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一、數據處理型
例1 在探究“測滑輪組的機械效率”的實驗中,馬剛同學用圖1所示的同一滑輪組進行了三次實驗,實驗記錄如下表:
(1)將實驗序號2、3所對應的機械效率填入相應表格中的空白處。
(2)根據以上實驗可得到的結論是:在滑輪組的串繞繩子的方式不變時,機械效率與_____________________有關,與_____________________無關。
解析 根據機械效率的計算公式,可以計算出第二次和第三次實驗的機械效率分別是90.1%、83.3%。根據表格中的數據分析可以看出,第1次和第3次實驗的機械效率相同,說明在提高的重物相同情況下,機械效率與速度沒有關系;第1次和第2次實驗中鉤碼重量不同,機械效率不同,說明機械效率與被提高重物的重量有關。
答案:(1)90.1%;83.3%。(2)物重;速度。
例2 在探究“杠桿的平衡條件”的實驗中,某同學記錄了三次實驗數據如下表:
(1)這三次實驗數據中有一次是錯誤的,錯誤數據的實驗序號是____________,由正確實驗結果可得杠桿的平衡條件是_____________________________________。
(2)如圖2所示,當在A處掛了三個鉤碼時,要使杠桿平衡,應在C處掛_____個鉤碼。(每個鉤碼的質量相等)
解析 本題考查的是杠桿的平衡條件。由于第2次實驗數據不滿足杠桿的平衡條件,所以這組實驗數據是錯誤的。根據第1次和第3次實驗數據可得到杠桿的平衡條件是:動力×動力臂=阻力×阻力臂。在本題的第(2)問中,根據杠桿平衡條件可得應掛4個鉤碼。
答案:(1)2;動力×動力臂=阻力×阻力臂。(2)4。
點評 以上兩個實驗題的共同特點是要對實驗數據進行進一步的分析和處理,進行相關運算和數據的分析歸納出實驗的結論。這就要求同學們有親自動手做實驗的經歷及會對實驗的數據進行分析處理,有較強的實驗分析和處理數據能力是解答此類試題的關鍵。
二、設計及完善實驗步驟型
例1 (2008•北京)實驗臺上有如下實驗器材:一個帶支架的杠桿、一個量程為0~5 N的彈簧測力計、六個質量均為100 g的鉤碼和兩段細繩。請利用上述實驗器材設計一個實驗,證明“在杠桿平衡時,如果動力臂和阻力臂保持不變,則動力跟阻力成正比”。
(1)在你所設計的實驗中,如果用點A表示鉤碼作用在杠桿上的位置,用點B表示彈簧測力計作用在杠桿上的位置,請在圖3中的杠桿上標出A點和B點。
(2)請寫出主要實驗步驟。
解析 動力作用點和阻力作用點的位置可以隨便選擇,最好不要選擇一點(即重合),再在A點依次向上掛鉤碼,并讀出對應的B點的彈簧測力計的示數,最后對數據進行分析。
答案:(1)見圖4。
(2)①用細繩做成兩個繩套,分別拴牢在杠桿的A點和B點處,調節杠桿使其在水平位置平衡。將彈簧測力計固定在B點并調節指針到零刻線位置。
②在A點處依次掛1個、2個、3個、4個、5個、6個鉤碼,在B點處依次豎直向上拉彈簧測力計,分別使杠桿在水平位置平衡。將每次實驗操作中掛在杠桿上的鉤碼的總質量和相應的彈簧測力計示數記錄在表格中。
點評 本題解答具有開放性,特別是第(1)問,A、B兩點的位置并不是唯一的。其實,這是探究杠桿平衡條件實驗的一個拓展實驗,要求同學們對探究杠桿平衡條件的實驗理解得更深刻,只有這樣才能更靈活地應用杠桿平衡條件來完成這個拓展實驗。
例2 (2008•蘭州)如圖5是測定滑輪組機械效率時所用的滑輪,若使繩端的拉力沿向上的方向,并且最省力。
(1)請在圖5中畫出該滑輪組的繩子繞法。
(2)完善下列實驗步驟:
A. 按組裝圖把實驗器材裝配好;
B. 用彈簧秤測量出重物的重力;
C. 在動滑輪下面掛上重物,并分別記下重物和彈簧秤的位置;
D. ________________拉彈簧秤,使重物上升一段距離,讀出___________________;
E. 用刻度尺分別量出___________和__________移動的距離;
F. 由測得的數據,求出滑輪組的機械效率。
(3)在這個實驗中,若物重4 N,重物上升了0.1 m,彈簧秤示數為2 N,請計算該滑輪組的機械效率η=_______。
