时间：2023-05-29 17:47:08
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械效率，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
《机械效率》这节课主要包括建立有用功、额外功和总功的概念及理解机械效率两大方面的内容。它既是前面功及功的原理知识的延伸，又是探究斜面机械效率的基础。因此，它的地位就显得较为重要。
一、对三种功概念理解的处理
想要学生理解机械效率的物理含义以及计算机械效率，就必须使学生分清楚哪部分功是有用功，哪部分功是额外功，或者哪个力做的功是有用功，哪个力做的功是额外功，哪个力做的功是总功。对于初学机械效率的学生来说，并不是一件容易的事，往往在对概念的理解上就存在着一些问题。基于这一点，在引入概念的环节，由教师演示实验中直接用手拉和用动滑轮拉所做的功，引导学生分析计算两次做功的不同，从而引出有用功、额外功、总功的概念。同时，让学生讨论：用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？通过讨论，既让学生掌握了基本概念，又让学生能熟练应用所学知识来解决实际问题。通过实例，帮助学生辨析什么是有用功，什么是总功。只有把它们辨析清楚了，对机械效率的应用才不会出现问题。因此，本节教学设计中有用功、额外功、总功所用时间较多。
二、对机械效率的处理
在学习了有用功、额外功、总功的概念后，开始对现实案例中的有用功、额外功、总功进行分析，让学生对教材中插图的三种搬砂方案中的额外功进行比较，将三种方案的优劣进行比较，自然地过渡到机械效率这个知识点。在机械效率这个知识点上，按“定义公式例题练习现实中的机械效率分析”物理知识点学习的一般顺序进行。同时又安排了例题和练习题熟悉和巩固机械效率的公式和使用。
三、对影响斜面机械效率因素的处理
对于斜面这种经常使用的机械，虽然学生对它知道的很多，但是它的机械效率是多少却不知道，影响斜面机械效率的因素有哪些也不知道。因此，应该让学生进行探究性的研究，以便使学生进一步理解使用机械省力不省功的道理。
在课堂上引导学生提出问题后，让学生拟定简单的科学探究计划和实验方案，独立完成探究过程。让学生通过实验探究，培养交流与合作精神，通过实验来验证自己的猜想，培养学生相信科学、尊重科学的良好品质，培养学生的创新思维能力和动手能力。通过结合具体生活事例，让学生更容易理解机械效率的意义和影响机械效率的因素，又可从中学会分析提高机械效率的方法。
这节课的不足之处：在探究实验的环节，我没有把课堂真正还给学生。学生的主体作用没有充分体现出来。在实验时，我总是强调让学生按照教师的要求去做。又由于课堂上的时间比较紧张，仅仅让学生完成了斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系，而没有完成斜面机械效率与粗糙程度以及与所拉物体重力的关系，所以导致学生在做练习的时候，斜面机械效率这一块仍是弱项。上好一节课必须备好课，要备好课就应该多听听有经验教师的课，多学习他们的好方法、好经验。
（作者单位 吉林省通化县二密镇中学）
1. 功――用来表示力使物体的能量变化了多少的物理量
我们知道力有两种作用效果： 一是改变物体的形状；二是使物体的运动状态发生改变. 其实，从能量的角度说，力还有改变物体能量的效果. 例如： 使物体速度变化――动能变化；使物体高度变化――重力势能变化；使物体形状变化――弹性势能变化等等. 物体能量发生变化的多少，在物理学中用“功”来表示这种“变化量”. 如果物体在力的作用下动能或势能发生了变化，就说力对物体做了功. 力使物体的动能或势能改变越大，力对物体做的功也就越多. 概括地说， 功是用来表示力使物体的能量变化了多少的物理量. 要知道力对物体做了多少功，就看它使物体的能量改变了多少.
进一步的研究表明，力对物体做功的多少，与力的大小和物体沿力的方向移动距离的大小有关. 使物体移动相同的距离，所用的力越大，力做的功越多；或者，对物体施加相同的力，使物体沿力的方向移动的距离越大，力做的功越多. 于是，物理学中把功的涵义具体为： 力和在力的方向上移动的距离的乘积称为功. 这样也就很自然地有了计算做功多少的方法，写成公式就是：
W=Fs.
根据上述，可以获得一种具体判断力是否对物体做功的方法： 一是看有没有力作用在物体上；二是看物体有没有沿力的方向移动距离. 两者缺一不可.
2. 功率――表示做功快慢的物理量
做功使物体的能量改变（使物体的能量发生转化或转移） ，其过程是有快有慢的. 做同样多的功，花的时间越少说明做功越快；或者，在相同时间内，做功越多说明做功越快.
如何表示做功的快慢呢？不妨想一想运动的快慢是怎样表示的. 物体单位时间内运动的路程叫做速度，速度越大说明运动越快；类似地，单位时间内所做的功称为功率，功率越大说明做功越快. 功率的公式在形式上也与速度公式类似，功率的计算公式是：
3. 理解机械效率，关键是理解“有用功”、“额外功”和“总功”
很多情况下，人们并不是直接对物体做功，有时为了省力，有时为了方便，甚至是为了安全，往往是利用机械来做功. 当利用机械做功时，有一个很重要的问题值得研究：
例如，用水桶从井中向上提水，水桶是提水的机械. 其目的很明确，就是要把一定量的水从井里取上来，必须克服水的重力做功，这是为了把水取上来必须做的功. 物理学中，把“为了达到某种目的”必须做的功叫做有用功. 但是，因为使用了水桶，于是你在提水过程中不但要对水做功，也要对水桶做功，这是不可避免的. 从提水这个“目的”看，提水桶就成了“不可避免的额外负担”. 物理学中，把不希望做但又不得不做的功称为额外功. 在提水的例子中，把水桶提上来做的功就是额外功.
