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第九章 機(jī)械與人
對科學(xué)探究能力的基本要求
1.有評估探究過程和探究結(jié)果的意識。
2.能注意假設(shè)與探究結(jié)果間的差異。
3.能注意探究活動中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題。
4.嘗試改進(jìn)探究方案。
5.有從評估中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的意識。
6.認(rèn)識評估對科學(xué)探究的意義。
科學(xué)內(nèi)容
◇ 通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)會使用簡單機(jī)械改變力的大小和方向。
◇ 結(jié)合實(shí)例認(rèn)識功的概念。知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。
◇ 知道機(jī)械功的概念和功率的概念。能用生活和生產(chǎn)中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。
◇ 理解機(jī)械效率。
◇ 了解機(jī)械使用的歷史發(fā)展過程。認(rèn)識機(jī)械的使用對社會發(fā)展的作用。能用實(shí)例說明物體的動能和勢能及它們的轉(zhuǎn)化。
全 章 概 述
1．本章基本要求：
小章涉及到的物理概念有簡單機(jī)械中的杠桿與滑輪(定滑輪、動滑輪、滑輪組)，功、功率、機(jī)械效率、機(jī)械能、動能與勢能;涉及到的物理規(guī)律有杠桿的平衡條件，以及機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與能量守恒定律;涉及到的技能有：杠桿與滑輪的合理使用。
通過本章學(xué)習(xí)讓學(xué)生能正確、合理使用杠桿、滑輪，以達(dá)到改變力的大小與方向的目的;其實(shí)質(zhì)是能從生活和生產(chǎn)勞動的實(shí)際需要出發(fā)，去選擇不同類型的杠桿，不同種類的滑輪，以及它們的組合方式，以達(dá)到省力、或者方便生活和生產(chǎn)勞動的目的。這里既涉及到了知識也包含了技能，或者是用這方面的知識去解釋生活與生產(chǎn)勞動中發(fā)生的有關(guān)簡單機(jī)械運(yùn)動的現(xiàn)象、同時(shí)還要能初步了解機(jī)械使用的歷史發(fā)展過程，以及機(jī)械使用對社會發(fā)展的作用。
要求通過本章學(xué)習(xí)，知道機(jī)械功和功率概念的由來。并能從生活、生產(chǎn)中的實(shí)例說明機(jī)械功和功率的含義，還要能從實(shí)例中把做功的過程與能量轉(zhuǎn)化的過程結(jié)合起來思考，尤其是機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒的思想觀念的確立，要求能測定某種簡單機(jī)械的機(jī)械效率。總之，無論是概念。還是規(guī)律均要與生活、生產(chǎn)勞動實(shí)際結(jié)合起來去認(rèn)識、理解、應(yīng)用、發(fā)現(xiàn)、提問、乃至創(chuàng)新。這些都是課程標(biāo)準(zhǔn)所提倡的內(nèi)容。
本章涉及到具體的學(xué)習(xí)過程主要有：①杠桿、滑輪、功、功率、機(jī)械效率、機(jī)械能、動能、勢能等概念的建立過程;②杠桿的平衡條件，動能與勢能與哪些因素有關(guān)，以及機(jī)械能轉(zhuǎn)化的探究和某一種機(jī)械的效率是否恒定不變的探究過程;③上述概念、規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用過程。在上述的三個(gè)基本的學(xué)習(xí)過程中，涉及到的方法主要有：科學(xué)抽象建立概念的方法如“杠桿”、“能”、“機(jī)械能”、“動能”、“勢能”;乘積的方法建立概念如“功”;比較的方法建立概念如“功率”和“機(jī)械效率”等。實(shí)驗(yàn)探究的方法認(rèn)識杠桿的平衡條件;認(rèn)識定滑輪、動滑輪以滑輪組使用的功能;認(rèn)識某種機(jī)械的效率不是恒定的，且不可能大于或等于1;認(rèn)識動能和勢能的大小與哪些因素有關(guān);認(rèn)識做功的過程就是能量的轉(zhuǎn)化的過程;初步確立動能與勢能相互轉(zhuǎn)化與守恒的思想。
本章內(nèi)容還要通過了解機(jī)械使用的歷史發(fā)展過程，確立勞動人民創(chuàng)造歷史的情感，使他們知道物理科學(xué)不完全是少數(shù)科學(xué)家的貢獻(xiàn)，其中有許多東西都屬于廣大勞動人民在生產(chǎn)勞動實(shí)踐中的發(fā)現(xiàn)與總結(jié)。例如功的概念，杠桿與滑輪的使用，均出于廣大勞動人民在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)驗(yàn)的積累。此外，在幫助學(xué)生初步確立機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒的思想與觀點(diǎn)的同時(shí)，要引導(dǎo)他們嘗試去用這種思想與觀點(diǎn)去分析物理現(xiàn)象。
2．本章編寫思路
本章的編寫特點(diǎn)是，較突出地體現(xiàn)了教與學(xué)在方式方法上多樣化這一基本教育理念。例如，課本在體現(xiàn)“課程目標(biāo)”和“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”的形式上就是多樣化的，歸納起來有以下3種。
(1)列舉日常生活、生產(chǎn)勞動中的一些事例，結(jié)合圖示的方式呈現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) 例如，杠桿及有關(guān)杠桿的幾個(gè)概念，通過課本圖8—1和圖8—2示出一些學(xué)生熟悉的器具，讓學(xué)生通過視圖想想這些器具的使用，從中發(fā)現(xiàn)它們的共同特征，進(jìn)而建立杠桿的概念，認(rèn)識力臂的意義，明確這些器具在使用過程中支點(diǎn)、動力臂、阻力臂的位置，終達(dá)到能根據(jù)實(shí)際需要正確選擇和使用杠桿的目的。又例如，通過課本圖8—23和圖8—24示出兩位同學(xué)均從一樓搬運(yùn)物體到三樓上的兩種情景，要求學(xué)生討論用什么方法來判定，誰做的功快，從而自然地引出功率的概念。還例如，做功與哪些因素有關(guān)，通過課本圖8—20示出做功與不做功的情景，要求學(xué)生從中歸納出物體做功的兩個(gè)必要因素。
(2)列舉事例并圖示，結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究的方式呈現(xiàn)課程內(nèi)容
例如，對于定滑輪，一方面通過課本圖8-11示出定滑輪的應(yīng)用，另一方面則要求學(xué)生參照課本圖8—12所示的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，目的是讓他們自己去發(fā)現(xiàn)定滑輪的特點(diǎn)和功能。
(3)用完成科學(xué)探究的全過程的方式呈現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)與內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)
例如，探究杠桿的平衡條件。課本通過“提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、收集證據(jù)、分 析判斷、討論與交流”等科學(xué)探究的幾個(gè)主要環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生操作，并得出結(jié)論。
總之，本章較充分地體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的從生活走向物理，從物理走向社會，注重科學(xué)探究，提倡教學(xué)方式多樣化等基本理念。希望教師能認(rèn)真吸納這些理念，并將這些理念轉(zhuǎn)化為教學(xué)行為。
本章內(nèi)容是從探究簡單機(jī)械的作用出發(fā)，引出機(jī)械效率等概念，后用合理利用機(jī)械能來結(jié)束本章的內(nèi)容。
3．本章內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖：