初中物理新北师大版八年级下册第九章第六节 跨学科实践：制作简易升降机教案（2025春）

第六节跨学科实践：制作简易升降机【教学过程】一、新课引入日常生活中，人们经常利用机械搬运物体.在没有电的时代，我国古代劳动人民利用简单机械制作了升降机，以方便搬运人和物品.教材P131图9.6-1是我国古代用于军事瞭望的集车.请同学们利用简单机械设计并制作一个能搬运物体上万移动的升降机，从中体会简单机械的原理在实际生产生活史的应用.二、进行新课我国机械发展的历史1.了解我国机械发展的历史师：请同学们查阅资料，收集关于我机械发展历史的信息.２.实践活动:调研建筑工地上的工程机械师：在一些建筑工程的现场，我们经常会看到如图9.6-9所示的一些工程机械.你知道它们的用途吗?请以小组为单位，上网查询一下建筑工地或道路施工过程中使用的工程机械，了解它们的名称和用途，以及它们在工作过程中涉及哪些物理知识.调研内容要包括以下几个方面.(1)该工程机械的结构特点与物理原理.(2)除简单机械外，该工程机械在设对中还应用了哪些与物理有关的知识.(3)该工程机械在使用过程中有哪些操作规程，这其中有什么物理道理.(4)关于该工程机械的安全使用，你还有哪些建议.将调查结果形成调研报告，并与向学交流.建筑工地上的工程机械主要包括:用于土方开挖的挖掘机，用于土壤铲削的推土机，用于物料吊装的塔式起重机，用于桩基施工的压桩机，用于混凝土搅拌和输送的混凝土以塔式起重机为例，其涉及的简单机械主要有杠杆和滑轮.吊臂的平衡主要涉及杠杆平衡的知识，吊钩处有动滑轮，与吊臂上的定滑轮组成滑轮组.搅拌机、混凝土搅拌输送车、混凝土泵，用于高空作业的高空作业车.利用简单机械设计和制作升降机1.设计要求:能竖直搬运物体，以０.３ｋｇ的重物作为搬运的目标物体，竖直搬运高度不小于１０ｃｍ.设计时要注意以下几点.(1)升降机搬运物体需要用到轿厢，轿厢可以有个性化的设计.(2)升降机需要有坚直支架，支撑轿厢上下运行.(3)升降机在运送物体的过程中要能省力/县机械效率尽可能高.将你的想法以示意图的方式画出来，与同学交流.结合同学们的分享和评估，进一步完善你的设计方案，并将你设计的升降机制作出来.2.设计升降机３.制作升降机器材选择:木板一块(作底座)、厚纸板若干(制作轿厢)、直杆三根(５０ｃｍ左右，两根作竖直支架，一根作横梁)、细绳一根(２ｍ左右)、滑轮两个、剪裁刀、捆扎绳、胶水注意：提升物体的重力为3N左右,轿厢的重力与之相近,考虑到弹簧测力计的量程0~5N,可选择动滑轮上有三根绳子承担物重.若用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，则绕绳时应从动滑轮出发.为使物体移动的距离不小于10cm,则绳端移动的距离不小于30cm,绳子总长为1~2m较为合适.测量升降机的机械效率1.实验探究:测量升降机的机械效率师：测量升降机的机械效率，需要测出有用功和总功.有用功和总功又该如何测量呢?在动手测量之前，我们需要思考以下问题.(1)在提升过程中，有用功税动分别是哪个力做的功?(2)如何测量物体上升的高度?2 (3)如何测量绳子自由端的拉力和绳子自由端移动的距离?(4)记录数据的表格应该怎祥设计?生：小组讨论，设计实验.生：完成实验，填写实验数据.师：结合上述思考，利用升降机将质量为0.3kg的物体提升不低于10cm在此基础上进行如下比较.(1)比一比，看谁制作的升降机在提升物体的过程中更省力.(2)比一比，看谁制作的升降机完成上述任务的机械效率更高.生：学生互相比较，得出结论：(１)与其他同学制作的升降机的数据相比，发现不同升降机的省力情况不同，机械效率也不相同.通过与用滑轮组制作的升降机相比，发现:①滑轮组的组装方式相同时，轿厢较轻的机械效率较高；②在轿厢及物体总重力大致相同时，使用的动滑轮较多的更省力，但机械效率较低.[教师总结]滑轮组的机械效率与物重动滑轮重、绳重与摩擦有关用同一滑轮组提升不同重物时,提起的重物越重,滑轮组的机械效率越高:用不同滑轮组提升同一重物时,动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.滑轮组的机械效率与滑轮组的绕绳方法、重物被提升的高度、重物匀速运动的速度等因素无关.2.提高机械效率的方法师：通过实验，大家知道如何提高机械效率吗？生：(１)增大有用功:在机械能承受的范围内尽可能增大有用功，如增大被提升物体受到的重力.(２)减小额外功:改进机械结构，使其更合理、更轻巧；按照技术规程操作，定时保养，及时润滑，使机械始终处于良好的运转状态.2