在提水的例子中，人的提力既要对水做功，同时也要对水桶做功，即包括了“有用功”和“额外功”，所以把人的提力做的功称为总功. 三者的关系为： W总=W有用+W额外.
使用机械做功时，额外功是不可避免的. 但是人们总有这样的愿望： 努力使机械多做有用功，尽可能少做额外功，即希望有用功占总功的比例越大越好. 于是，物理学中把“有用功与总功的比值”称为机械效率，即η=×100%.
4. 影响机械效率大小的因素
从一些简单的例子看： 例如，用水桶提水，水桶越重需要做的额外功就越多；又如，用动滑轮或滑轮组提升重物，动滑轮越重，需要做的额外功也越多. 这说明，机械的自重是影响机械效率的因素之一. 有些机械在工作时，由于做相对运动或者绕轴转动，会受到摩擦阻力，而摩擦阻力越大需要做的额外功也越多，所以摩擦阻力也是影响机械效率的因素之一. 因此，我们可以从减少机械自重和机械工作时的有害摩擦阻力这两个方面来提高机械的效率. 当然，在实际问题中，机械自重和有害摩擦总不可能减小到没有的程度，所以机械效率总是小于1的.
机械效率大小还与机械的工作情况有关. 举个例子说： 一个大型起重机，它上面的滑轮组很笨重. 不论提升的物体轻重，总是要把笨重的动滑轮提起来. 你说，用它把几吨的物体或几千克的物体提起相同的高度，机械效率会一样吗？当然是提起几吨物体时的机械效率大. 因为，两种情况所做的额外功一样，而提起几千克的物体时做的有用功却很少，所以这种情况下的机械效率就比较小.对于一个机械来说，越是充分利用它的能力，它的机械效率就越大. 比如滑轮组，在它能承受的范围内，提升的物体越重，机械效率就越大.
5. 一个不可违背的自然法则――功的原理
很多事实说明，要想得到某种“利益”，必须付出比“利益”还要大的“代价”，至少是与“利益”等同的“代价”. 要想“少付出”而“多获得”是不可能的.
例如，使用机械时，要想省力（这是希望得到的“利益”） ，那就要多移动距离（这是必须付出的“代价”） ；反过来，如果不惜付出费力的“代价”，那么相应的也会得到省距离的“实惠”. 但是，既想省力又要省距离是不可能的. 力和距离是与做功相关的，省力就要费距离，费力就会省距离，其实质就是不可能少做功. 这反映了自然界的一个基本法则――使用任何机械都不省功. 物理学把这个法则称为功的原理.
“不省功”包含两层意思： 一是，使用机械做功与直接做功相等，这是理想情况，现实生活中不存在；二是，在实际情况中，因为不可避免地要做额外功，所以使用机械做功比直接做功还要多. 这与上面说到的“机械效率总是小于1”是一致的.
二、 应用与实践
例 1 如图1表示一个楼梯，楼梯上面是一个平台. 楼梯的斜坡长L=5m，平台高h=4m，平台长s=3m. 某人手提质量为25kg的水桶沿楼梯匀速上楼，并走到平台右端. 整个过程中人做了多少功？（g=10N/kg）
解析 人提水桶的力是：
F=G=mg=25kg×10N/kg=250N.
人沿楼梯上楼走的是斜坡，但是提力的方向竖直向上，所以水桶沿提力方向移动的距离是楼梯的高度. 于是，人沿楼梯上楼做的功为： W=Fs=Fh=250N×4m=1000J.
当人提水桶沿平台行走时，由于提力方向竖直向上，而水桶在水平方向移动，所以提力对水桶不做功.
于是，整个过程中人所做的功就是1000J.