(4)你能分析一下效率不是100%的原因嗎?請你試著寫出兩條:____________________________________、
____________________________________________。
解析 根據題設的條件“使繩端的拉力沿向上的方向并且最省力”,很容易畫出繩子的繞法。在第(2)題中,步驟基本給出,考查的是在實驗的過程中應該注意的一些問題,比設計實驗步驟簡單。D步驟中,在拉動彈簧測力計時一定要豎直勻速拉動,最后讀出彈簧測力計的示數;E步驟中是用刻度尺測量出物體上升的高度和繩子自由端移動的距離,機械效率的計算利用η==即可得出。
答案:(1)如圖6所示。(2)豎直勻速;彈簧秤讀數;重物上升的距離;繩的自由端。(3)η=66.7%。(4)沒有考慮動滑輪及繩子所受重力;沒有考慮繩子與滑輪間的摩擦。
點評 這道實驗題主要是考查實驗過程中應該注意的問題、機械效率的計算和影響機械效率的因素。這就要求學生在實驗過程中對實驗的步驟及應該注意的問題都要掌握,否則就容易出錯。
三、綜合型
例 (2008•大連)在探究“杠桿的平衡條件”實驗中,所用的實驗器材有杠桿、支架、刻度尺、細線、質量相同的鉤碼若干。
(1)將杠桿裝在支架上,發現杠桿右端下沉,如果將杠桿右側的平衡螺母向左調到頭了,杠桿右端仍下沉,此時應將杠桿左側的平衡螺母向_________調,直到杠桿在水平位置平衡為止。
(2)某同學進行正確的實驗操作后,得到的數據為F1=6 N、l1=20 cm、F2=4 N和l2=30 cm。該同學根據這些數據能否得出探究結論?____________________________。理由是:____________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
(3)使杠桿在傾斜一定角度的位置做實驗,也能得出杠桿平衡條件。這種實驗方案與杠桿在水平位置做實驗的方案相比較,你認為哪種實驗方案好并說明理由:_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
________________________________________________。
(4)如圖7所示,杠桿在水平位置平衡。如果在兩側鉤碼下再各掛一個相同的鉤碼,則杠桿_____________端將下沉。
解析 調節杠桿平衡和調節天平的方法是一樣的,當右端下沉時,杠桿左右兩端的平衡螺母都應該向左調節;如果杠桿左端下沉,則杠桿左右兩端的平衡螺母都應該向右調節。我們在做實驗時,一般不能只分析一組數據就得出結論,這樣有很大的片面性,實驗數據也不可靠。在做探究“杠桿平衡條件”的實驗時,一般要讓杠桿在水平位置平衡,因為這時杠桿標尺上的長度能直接讀出,這樣最容易確定動力臂和阻力臂的長度,否則,力臂的長度不易確定。根據杠桿平衡條件可知,力臂與力的乘積大的一段會下沉。
答案:(1)左。(2)不能得出探究結論;一次實驗得出的數據具有偶然性,不能歸納出規律。(3)杠桿在水平位置的實驗方案好,這樣便于測力臂。(4)右。
1.本節課首先通過具體的情景讓學生知道有用功、額外功、總功;在此基礎上理解機械效率,并通過探究斜面的機械效率,加深機械效率的認識。
2。通過對機械效率的學習,讓學生對效率問題在更廣闊的背景下有個初步的概念,使學生把物理學習與自己的生活實際聯系起來,具有于任何事情都要注意效率的科學態度。
【教材分析】
教學目標知識與技能1.能說出有用功、額外功、總功的定義
2.解釋機械效率,會計算機械效率
過程與方法1.根據生活事例認識物理知識,并運用物理知識解決實際問題
2.探究:斜面的機械效率
3.學習根據實驗數據分析、歸納簡單的科學規律
情感態度與價值觀使學生勇于探究日常用品或器件的物理原理,具有將科學技術應用于日常生活、社會初中的意識。
教學重點1.理解機構效率
2.探究斜面的機械效率
教學難點理解機械效率
教學方法討論,探究
教具和媒體長木板、木塊、彈簧秤、刻度尺、細線、棉、多媒體輔助教學課件
【教學過程實錄】
一、引入新課
師:小明家最近買了一處新樓房,一單元二樓。想把洗手間、廚房裝修一下,需把沙子運到二樓。請同學們根據需要,選擇器械幫助小明家解決這個問題,看看哪個小組選的辦法最好?
