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1、功的原理实验教学设计 湖北省宜城市官庄中学：易锐敏 龚方清 本人从教多年的初中物理教学任务，在演示“使用简单机械是否可以省功”实验教学时，都苦于如何把动力手的拉力F由计算得出能清楚明了的给学生讲明白。主要原因是前面在学习杠杆的平衡条件和动滑轮的特点有关知识时，动力F都是通过弹簧测力计测出来的，而教材在这里却要用杠杆平衡条件及动滑轮省一半力的结论来计算得出手拉动杠杆和动滑轮的力，不再用弹簧测力计测出来。然而这样就会带来一系列的理论推导。特别是在探究杠杆是否省功时，动力F若按照杠杆平衡条件：FL1=GL2测出L1L2计算出F比较困难，原因是L1L2的测量不方便；若F利用杠杆平衡条件和相似比得出：F
2、=GL2/L1,S=hL1/L2, 对学生来说又有一定的难度，导致理解起来非常困难，容易让学生失去学物理的耐性，所以本人对此实验做了如下更改，目的是为了更方便更直观地帮助学生掌握知识，做到易学易懂，达到轻松教快乐学的教学目的。实验名称：使用杠杆是否可以省力？实验器材：杠杆、砝码、铁架台、弹簧测力计、刻度尺FFGhs图1，使用杠杆提升重物实验步骤：1、用弹簧测力计测出砝码重为G。2、如图1所示，用弹簧测力计匀速竖直向下拉动杠杆，用刻度尺分别测出物体和弹簧测力计移动的距离为h，s，读出弹簧测计的示数为F1。3、动力F= F1F2（F2为弹簧测力计自身重）。注：因为用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计有自
3、重，为了消除实验误差，所以弹簧测力计的示数必需减掉弹簧测力计的自重。表格1：砝码重G/N砝码提升的高度h/m直接用手所做的功W1/J动力F/N手移动的距离S/m使用杠杆所做的功W2/J杠杆ShFFG图2通过以上测试可轻易得出：W1=W2，从而得到使用杠杆不省功的正确结论。本实验设计杠杆悬挂在中点，目的是为了消除杠杆自身重的影响，动力F没有对杠杆做功，使得使用机械所做的功与不用机械所做的功相等。在完成上述实验基础上，再按人教版课本图15.13做实验，用弹簧测力计匀速竖直向上提起，读出弹簧测力计的示数F，测出砝码重G，用刻度尺分别测出砝码和动力移动的距离为h，s，计算出W1=G h，W2=F s，
4、得出W2W1的结论。此结论和上面的W1=W2不同，原因是用杠杆提升物体如图2，不但对物体做了功，而且对杠杆也做了功，因为杠杆的重心升高了。所以使用杠杆不但不省功，反而费功。实验名称：使用动滑轮是否省功？实验器材：滑轮、细绳、砝码、刻度尺、弹簧测力计hGSFF实验步骤：1、用弹簧测力计测出钩码重为G；2、如图3所示，用弹簧测力计匀速竖直向上拉动物体，读出弹簧测力计的示数为F，用刻度尺分别测出物体上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，填入下表：图3，使用动滑轮提升物体表格2：砝码重G/N砝码提升高度h/m直接用手所做的功W1/J动力F/N手移动的距离s/m使用机械所做的功W2/J动滑轮通过以上数据
5、可得出：W2W1，即使用动滑轮费功。原因是使用动滑轮不但把物体提起来了，而且把动滑轮也提起来了，对动滑轮也做了功；若动滑轮很轻，质量可以忽略不计，则F=1/2G，又因为s=2h （此结论在前面研究动滑轮特点时已经得出），这样计算出来的是W1=W2，即使用动滑轮不省功。终上所述，通过上述实验，使学生明白了在使用机械时，若不考虑机械自重W1=W2；若考虑机械自重W2W1（老师可补充说明使用机械费功的原因不光有机械自重还有摩擦等因素）。从而得出：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，即功的原理。本实验教学设计通过略微的更改之后，改变了以往教学中通过繁，难的理论推导计算，改为通过探究实验，学生亲自动手，实地操作，从而更容易让学生接受。
《功的原理》实验教学设计