【关键词】设计思想 教学设计 验证猜想 知识反馈 设计总结。
1.设计思想
本教学设计首先从影响滑轮组机械效率注意事项入手进行实验探究，并在此过程中理解实验在科学探究中的作用，通过分析、观察、测量、比较、收集证据，作出解释，然后提出新的课题--如何提高机械效率，鼓励学生学以致用，解决实际问题，让学生经历科学探究过程，培养了学生的探究意识，激发了他们的创新能力。
2.教学设计
总是小于1。那么产生这种现象的原因是什么？
是测量错误还是测量误差？学生讨论：有些学生认为
是读数时产生的测量误差。带着这个想法重新回到 （1）
实验发现所测机械效率还是大于100%。那么是不是测量错误呢？测量错误又是怎样产生的呢？
演示：老师将如图A所示的弹簧秤倒立过来如图B所示，同学们发现了什么？答：发现弹簧缩短了，那么弹簧缩短的原因是什么？
学生提问：既然当弹簧秤向下拉时由于弹簧及挂钩自重影响
滑轮组机械效率的测量，为了避免由于弹簧自重而带来的测量错
误，我们应将弹簧秤向上拉。随后实验小组利用如图（2）所示
通过数据分析实验小组使用同一滑轮组而且钩码重，物体被提升高度均等的情况下为什么机械效率不同呢？
探究二：拉力的方向对滑轮组机械效率的影响
通过（1）（2）两次数据比较发现，拉力F的大小不同，自由端移动的距离不同，为什么不同？让学生带着这个问题重新回到实验发现
在做第一次和第二次实验过程中拉力的方向不同，第一次
使拉力的方向竖直向上，第二次拉力方向与竖直方向成一
定角度如下图C、D所示：
那么拉力的方向不同会导致什么不同呢？学生猜想：动力臂与阻力臂的比值不同。验证猜想，如下图所示当拉力方向分别与竖直方向成00、300、450、600角的情况下此时动力臂分别是阻力臂的2倍 倍、 倍、1倍。
根据杠杆的
平衡条件：动力
×动力臂=阻力
×阻力臂可知当
拉力方向与竖直
方向成300、450、600角时拉力F分别为物重的 、 、1倍，因此当竖直向上拉时拉力F= （G+G轮）/2（忽略磨擦阻力）当斜向上拉时，拉力F的大小大于（G+G轮）/2，而且发现绳子自由端移动的距离并不等于重物上升高度的2倍而是大于2倍，因此，根据公式W总=F·S可知，W总随着α角的增大而增大，故在测量如图（C）所示滑轮组机械效率时拉力方向始终竖直向上且必须是匀速的。
通过利用上述两种滑轮组的机械效率测定发现当拉线从定滑轮出时应考虑弹簧及挂钩的自重，当拉线从动滑轮出时应注意拉力的方向和速度。
过渡：请看插图用一个重为1000N的大型动滑轮提升一个重量为10N的箱子，求该滑轮组的机械效率为多少？（g=10N/kg）
想一想：你是否愿意利用该动滑轮来提升较轻的物体，学生回答：不。因为机械效率低，那么如何提高机械效率呢？学生讨论分析得出要提高机械效率应尽可能减少滑轮自重，尽可能减少各种摩擦阻力，那么同学们的讨论结果是否正确呢？
探究三：探究滑轮自重对机械效率的影响？
通过实验数据分析滑轮自重确实是影响机械效率的一个因素，因此提高机械效率就必须减轻滑轮自重，我们知道滑轮自重不可能无限减小，那么提高机械效率是否还有其它途径呢？
探究四：探究被提升物体重量对机械效率的影响。
实验小组用同一滑轮组提升重量不同的物体分别测定滑轮组的机械效率数据列表如下：
通过数据分析：实验小组利用同一滑轮组提升重量不同的物体时，滑轮组的机械效率也不同，且机械效率随着提升物体重量的增加而增加，因此增加提升物体重量同样也是提高机械效率的途径。
教师对机械效率进行理论分析：
3.知识反馈：
某同学利用三种不同的滑轮组来提升重量不
同的物体时，测得物重与机械效率的关系如
下图所示，那么从G-？图像中可获取哪些信息？
答：1、从a、b、c三条曲线可知滑轮组的机械效率是随着重物的增加而增加，在同一滑轮组中W额不变，增加W有从而提高机械效率。
2、a、b、c三条曲线均无限接近100%，说明使用滑轮组由于W额的存在？永远不会等于1，即？
3、从图像可知在W有（即提升重物G）相同时，使用a曲线对应的滑轮组提升物体时W额最少，而使用C曲线对应的滑轮组提升物体时W额最多，因此我们在生活中应选择a曲线所对应的滑轮组。
4.设计总结
本实验设计从生活走向物理，从物理走向生活，让学生感到知识就在身边，身边蕴藏知识，设计中尤其注重让学生体验经历探究的过程，引导学生对机械效率的探究，学生通过自己的实验探究，不但加深了机械效率概念的理解，而且对"效率"概念有进一步的认识，因为在我们生产、生活中处处讲效率，处处要提高效率，带着效率的思考离开课堂，走向更大的思维空间。
1．掌握功的两必要因素及其关系是理解是否做功的关键
物体做功有两个必要因素：一个是作用在物体上的力（F），另一个是物体在这个力的方向上移动的距离（s）。（1）有力作用在物体上，但物体不动，也就是在力的方向上没有通过距离，这时力对物体不做功或者说做功为零。（2）有距离通过，但在沿距离方向没有力的作用，这时力对物体也没有做功，或者说做功为零。（3）力与距离垂直时，这个力对物体也不做功。也就是说力的方向跟物体运动的方向相互垂直，力不做功。例如：人提着物体在水平路上匀速前进，提升物体的力没有通过距离，不做功或者做功为零，物体的重力对物体也没有做功。（4）力F与物体移动的距离s成某一角度（不垂直）时，力对物体是做功的。这点对初中学生不做要求，在高中、大学阶段会继续学到。
2．掌握做功的定义及其公式是求解做功问题的保证
（1）功的定义；物理学中，把力F与在力的方向上移动的距离s的乘积叫做功。
（2）定义式为：W=Fs。
（3）各物理量的国际单位：
W代表功 单位是焦耳（J），F代表力 单位是牛顿（N），s代表距离（m）。
3．利用功的公式计算时应注意的问题
利用W=Fs进行计算时，一定要注意力F和距离s的一一对应的关系，即距离s是在力F作用下且沿力的方向上移动的距离。其次，一定要注意F和s的同时性，即在计算做功多少时，一定要搞清s是否是F始终作用下运动的距离。比如用60 N的力将一重为8 N的物体踢出20 m远，这20 m不是在脚的力的始终作用下运动的，在求脚对物体做功时，不能表示为W=Fs=60 N×20 m=1200 J。
4．例题赏析
例题：看图回答问题。
问题：老爷爷提着水桶水平移动，请问他对水桶做功了吗？
回答：_______________________。
解答：老爷爷对水桶没有做功。或者答为老爷爷对水桶做功为0。
答题思路：有距离通过，但在沿距离方向没有力的作用，这时力对物体也没有做功，或者说做功为零。
二、机械效率问题
1．掌握有用功、额外功、总功的物理含义及其关系是解决机械效率问题的基础
（1）有用功：为了达到某一目的而必须做的功，W有用=Gh。
（2）额外功：并非人们需要，但又不得不做的功，W额=W总-W有用。
（3）总功：有用功与额外功之和，W总=W有用+W额。
2．掌握机械效率定义及其公式是求解机械效率的保证
（1）定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
（2）公式：η=■×100%。
（3）机械效率没单位，用百分数表示。
3．常见机械的机械效率求解办法
先求出有用功W有=G・h，再求总功W总=F・ s，最后根据机械效率定义式求出斜面的机械效率η=■。
4．提高机械效率的方法
（1）改进机械结构，尽量减少机械自重。
（2）合理使用机械，定期保养，减少各种摩擦。
【关键词】机械效率；做功；提升；拖动
《机械效率》这节的关键是正确理解总功、有用功、额外功三个概念。而学生在此之前只是认识了什么是功，并且有不少学生对功的理解也只是达到一个浅薄的水平，即：功 = 一个力 × 一个距离。因此当学生遇到“机械效率”中的多个力和多个距离时，就像无头的苍蝇，不知如何是好，或者是乱牵羊，随便找个力和距离相乘就完事了。所以教师就必须帮助学生正确的建构总功、有用功、额外功这三个概念。以下是我结合自己多年的教学实践经验总结出的一套自认为有效可行的教学方法。
教材和新课标中对机械效率的要求并不是很高，而初中阶段所涉及到的各类实际机械效率问题虽然各种各样，但万变不离其宗。我结合学生的认知规律和实际水平，将各类机械效率问题简单的分为了两种情况。即：（一）竖直提升工作。（二）水平拖动工作。
（一） 竖直提升工作。
学习机械效率问题时经常遇到使用各种简单机械（滑轮组、杠杆、起重机）在竖直方向上提升某个重物的工作。这类问题中涉及到作用在绳端的动力，被提升重物的重力，动滑轮自身重力和绳与滑轮间的摩擦力等多个力。涉及到的距离有：绳子自由端移动的距离和重物在竖直方向上移动的距离。刚开始学生搞不清的是不知道哪个力做的功是总功，哪个力做的功是有用功，哪个力做的功是额外功。此时教师就必须帮助学生搞清此类工作的目的是什么？如何去完成这项工作？
首先告诉学生此类工作的目的是将重物在竖直方向上提升或降落，就必须克服物体的重力来做功，因此克服被提升的重物的重力做的功就是有用功。即：W有= FS = G物× S物 （其中S物是物体在竖直方向上移动的距离）。下一个告诉学生在操作简单机械完成提升工作的过程中，必定有一个原动力施加在简单机械上，这个力就是作用在绳子自由端的动力。只有这个力的存在才能顺利操作简单机械完成提升工作。因此这个原动力做的功就是总功。即：W总= F动×S动 （其中S动时绳子自由端移动的距离）。接下来教师要引导学生认识到在提升重物的同时，动滑轮也被提升了。也就是说在做这项工作的同时，也克服动滑轮的重力做了部分功，做这部分功并不是这项工作的目的，但又是不能不做的（其中也有克服绳与滑轮间的摩擦做的功）。这部分功就是额外功，即：W额 = G轮× S轮。
典型例题分析：
例1：用如图1所示的滑轮组提升木箱，摩擦不计，木箱重为100N。当作用在绳端的拉力为40N时，木箱被匀速提升1m。
（1）据题目的条件，你能求出几个物理量？把它们求出来。
（2）拉力F做180J的功，可使物体上升多高？
分析思路： 此例题比较开放，解决的关键是先认清这属于竖直提升工作。因此克服物体重力做的功为有用功：W有= G物× S物 = 100N × 1m = 100J而作用绳端的动力做的功即为总功：W总= F动×S动 = 40N × 3m = 120J那额外功是：W额 = W总 ―W有，再由W额 = G轮× S轮 求解出G轮。那机械效率就更容易得出：η = W有/ W总
解：（1）问题1：所做有用功是多少？
因提升木箱过程中要克服木箱重力做功，
所以W有= G物× S物 =100N × 1m = 100J
问题2：所做总攻是多少焦？
由图1可得木箱被提升h= 1m时，绳端拉动S= 1m × 3=3m
W总= F动×S动= 40N × 3m = 120J
问题3：所做额外功是多少？动滑轮重多少牛？
W额 = W总 ―W有 = 120J 100J =20J