生:小組討論后自由回答
(把沙子裝入桶中,用動滑輪把沙子拉到樓上;在地面與樓面之間搭上木板,將沙子裝入袋子沿著木板推到樓上……)
二、進行新課
師:假如用動滑輪提升沙子,請同學們觀著提沙子的過程(媒體顯示)。
生:觀察思考。
師:對誰做的功是我們需要的?
生:對沙子做的功。
師:(板書有用功:我們所需要的功。)
哪部分功是我們不需要,但不得不做的?
生:提桶所做的功,克服動滑輪的重力所做的功。
師:(板書額外功:工作時,對于額外負擔所不得不做的功。)
一共做的功等于什么?
生:有用功與額外功之和。
師:(板書總功:有用功與額外功之和。)
假如用斜面推沙子(媒體顯示),有用功、總功、額外功各是多少?
生:(計算回答)
師:假如我們用下面三種方法搬運沙子(媒體顯示),
你認為哪一種方法最好?為什么?
生:討論回答。(第三種方法最好,因為第三種方法做的額外功最少。)
師:工作中,我們總是希望額外功越少越好;也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。在物理學中,用機械效率表示有用功在總功中所占的比例。(板書機械效率:有用功在總功中所占的比例)表示機械效率;W有表示有用功;W總表示總功。那么,機械效率應該怎樣表示?
生:
師:根據公式計算,上面斜面的機械效率是多少?
生:計算回答。
師:觀察計算結果,對"機械效率",你能發現什么?
生:討論回答。(機械效率沒有單位,小于1,常用百分數表示。)
師:同學們,剛才我們知道上面斜面的機械效率,任何斜面的機械效率都一樣嗎?請同學們再來觀察用斜面推物體的情景(媒體顯示)。
生:觀察思考。
師:下面我們探究斜面的機械效率(板書探究:斜面的機械效率。)
通過觀察上面用斜面推物體的情景,對斜面的機械效率你能提出什么問題?
生:提出問題。
(斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有什么關系?斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有什么關系?……)
師:請同學們猜想上面提出的問題。
生:做出猜想。
(在斜面高一定時,斜面的傾斜程度越大,機械效率越高;在斜面的長、高一定時,斜面越光滑,機械效率越大。)
師:請同學們根據提出的問題和做出的猜想,每一小組選擇其中的一個問題進行實驗,設計出實驗的方案。
生:小組討論,設計實驗的方案。
師:下面請同學們根據設計的實驗方案,選擇桌面上的器材進行實驗。
生:小組實驗,同時設計表格記錄數據。
師:分析實驗數據,你能得出什么結論?
生:小組回答。
師:回想實驗的過程,影響實驗的誤差是什么?
生:討論回答。
三、小結
師:通過本節課的學習,你有哪些收獲?
生:思考回答。
(1.有用功、額外功、總功;2.機械效率:定義、公式、計算;3.探究:斜面的機械效率。)
四、動動腦
師:根據生活中你使用的機械,想想:怎樣提高機械效率?結合自己的學習實際,如何提高學習效率?
生:討論回答。
五、布置作業
設計實驗,測定滑輪組的機械效率
【板書設計】
四.機械效率
1.有用功:我們所需要的功額外功:對于額外負擔所不得不做的功。
總功:有用功與額外功。
2.機械效率:有用功與總功之比公式沒有單位,小于1,常用百分數表示。
3.探究:斜面的機械效率
提出問題
猜想
設計實驗方案
進行實驗
問題一:不能正確理解有用功和額外功。
例題:如圖1所示,用滑輪組把重為200N的物體沿水平方向勻速拉動,物體與地面間的摩擦力為40N,若此滑輪組機械效率為80%,物體在水平拉力作用下勻速前進2m。求拉力的大小。
分析:求拉力大小根據W=FS可知,需要求出W總和拉力移動距離S。求W總根據?濁=■×100%,則要求出W有,根據有用功的概念可知,克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,即W有=fSA; 拉力移動距離S=nSA。
解法:因為 W有=fSA=40N×2m=80J 則
W總=■=■=100J
又因為 S=nSA=2×2m=4m(由圖可知n=2)
所以 F=■ =■=25N
■
圖1
評注:利用滑輪組水平拉物體時,克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,而克服動滑輪自身重量、繩重及輪與繩之間的摩擦所做的功為額外功。
問題二:同一滑輪組的機械效率不一定不變。
例題:現用如圖2所示的滑輪組提升重物(不計摩擦和繩重)
(1)用200N的拉力將重為500N的物體勻速提升時,此滑輪組的機械效率是多少?
(2)若用此滑輪組將重為900N的物體勻速提升2m,那么此時的滑輪組機械效率是多少?
分析:(1)根據題意有:W有=G物h,W總=FS=Fnh,再根據機械效率定義式?濁=■×100%=■×100%=■×100%,即可求出?濁。
(2)當G物增大為900N時,G動不變。根據(1)中的F、G物、G動、n的關系式F=■(G物+G動),可算出G動,再根據公式η=■×100%,可算出此時的機械效率。
解法:(1)?濁=■×100%=■×100%=■×100%=■≈83.3%
(2)動滑輪的重力G動=nF-G物=3×200-500=100N
η1=■×100%=■×100%=90%
評注:此問題學生易犯定勢思維錯誤,他們大多認為:不同滑輪組的機械效率不同,同一滑輪組的機械效率一定相同。根據公式η=■×100%可知, 對同一滑輪組而言,η隨G物的變化而變化。
■
問題三:使用滑輪組不一定能省力
例題:如圖3所示,當用滑輪組提起重200 N的物體時,機械效率為50%,若要使這個滑輪組省力,則提起的重物應該超過多重?(不計摩擦和繩重)
分析:使用滑輪組提升重物時,要使滑輪組省力,必須滿足F
解法:由η=■×100%,有G動=■=■=200 N.
不計摩擦和繩重時,F=■(G物+G動)=■(G物+200N)
又F
因此,只有當被提升物體重力超過66.7 N時,滑輪組才能省力,否則就不省力。
評注:當拉力大于或等于物體重力時,使用滑輪組不再省力。因此使用滑輪組不一定都省力。
問題四:滑輪組越省力,其機械效率不一定越高
例題:如圖4所示,兩個滑輪組中物重為120N,每個動滑輪的重為20N,當用力F提拉重物時,哪個的機械效率高?
■
分析:當用不同滑輪組(即G動不相等時)提升相同的
物重時,繩子股數越多時,G動越大,又因為G物不變,
由公式η=■×100%,可知,滑輪組的機械效率會降低。
解法:根據公式η=■×100%,有
η甲=■×100%=■×100%=■×100%=85.7%
η乙=■×100%=■×100%=■×100%=75%
1.掌握功的兩必要因素及其關系是理解是否做功的關鍵
物體做功有兩個必要因素:一個是作用在物體上的力(F),另一個是物體在這個力的方向上移動的距離(s)。(1)有力作用在物體上,但物體不動,也就是在力的方向上沒有通過距離,這時力對物體不做功或者說做功為零。(2)有距離通過,但在沿距離方向沒有力的作用,這時力對物體也沒有做功,或者說做功為零。(3)力與距離垂直時,這個力對物體也不做功。也就是說力的方向跟物體運動的方向相互垂直,力不做功。例如:人提著物體在水平路上勻速前進,提升物體的力沒有通過距離,不做功或者做功為零,物體的重力對物體也沒有做功。(4)力F與物體移動的距離s成某一角度(不垂直)時,力對物體是做功的。這點對初中學生不做要求,在高中、大學階段會繼續學到。
2.掌握做功的定義及其公式是求解做功問題的保證
(1)功的定義;物理學中,把力F與在力的方向上移動的距離s的乘積叫做功。
(2)定義式為:W=Fs。
(3)各物理量的國際單位:
W代表功 單位是焦耳(J),F代表力 單位是牛頓(N),s代表距離(m)。
3.利用功的公式計算時應注意的問題
利用W=Fs進行計算時,一定要注意力F和距離s的一一對應的關系,即距離s是在力F作用下且沿力的方向上移動的距離。其次,一定要注意F和s的同時性,即在計算做功多少時,一定要搞清s是否是F始終作用下運動的距離。比如用60 N的力將一重為8 N的物體踢出20 m遠,這20 m不是在腳的力的始終作用下運動的,在求腳對物體做功時,不能表示為W=Fs=60 N×20 m=1200 J。
4.例題賞析
例題:看圖回答問題。
問題:老爺爺提著水桶水平移動,請問他對水桶做功了嗎?
