計勻速向上拉動鉤碼，記錄彈簧測力計的讀數(shù)F2,并與鉤碼和滑輪的總重相比較.

圖2　實驗活動2的示意圖

小學科學研究定滑輪是通過左右各掛相同鉤碼，定滑輪能保持靜止，再通過左右改變相同數(shù)量鉤碼進行多次實驗，歸納得出定滑輪不省力但能改變用力方向. 而初中科學從定滑輪靜止狀態(tài)改為勻速拉重物，從定性實驗到用彈簧測力計測出具體的值的定量實驗，從單一與物體相反方向的拉力到改變多方向拉力的研究. 在動滑輪實驗時，初中跟小學相比也有所不同. 小學用彈簧測力計直接測提升重物的力，再與拉力比較. 初中是用彈簧測力計測重物和動滑輪總重力，再與拉力進行比較.

通過中小科學實驗對比，初中定滑輪實驗注重的是勻速、定量、多方向改變拉力的研究. 實驗關(guān)注摩擦的存在，為減少誤差多掛幾個鉤碼，但不能超過彈簧測力計的測量范圍. 在動滑輪的研究上，初中關(guān)注動滑輪本身的重力和摩擦的存在. 為了減少誤差也要盡可能多掛幾個鉤碼. 總之，初中的實驗操作要求比小學高.

初中定滑輪、動滑輪實驗與小學相比有變化，能力要求也有所提高，但對9年級學生來說，在教師指導下也完全有能力自主完成實驗. 在該實驗步驟2)和3)后面分別增設(shè)拉力通過的距離與物體上升的高度對比實驗. 目的是讓學生知道：利用定滑輪提升物體，拉力所通過的距離與物體上升的高度相等，得出定滑輪不省力、不省距離，但能改變力的方向. 利用動滑輪提升物體，拉力所通過距離是物體上升的高度的2倍，得出動滑輪省一半力，費2倍距離，但不能改變力的方向. 這為后面學習滑輪組、有用功、總功、機械效率打下基礎(chǔ).

3實驗活動3

在圖3(b)和(d)中分別作出定滑輪、動滑輪的動力臂和阻力臂，并找出動力臂和阻力臂之間的關(guān)系. 分析為什么使用定滑輪不省力，而使用動滑輪可以省一半力.

圖3　實驗活動3的示意圖

小學科學教學多是使用、實踐、體驗一些科學事件，而初中多是解釋、分析這些科學事件，這是兩者在知識能力上的差別. 而實驗3是實踐、分析、解釋滑輪實質(zhì). 該實驗活動目的是讓學生通過活動認識滑輪實質(zhì)就是杠桿. 實驗要求學生根據(jù)杠桿平衡條件來分析論證，得出結(jié)論. 為此，教師應引導學生把定滑輪和動滑輪轉(zhuǎn)化為杠桿，然后確定支點、動力、阻力，作出對應的動力臂、阻力臂. 再通過分析力臂的之間關(guān)系，可以得出：定滑輪相當于等臂杠桿，動滑輪的動力臂是阻力臂2倍的省力杠桿.

從上述角度講，筆者認為實驗活動3是本節(jié)課的教學重點和難點. 而教材安排實驗活動過于簡單，學生很難獨立、自主、有效地進行. 所以，在教學時應把實驗活動3活動步驟進行分步細化，引導學生層層深入地進行實踐、分析和解釋滑輪的實質(zhì). 實驗活動3改進如下：

1)根據(jù)圖4(a)和(b)的定滑輪和動滑輪分別畫出其裝置的示意圖.

(a)　　　　　　　　　(b)圖4　改進后的實驗活動3的示意圖

2)對照杠桿的定義，滑輪就是杠桿. 在滑輪示意圖上分別找出支點、動力和阻力，并與組內(nèi)同學交流.

3)分別畫出它們的動力臂和阻力臂.

4)比較兩滑輪的動力臂和阻力臂長度，得出定滑輪是怎樣的杠桿？動滑輪又是怎樣的杠桿？

如果本節(jié)課實驗完成比較順利，學生知識掌握得也比較好，還可以在實驗3活動后增加思考題：除杠桿角度解釋“定滑輪不省力，動滑輪省一半力”外，能否從物體受力分析角度解釋？

有人會說，小學6年級學習的內(nèi)容，到9年級才重新被拾起，中間經(jīng)歷了3年，學生學的知識早已遺忘，所以初中教師無論小學是否學過，都重新再來. 該想法是沒有道理的，是對教育的不負責任. 在教學時，教師應幫助孩子喚起舊知，學習新知，提升能力. 初中教師應對小學教材做到心中有數(shù)，清楚知道學生在學之初有哪些基礎(chǔ)，哪些可以一帶而過，哪些必須重點講授. 只有這樣，教師才能把握好中小學科學銜接點，抓好連接點，補充間斷點，拓展深化點，使中小學科學教學融合發(fā)展，學生科學素養(yǎng)才能可持續(xù)發(fā)展.

參考文獻：

[1]朱清時. 義務(wù)教育教科書·科學(九年級上冊)[M]. 杭州：浙江教育出版社，2014：93-94.

[2]郁波. 義務(wù)教育課程標準實驗教科書·科學(六年級上冊)[M]. 北京：教育科學出版社，2003：12-13.

[責任編輯：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

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1005-4642(2016)01-0043-03

作者簡介：吳華成(1971-)，男，浙江衢州人，衢州市實驗學校高級教師，學士，從事中學物理教育工作.

收稿日期：2015-05-29