由W额 = G轮× S轮 得G轮= W额/ S轮= 20J/1m = 20牛
问题4：机械效率是多大？
η = W有/ W总 = 100J/120J= 83.3%
(2)因为拉力做功为总攻，即：W总= 180J
所以由W总= F拉×S
得：S = W总/ F拉 = 180J/40 N = 4.5m
注意：利用斜面来提升物体做功也属于在竖直提升工作，分析思路基本与用滑轮组提升物体相同，
（二） 水平拖动工作。
学习机械效率问题时也经常遇到使用各种简单机械在水平方向上拖动物体的工作。如：利用滑轮组水平拖动汽车。这类问题中涉及到的力有：作用在绳端的动力，被拖物体与地面的摩擦力、被拖物体的重力、绳与滑轮间的摩擦力等。涉及到的距离有：：绳子自由端移动的距离和重物在水平方向上移动的距离。如何在这多个力与距离中分析出总功、有用功和额外功呢？问题的关键还是要落脚的工作目的上来。教师先引导学生搞清水平拖动工作的目的是将某物在水平方向上拖动距离，而在水平方向上拖动就必须要克服物体与地面间的摩擦力，因此做功时克服摩擦力做的功就是有用的功，即：W有= FS =f摩× S物 （其中S物是物体被拖动的距离）。接着就是考虑是哪个力操作简单机械来做功的？那自然是作用在绳子自由端的原动力了，这样学生就很自然的明白是这个动力做的功就是总功了，即：W总= F动×S动 （其中S动时绳子自由端移动的距离）。那克服哪个力做的功是额外功呢？很明显在做以上功的过程中，克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。最后值得注意的是物体没有在竖直方向上发生位移，没有克服物体重力做功，因此物体自身的重力在此类问题中就不能使用。
典型例题分析：
例2用如图10－17的滑轮组水平地拉动物体．已知物重为1000N，物体与地面间的摩擦力是240N，当绳端的拉力是100N时物体以0.5m／s的速度匀速移动．求：（1）人拉绳端的移动速度；（2）滑轮组的机械效率。
分析思路：首先认清这是水平拖动工作。因此克服物体与地面的摩擦力做的功为有用功：W有=f摩× S物 。作用在绳端的动力做的功为总功：W总= F动×S动 。这个题中的物重1000N是没有用的。
解：（1）由图可得绳端移动距离S绳 = 3S物
所以绳端移动速度V绳 = 3V物 = 3×0.5m／s = 1.5 m／s
（2）η = W有/ W总= f摩× S物 / F拉×S绳= f摩× S物 / F拉×3S物
一、实验装置的考查
测滑轮组的实验需要的实验器材有滑轮组、铁架台、弹簧测力计、刻度尺。在滑轮组的实验装置中一般会给出一定数量的动滑轮和定滑轮，并提出改变拉力方向（图1甲）、最省力的绕线（图1乙）、拉力向某个方向的要求，要求画出绳子的绕法。
二、实验步骤及操作的考查
按组装图把实验器材装配好后；用弹簧测力计测量出重物的重力G；在动滑轮下面挂上重物，并分别记下重物和弹簧测力计的位置；匀速竖直向上或向下拉弹簧测力计，使重物上升一段距离，读出弹簧测力计的读数F；用刻度尺分别量出重物上升的距离h和绳的自由端移动的距离s；由测得的数据，根据η==计算出滑轮组的机械效率。实验过程中关键要匀速向上或向下拉弹簧测力计，使读数更加稳定；读数时还要关注弹簧测力计的朝向不同时的读法，如图2甲图弹簧测力计的读数是2.4N，图2乙图弹簧测力计的读数是2.8N。
三、数据分析的考查
图2中D为铝制滑轮，E为铁制滑轮，其他滑轮都是塑料制造的。根据图2所示装置做了8次实验，数据记录如下表：分析第1和2次的实验数据可知滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。分析1、3、4三次的实验数据可以得出同一滑轮组的机械效率与物重有关或成正比；根据η==，用同一滑轮组对不同的物体做功时，其额外功不变，重物越重时做的有用功越多，机械效率越高。根据以上分析也能说明“同一个机械，它的机械效率是一个定值”是错误的。分析1、5、6或1、7可知滑轮组的机械效率与动滑轮自身的重力有关；或提升同一物体，动滑轮越重（1、5、6都是一个动滑轮，但由于材料不同，导致重力不同；1和7是同种材料的动滑轮，F的动滑轮个数比A多），滑轮组做的额外功越多，机械效率越低。对比第1和8两次实验数据，可知同一滑轮组机械效率与绳子绕法无关，因为η==，对同一个物体做功时，所做的有用功是相同的，做的额外功也是相同的，所以同一滑轮组在不同绕线时的机械效率也是相同的，但此时它们的拉力不相同。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与物重和摩擦有关。
四、提高机械效率的考查
提高机械效率主要采用增大有用功和减小额外功的办法，增大有用功采用增大物体重力的方法。减小额外功采用减轻动滑轮和绳的自重、减小轮和轴间的摩擦。
五、机械效率计算的考查
机械效率的计算是每年的必考项目，在选择题、填空题、实验题和计算题都会出现。实验的考查主要在分析数据和填空中出现，关键要分析清楚谁在做有用功、额外功和总功，例如计算上表第7次实验的机械效率并填入表格中，η====66.67%。
一、课前复习要做到有的放矢，目的在于为新课做铺垫