回答:_______________________。
解答:老爺爺對水桶沒有做功。或者答為老爺爺對水桶做功為0。
答題思路:有距離通過,但在沿距離方向沒有力的作用,這時力對物體也沒有做功,或者說做功為零。
二、機械效率問題
1.掌握有用功、額外功、總功的物理含義及其關系是解決機械效率問題的基礎
(1)有用功:為了達到某一目的而必須做的功,W有用=Gh。
(2)額外功:并非人們需要,但又不得不做的功,W額=W總-W有用。
(3)總功:有用功與額外功之和,W總=W有用+W額。
2.掌握機械效率定義及其公式是求解機械效率的保證
(1)定義:有用功跟總功的比值叫做機械效率。
(2)公式:η=■×100%。
(3)機械效率沒單位,用百分數表示。
3.常見機械的機械效率求解辦法
先求出有用功W有=G?h,再求總功W總=F? s,最后根據機械效率定義式求出斜面的機械效率η=■。
4.提高機械效率的方法
(1)改進機械結構,盡量減少機械自重。
(2)合理使用機械,定期保養,減少各種摩擦。
【關鍵詞】選礦機械效率;提高措施;分析
進行選礦就是指的進行礦物挖掘的過程。在地下的礦石,在千萬年的地殼運動當中聚集成礦物的集合體,將這些礦物的集合體進行開采與加工就形成了礦石。我國的礦產資源十分豐富,但是很多礦的礦產量都比較低,只有少數的礦是高產的礦。進行選礦的機械就叫做選礦機械,選礦機械也分種類,按照流程來分析可以分為篩分機械、粉磨機械、選別機械、破碎機械、脫水機械等相關類別。選礦機械的水平發展是隨著選礦工藝的提高而提高的,而選礦機械的水平也會影響著選礦工藝進行提高,可以說這兩者是進行相互促進的。所以,選礦機械逐漸朝著節能、智能、高效的方向發展,這也十分符合科技發展的大體潮流。所謂的1選礦效率指的就是對于資源進行利用的百分比。進行選礦機械效率的提高其實就是最大程度上將選礦效率進行發揮,降低消耗,盡量轉化為生產率。能夠做到盡量節能,將損耗降到最小,盡量提高選礦機械對于礦石的處理效率。本文對于非金屬類礦石的選礦的相關特征和要求進行了分析,對于提高選礦效率的相關措施進行了總結,現報告如下。
1、對于非金屬礦進行選礦的特征和選礦機械需要具備的條件
1.1 對于非金屬礦進行選礦的特征
非金屬礦這個概念看起來雖然比較陌生,但是這只是一種大家形成的觀念,而不是書面上的比較考究的概念,這個概念被很多人接受,所以也具有一定的意義。總的來說,非金屬礦指的是除了燃料和金屬類的礦產之外的所有礦產資源都是非金屬礦。非金屬礦的特征是:① 非金屬礦的的目的不是提取某一種元素或是物質,而是為了能夠得到礦石,對于礦石品質和價值的衡量標準也不是某一元素的含量,而是某種礦物的含量,這些礦物也有很多是氧化物。像是石棉,它的品質的衡量標準就是一定抗拉強度與長度的纖維的含量,石棉纖維的含量很高,就說明石棉的品質很好,具有很高的價值。②在進行選礦的過程當中,對于礦石的粒度、燒失量、耐火度、顏色等相關指標的要求都十分嚴格,在進行選礦的過程當中還要能夠追求礦物的晶體結構的完整性,像是金剛石的顆粒的晶體結構就需要十分完整,這樣在后期的加工當中才能夠進行完美的切割,不會影響到它的品質。因此,在進行選礦的過程當中很多的人都會利用多段碎磨、多段選別工藝,特別是選擇性的碎磨工藝。③在進行礦石的加工過程當中對于產品的有用成分、雜質含量、雜質種類都有十分具體的要求,產品要按照粒度等級進行品質的劃分;同一種非金屬礦物能夠被不同的行業利用,因此對于礦物的品質要求就有了一定的差別。所以,在進行非金屬礦的選礦過程當中,對于各種要求都要進行滿足,像是高齡土可以有造紙級原料、陶瓷級原料、橡膠填料等不同品質的要求。
1.2 非金屬礦的選礦機械需要具備的條件