在每节课的起始环节，适当的复习铺垫是很不可忽略的。复习铺垫的关键在于把握住知识重点，激活学生相关的旧知识，促进旧知识向新课迁移。复习铺垫时间要短，时间控制在3分钟左右;内容要精，要能步步为营，环环相扣，很自然的将旧知识向新知识过渡;形式要新，内容形式多样，可以是讨论、抢答、填空等等。总之，要适量、适度、有的放矢，使复习铺垫有效、到位。笔者在《机械效率》一课中则主要以填空的方式复习旧知识点，为新课达到铺垫的作用。如：
1.做功的两个必要因素：一是物体要力作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。
2.功等于力的大小与力的方向上距离的乘积。用公式W=FS表示
3.（1）用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子吊起物体.将物体提升的力等于总重的几分之一。
（2）手拉绳子通过的距离等于物体上升的距离的n倍，即s=nh。
4.光滑程度相同的斜面，越平缓越省力（省力或费力）。
二、采用生活中的实例物理概念，激发学习兴趣
著名教育家陶行知提出：“教育不能脱离生活，生活即教育。”由于物理和生活、社会有着极为紧密和广泛的联系，因此，物理教学设计要立足于学生熟悉的生活现象、生活例子，使学生在认识、分析这些现象产生原因的过程中，学习物理知识，从而使学生感到生活中处处有物理，不仅能增强学生对大自然的亲近感，而且降低了学生的理解难度，激发了学生的学习兴趣。
《机械效率》教学中，笔者呈现出生活中常见的一则实例：小张家买了一套新房，因装修房子的需要，要把沙子从一楼运往三楼。方案1.将沙子装进桶里提上三楼;方案2.将沙子装进桶里用动滑轮提上三楼;方案3.将沙子装进袋子里用动滑轮提上三楼;问题;那种方案较好？（已知：沙子重100N，人的体重400N，动滑轮重10N，桶重20N，口袋重5N，每层楼高3m）
讨论并计算：
1.我们的目的是什么？那部分功对我们是有用的？
2.为了达到目的，采用上面的三种方案人实际总共做功各是多少？那些功人不想做，但采取这种方案又无法避免，对达到目的来说是额外的？它们各是多少？3.那种方案较好？怎样比较？
教师小结，给出有用功、总功、额外功的定义，并说明可用有用功与总功的比值来反j完成某任务所采取的方案的划算程度，物理上把它叫做为机械效率。以这样的生活实例引入物理概念，很自然地提出本课内容，既能激发起学习欲望，让学生快速地进入学习状态。
三、实验探究式学习，倡导新课程理念
记得一位教育家曾说过：“不好的教师传授真理，好的教师让学生发现真理。”新课程的理念在于教师为辅，以学生为主体，教师引导学生积极主动参与到实验探究中。实验探究式教学模式的程序可以设置为“设置实验、创设情境――感性认识、探究分析――上升理论、指导实践”。
本节教学中的实验探究：探究滑轮组的机械效率
设计实验方案：用动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，用刻度尺分别测出钩码和绳自由端移动的距离，用弹簧秤分别测出钩码的重力和绳自由端的拉力;分别改变钩钩码的个数和滑动的个数，再设计记录数据的表格，就可完成探究目的。进行试验：请同学们根据本小组的需要进一步讨论完善试验方案，选择桌面上的器材进行实验，记录好数据。得出结论：分析实验数据，你能得出什么结论？你还想知道些什么，可以自己课外继续去探究。评估：回想实验的过程，影响实验误差的因素是什么？学生在通过探究式实验，以数据的分析得出滑轮组的机械效率与哪些因素有关。
四、有效利用多媒体教学，提高课堂教学效率
信息技术与各个课程的整合是21世纪基础教育教学改革的新视点。传统的、单一的教学模式已经无法打造高效的课堂，借助于先进的信息技术进行多媒体教学是一种新型的教学方法，两者有机结合，能有效地共同完成课程教学任务。笔者在多年的教学中善于充分利用丰富多彩的多媒体，展现物理学科的魅力。
《机械效率》一课中充分有效地利用了多媒体辅助教学手段，在新课导入中，笔者以动画形式展示出三种搬沙子的方法，不仅能迅速抓住学生的注意力、增加趣味，同时帮助学生形象生动地理解三种搬运沙子中哪种方法更加省力。
在初中物理课堂教学中实施科学探究式教学，这对提高学生的科学素养具有重要的作用.美国《国家科学教育标准》认为，科学探究是指学生用以获取知识、领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的种种活动.只有让学生经历物理学家类似研究、探索物理规律的过程，才能让学生体验和感知其中的物理思想和方法，从中获得经验，并能够更好地理解知识和提高能力.在中国《全日制义务教育物理课程标准》中，对探究过程的七个要素对应的学生科学探究能力提出了具体要求，教师在物理课堂教学中应把科学探究能力目标进一步分解细化，结合教学内容，转化为具体的教学目标和教学设计.
苏科版九年级物理第十一章第五节“机械效率”是第十一章“简单机械和功”的最后一节.机械效率与我们的生活息息相关，已广泛应用于人们的工作、学习和生活中.本节课的教学设计秉持“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，以科学探究为手段，让学生经历有用功、额外功、总功和机械效率概念的形成过程，加深对物理概念内涵的理解；通过学生的科学探究活动，使学生受到思维训练、领悟物理思想方法、发展创新能力，提高学生学科综合素质；同时，通过学生小组之间的合作与交流，培养学生的团队意识，发展学生的学习力.
2教学设计
2.1教学目标
2.1.1知识与技能
(1)结合科学探究活动了解有用功、额外功、总功及它们之间的联系;
(2)知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义.
2.1.2过程与方法
(1)通过实验，体验使用机械做功的过程，加深对有用功、额外功、总功的理解;
(2)通过参与科学探究活动，使学生学会设计实验、能根据实验数据分析归纳简单的科学规律.
2.1.3情感态度与价值观
(1)在科学探究活动中，培养学生团队精神，养成事实求是、尊重实验结果的科学态度;
(2)通过实验探究活动，激发学生学习物理的兴趣.
2.2重点、难点及教学资源
重点：有用功、总功、额外功及机械效率的概念.
难点：额外功判断、提高机械效率的途径.
教学资源：PPT课件；铁架台，动滑轮，细绳，钩码，弹簧测力计，刻度尺.
2.3教学过程
2.3.1提出问题
教师提出问题：学校买来了一批物理实验器材，要将实验器材从一楼运到三楼物理实验室.请问：你如何较省力地把这些器材运到三楼？
(说明：该设问体现“从生活走向物理”的教学理念)
学生：可用简单机械，如滑轮组，或杠杆，或斜面，或轮轴.
教师：今天，我们首先从最简单的动滑轮提升物理实验器材开始学习讨论相关问题(如图1).
教师提出问题：动滑轮对货物做功与手通过细绳对机械做功相等吗？请各位同学猜想，并说出猜想的依据.
2.3.2猜想与假设
学生提出猜想及依据：动滑轮对货物做功与手对货物做功不相等，使用机械做功大小可能比手对货物做功大，因为使用机械做功不仅包括提升货物所做的功，还包括提动滑轮所做的功及克服绳与滑轮间的摩擦所做的功.
(说明：在科学探究的猜想与假设阶段，教师要引导学生依据一定的经验和事实，或在观察实验的基础上，根据科学原理和科学事实进行理性的思考，利用发散思维对未知的现象及其规律作出科学预见.教师在让学生提出合理猜想的同时，也要求学生说出猜想的依据，以此教育学生猜想与假设不是异想天开，要有一定的科学依据.)
2.3.3设计实验
教师：为了验证猜想是否正确，应通过实验来验证.下面我们共同来设计实验探究方案.请问：这个实验的实验目的是什么？ 学生：为了比较使用动滑轮对货物做功与手对货物做功是否相等.
教师：需要测量哪些物理量？
学生：需测出物体的重力和物体上升的高度，手对绳端的拉力和绳子末端移动的距离.
教师：需要哪些测量工具？
学生：弹簧测力计，刻度尺.
教师：测量时应注意哪些问题呢？请同学们小组讨论后回答.
学生：测量前，弹簧测力计应调零；测手对绳子的拉力时，应匀速竖直向上拉动弹簧测力计；测距离时，刻度尺应竖直放置；为了排除实验的偶然性，应改变物体的重力，多次采集实验数据.
教师：实验数据的记录表格怎样设计？表格中应包括哪些物理量？
学生：应包括实验次数、物体的重力G、物体上升的高度h、手对绳端的拉力F、绳子末端移动的距离S、动滑轮对货物所做的功W1、手对机械所做的功W2.
教师：请同学们自己设计实验数据的记录表格.
实验次数G/Nh/mF/NS/mW1/JW2/J123(说明：设计实验探究方案是科学探究的核心环节，教师要让学生参与方案设计的全过程，发展创新思维，体验合作的乐趣，锻炼语言表达和交流能力，形成严谨的科学态度，提高自身的科学素养.探究方案的设计过程是学生主动建构、主动思维的过程，教师不能包办代替，应根据学生的认知特点和思维水平，循序渐进地引导学生完成探究方案的设计.通过全班学生的合作，教师要让每个学生明确实验的目的、原理、操作程序和操作技巧，决不能急于求成.)
2.3.4学生小组实验及物理概念的建构
表格设计好后，学生两个人一组，进行实验操作，将实验数据填入表中，并计算出表格中的W1和W2.
(说明：学生以两人为一组展开实验，在提高学生实验器材使用技能的同时，锻炼学生的交流与合作能力.教师在巡视中注意指导个别动手能力差的学生进行实验.)
教师：动滑轮对货物做功与手对货物做功相等吗？想想：什么功对我们有用？什么功对我们没有用？
学生：两者不相等.使用动滑轮对货物做的功对我们是有用的，提动滑轮所做的功和克服绳与滑轮间的摩擦做功对我们是没有用的.
教师：我们将对人们有用的功称为有用功；对人们无用但又不得不做的功(如：克服机械自重、克服摩擦力做的功)称为额外功；动力对机械所做的功称为总功，即总功为有用功与额外功之和.(教师板书：有用功、额外功、总功及其定义)
教师：为了表示有用功在总功中所占的比值，从而引入机械效率.
机械效率定义：有用功与总功的比值.计算公式：η=W有W总×100%(教师板书)
教师引导学生注意：(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位；(2)由于额外功总是存在的，所以机械效率小于1.
教师：若某起重机的机械效率是60%，是什么意思呢？
学生：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功.
教师：小常识介绍：起重机的机械效率一般为40%～60；抽水机的机械效率一般为60%～80%.