在進行非金屬礦的選礦機械的選擇時,要參考對于產品的要求,像是產品的大小等相關特點,對于需要的設備進行適當地選擇,像是在1進行石棉礦石的破碎時要進行反擊式破碎機或是錘式破碎機的選取,這樣能夠使得巨大的沖擊力將礦石按照紋理進行粉碎,在進行脈石密度與石棉纖維的鑒別時要利用風力選別,避免礦石過于粉碎要利用逐段吸選的方式,還有就是石墨礦要避免石墨出現破碎,所以應該利用球磨機,在進行利用的時候還要能夠把握裝球量與轉速,石墨的甄別要選用浮選法,這樣能夠避免過于粉碎,能夠進行逐段浮選。所以,為能夠將非金屬礦的選礦效率提高,選礦機械就要能夠將各種的非金屬礦石的特殊要求進行滿足。
2、進行非金屬礦選礦機械效率提高的措施
2.1 進行選礦機械的管理,將機械效率提高
對于選礦機械來說,進行運轉的環境特別不好,周圍碎石粉塵很多,而且周圍特殊液體也有可能遇到,而且這些機電設備還要在高強度下進行作業,所以在進行選礦機械的維護和管理的時候要將相關工作做好,這樣才能夠使得機械設備正常運作,使得機械效率能夠得到保證。對于強化設備的管理措施,可以總結為以下幾點:①進行機械設備管理制度的建立,使得相關人員能夠進行定期的技術培訓,使得相關制度能夠建立,設備的管理能夠按照相關制度逐步進行,因此,要參考我國對于機械設備的相關規定,進行企業實際情況的綜合考慮,進行設備管理制度的正確擬定,在建立制度之后還要能夠將制度進行執行,將選礦效率提高上去,還要保障設備的維護水平,這樣能夠使得機械設備更好地運轉。②根據設備不同的重要性進行維修方法的選擇,盡量將維修成本降低,使得設備的使用率提升。
2.2 引入先進的設備和高新科技,提高選礦水平
對于一些經濟效益比較好的選礦企業利用高新科技和先進的設備,將落后的技術淘汰,將比較差的工藝設備替換掉,提高企業的市場競爭力。設備的完善方向如下:①破碎、磨礦方面的設備要向著粗粒拋尾工藝、節能、超細碎磨等方向進行發展。②在進行設備的選擇方面,像是浮選設備要向著自動化、大型化、節能化、浮選粒級范圍擴大、更高效方向發展。③在進行過濾脫水設備的配置,發展方向是節能化、大型化、自動化。
【關鍵詞】探究式教學 機械效率 學生 討論
一、引言
在中小學《科學》課改中,探究式教學模式是改革中的一項重要內容。從最新的《科學》教學大綱的內容來看,大部分的課題內容都極具啟發性和探究性。這樣的課題內容無疑為推進素質教育、提倡探究式教學模式提供了便利條件和可能性。但是,問題的關鍵是如何在教學實踐中真正做到以探究為方向、以探究為內容、以探究為檢驗標準。這正是教師需要積極思考、集思廣益的地方。
筆者認為作為教師,首先應該充分挖掘教材中蘊含的科學探究內容,即哪些知識點教學可以通過探究式教學模式展開;其次,在探究實踐中,教師應該充分引導學生通過分析科學家的實驗、模擬實驗操作,從而切實體會探究的實質,開拓思維,提高探究能力;再者,教師應該依據教學任務和教學時間合理安排、組織學生開展行之有效的探究式教學后的討論,以凸顯探究式課堂教學的連貫性和實效性。
一、“機械效率”課堂中探究式教學的實踐研究
(一)教學目標
(1)教學目標的制定。在不同的教學階段,教學目標不同,因此在制定教學目標時不僅要考慮課時目標,還要考慮單元目標,更要考慮某一學段整體的課程目標。學生通過物理學科的學習獲得的發展是多方面的:能力的發展、技能的提高、方法的提升、情感的體驗、興趣的培養等等,這些都不是短時間可以完成的,需要對整個學段進行整體分析和系統規劃,合理安排在不同的教學階段和教學內容中。通過分析,就可以確定教學在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等不同維度的目標。在“機械效率”課堂中,確定教學目標為:引入機械效率的概念,正確理解有用功、額外功的含義,了解影響機械效率的因素。
(2)教學目標的實現方式。在確信教學目標的合理性之后,下面的問題就是思考如何實現這些目標。實現目標的途徑有很多,同課異構就是很好的證明。所謂教無定法,關鍵在于教師要清楚:選擇不同的教學方式,對學生發展的貢獻是不同的。在進行反思時,可以從教師選擇的教學手段和策略的合理性來考慮。在本案例中,教師確定了機械效率概念這一知識目標,教學中通過教師引導,采用探究式教學對機械效率這個問題進行分析,應該說教師關注了“如何使教學目標得以更好地實現”這個問題。
(3)目標的檢測。教學目標是否實現,不能僅從主觀觀察中獲知,還需要對學生進行檢測,這就要求目標表述應具可測性。教師們常用諸如“理解機械效率的概念”這樣的表述,可檢測的指標就不夠清晰。不妨將上述目標做更具體的表述:會寫機械效率的公式、能說出機械效率的科學意義、能解釋機械效率小于1的原因等等,這樣的指標非常直觀,方便檢測,教學目標的實現情況就一目了然。當然,也有一些目標,如方法或情感目標,往往不能通過一兩節課就可以實現,也難以通過簡單的定量檢測來說明,對于這樣的目標,可以做一些單元的或者學段的設計,另外選擇合適的檢測工具,通過學生對所設計的單元進行探討,發揮探究性教學的優勢,激發學生的學習興趣。
(二)教學過程
在“機械效率”課堂的教學中,應該注重探究式教學方法的運用,讓學生多動腦去思考問題。其具體教學過程如下:情境呈現,引發學生思考如何將沙子提上桌面;選取其中使用動滑輪的方法,并進行分析討論,突破課中的難點:有用功、額外功、總功。對大動滑輪、小動滑輪分別提升物體時有用功、總功進行計算和比較,讓學生討論哪種機械更好,從而引出機械效率的概念,并得出機械效率計算的公式。通過讓學生思考機械效率的單位,讓學生明確機械效率的兩個特征。讓學生進行充分討論,從而獲知影響機械效率的因素和提高機械效率的方法。
(三)以影響機械效率的因素為題進行探究
教師直接將問題提出:“那同學們,影響機械效率的因素是哪些呢,請大家分組討論?”學生分小組進行討論分析,每個小組的學生可以采取不同的方法研究。學生可以通過實驗的方法、推導公式的方法以及討論的方法進行研究,分析過后再由每個小組的組長組織大家進行討論,提出每一個影響機械效率的因素的同時都要將理由說明清楚,并將討論結果記錄下來,最后再進行組間討論。
學生最后交流時可能會提出許多影響機械效率的因素,比如物體的重力、繩子的股數、滑輪的個數(重力)、滑輪和繩子的摩擦、提升物體的高度等等因素,但是教師在學生交流時,組織學生對每一個可能的影響因素進行討論,每個小組發表意見后總結。通過一系列的交流討論分析總結,并在教師的引導下,最終將影響機械效率的因素總結出為動滑輪的重力、提升物體的重力(在豎直情況下)、繩子和滑輪之間的摩擦,并推導出了每一個影響因素的依據。在總結影響因素之后,教師再引導學生討論如何提高機械效率,學生繼續通過小組合作討論交流的方法來解決問題就更加順利了。
在分析機械效率的影響因素的時候,教師可以讓學生通過身邊的斜面實驗或者杠桿實驗,具體將它們的機械效率計算出來,并將影響因素改變,測出對應的機械效率,學生會對機械效率的知識完全鞏固并理解清楚。
三、總結
中小學《科學》課程的核心在于將理論與實踐有效的結合起來,在“機械效率”課堂上進行探究式教學是不可或缺的方法和手段。教師要敢于“放”,學生要敢于“做”,這樣便可達到真正意義上的探究式教學。
參考文獻:
[1]李金波. 探究性教學過程中學生問題意識的培養[J].考試周刊,2014,(89).
[2]生偉. 莫讓“探究”成“嘆究”――例談有效探究性教學的策略[J]. 中國校外教育,2013,(34).
1.1變量選取
在投入指標方面,最初選擇拖拉機數量以及耕、種型配套設備為投入指標,但考慮到拖拉機的用途較廣,除了農業生產,還有運輸或非農用途,不能準確的反映農業機械的生產情況,而耕、種型配套設備則只能用于農業生產,可以直觀反映農業機械作業的情況,因此,最后投入指標確定為耕作型農業機械配套設備和種植型農業機械配套設備的生產率。在產出指標方面,本文選擇機耕和機種的面積作為產出指標。
1.2數據來源
2000~2013年延邊8個縣市的耕作型農業機械配套設備和種植型農業機械配套設備和2000~2013年延邊8個縣市機械耕作面積和機械播種面積的數據來自延邊州農機站,農業機械配套設備的生產率數據主要來自阿里巴巴銷售網站和農機通網站所提供的各農業機械配套設備產品的生產率指標。
2實證分析結果
延邊州各縣市的農業機械化全要素生產率總體呈上升趨勢。綜合來看,在2000年至2013年的14年中,延邊州的農業機械化生產率保持增長,除敦化市為負增長外,其余縣市均為正增長,其分解指標的情況如下:第一,延邊州各縣市的農業機械技術進步指數均正增長。2004年頒布《中華人民共和國農業機械化促進法》以來,延邊州逐步加大對購置農業機械的補貼力度,使得延邊州的農業機械保有量和總動力大幅增加。而且近年來由于農業機械大幅增加,已接近飽和,延邊州目前更加重視農業機械質量的提升,對于效率低下的小型機械不再進行補貼,只對30馬力(22kw)以上的拖拉機及相關配套設備進行補貼,這將促使延邊州農業機械結構更加合理。第二,延邊州各縣市農業機械的技術效率變化指數僅有敦化市和安圖縣為負增長。其中純技術效率變化指數中延吉市、圖們市、敦化市和安圖縣保持不變,其余均為正增長;規模效率變化指數中敦化市、龍井市和安圖縣為負增長,其余為負增長。純技術效率,指不考慮規模變化對效率的影響,效率的變化來源于管理方式、技術創新等技術層面的改變。延邊州農業機械從業人員中,初中以上學歷人員所占比重由2008年的46%增加到2013年的75%,延邊州的農業機械從業人員的整體素質提升較快,能夠更加有效的掌握農業機械的生產技術和管理知識。規模效率變化指數方面有3個地區呈負增長,5個地區正增長,但是增長幅度都比較小。延邊州的自然環境可以用“八山一水半草半分田”來形象的比喻,山地較多平原較少是延邊州的實情,部分耕地位于有坡度的山地。而且延邊州也存在土地碎化的問題,自2009年發展專業農場以來,土地流轉速度明顯加快,但從根本上解決這一問題尚需時日。山地多、土地碎化等因素制約著農業機械發揮規模化作業的優勢,也將制約延邊州農業機械化的發展。
3總結
農機具使用者基礎知識貧乏,不按操作規程使用、保養機具。農機手缺乏必要的培訓和指導,只會一些簡單的操作方法,不重視實際操作技能的培養和必備知識的學習,致使農機具使用效率低下,功能得不到充分發揮。新機具、新技術無法推廣使用。個體農機修理點設備簡陋,技術水平低,安全性能差。這些因素也是造成農機使用效益低的另一個重要原因。
另外,過于分散經營的土地,使農機無法連片作業,農機作業移動頻繁,空駛浪費大,經濟效益低,農機社會化服務體系不健全,缺乏統一的組織協調等也是造成農機使用效率低的主要原因。
如何提高農業機械利用率
農業機械化是農村經濟、社會、技術綜合發展的客觀過程,收入水平更能反映對農業機械的客觀要求。要積極引導農民購買自己喜歡、實用的農機,合理配置農機具,使農民手中有限的資金能發揮出最大的效能。將分散的農機具組織起來,合理的調劑余缺,為無機戶提供有償服務,提高農機具利用率,同時為農機戶相互交流經驗創造條件。
要提高農業機械的利用率,還要加強組織管理,提高農機作業組織化程度,使農業機械在超越家庭的范圍內發揮作用。組織農機服務隊、農機作業公司,搞集團承包,開展跨行政區的作業,合理購置使用、租賃使用等都有助于提高農業機械的利用率。加強基層農機管理服務組織的中介服務功能,也是提高農業機械利用率的有效途徑。
農業機械化關鍵在組織管理
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松下 DMC-GM1 微型可換鏡頭相機