2.3.5分析归纳
教师：请同学们算一算刚才所测的动滑轮的机械效率.议议：三次实验机械效率相等吗？你认为机械效率大小与什么因素有关？如何提高机械效率？
学生：三次实验动滑轮机械效率不相等，从实验数据可知，用同一个动滑轮提升重物时，物体的重力越大，提高相同高度时，有用功越大，动滑轮的机械效率越大.可知，动滑轮的机械效率与物体的重力有关.由此可推知：动滑轮的机械效率还应与动滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦有关，即与额外功有关.当有用功一定，动滑轮重力越大、绳与滑轮间的摩擦越大，额外功越大，机械效率越低.因此，为了提高机械效率，可增大有用功和减小额外功(教师板书).
(说明：科学探究中分析与论证环节，要求学生具备较强的分析归纳能力，但初中生的分析归纳能力并不成熟，教师要给以适当的引导和点拨甚至是讲解，逐步提升学生的分析归纳能力.)
2.3.6生活物理社会
教师：请同学们再议一议我们课堂教学开始时提出的问题，使用滑轮组搬运学校的物理实验器材到三楼，如何做到既能省力又有较高的机械效率？
学生：应尽量增大实验器材的重力，使用轻质的滑轮组提升器材，使用表面光滑且轻质的细绳绕滑轮组.
2.3.7课堂小结
(1)有用功、额外功、总功的定义;
(2)机械效率定义、提高的意义及途径.
2.3.8课后作业
若用杠杆、斜面或轮轴搬运物理实验器材，又如何做到既能省力又能提高机械效率呢？哪一种简单机械效率较高？
一、课堂提问的功能
（1）激励和激发学生思维，提高学生兴趣的功能。心理学认为，科学学习是儿童关于自然现象的原有概念的发展与转变，而不是新信息的点滴积累过程。当学生的思维还没有启动的时候，教师精心设计的提问会引起学生的悬疑，激发他们的认知冲突，使思维处于高度自觉和主动的地位，从而把他们的注意力吸引到所要研究的问题上来，同时教师应“慷慨”地提供思维加工的原料，通过回忆已有知识、演示实验、叙述现象、出示练习题等，用准确、清晰、简明的语言提出问题，充分发挥和调动学生的主观能动作用，达到“一石激起千层浪”的目的。
（2）启发学生思维，给学生创造新的创新机遇的功能。教师要根据教材的实际和学生的认知能力，预测学生学习新知识时可能产生的认知障碍，通过巧妙设疑，突破难点和关键。问题是思维的核心。只有提出了有一定深度的问题，才能引发学生的积极思维，才能培养学生的创新能力。
（3）梳理学生思维，帮助学生形成正确的认知结构。如在学习了“牛顿第一运动定律”和“惯性”后，学生由于头脑中早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的理论类似的观念，不能正确运用“牛顿第一运动定律”去解释原来已处于运动状态的物体在不受力的作用后的运动情况，教师可以设计这样一问：“你坐在向前匀速直线运动的汽车里，将手中的钥匙竖直向上抛出，当钥匙落下时，是落在手里，还是落在后面？为什么？”引导学生克服“钥匙抛出后，虽然在竖直方向上做先上后下的运动，但水平方向上它还将保持抛出时钥匙随汽车一起做匀速直线运动的状态”这一认识难点。
二、如何设计提问
鉴于提问的上述功能，我们应该在备课中按照如下的方式设计问题。
（1）趣味性。思维从对问题的兴趣开始。皮亚杰曾说过：“所有智力方面的工作，都要依赖于兴趣。”把兴趣因素引入初中物理教学，无疑给其改革带来勃勃生机，最成功的学习者是那些既有天赋、又有极大学习动力的人。对于学生来讲，只有他感兴趣的东西才会使其产生学习的欲望和动力。而富有艺术的提问，是激发学生学习兴趣的有效手段。第斯多惠指出：“教学的艺术，不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。”提问激起的强烈兴趣，使学生的求知欲达到亢奋状态。所以，提问设计要富有情趣、意味和吸引力，以引起学生的好奇心，激发他们的求知欲望，促使学生在生疑、解疑过程中愉快地获得新的知识和能力，体会到思考的成功欢乐与满足。物理教学中，一系列与日常生活有关的物理问题能对学生的大脑产生强烈的撞击，学生的思想火花被迅速地激活起来，并产生强烈的兴趣。
（2）启发性。启发性是设问最直接的目的，如果问题设计能让学生触类旁通，那么这个问题的启发性就强，有启发性的问题就是让学生不断地生成问题，活跃思维……教师提出第一个问题，学生回答后，立刻生成第二个问题，这就要求问题设计既有一定的思维空间，又有很好的诱导性，这样才能拓宽学生的思路，不断激发他们的积极性，主动性和创造性。
（3）探究性。在物理教学中，教师应有效利用提问的方式，让学生去发现，思考，探究，逐步培养其问题意识。例如，用“一定一动”滑轮组提升重物效果好，还是“二定二动”滑轮组提升重物效果好？学生回答是“二定二动”效果好，因为它能更省力。接着老师问：既然用“二定二动”的滑轮组好，为什么人们还要用“一定一动”的滑轮组？学生讨论后回答：“一定一动”比“二定二动”省距离。接着老师再问：它们的做功情况如何？哪个机械的效率更高？通过实验探究，得到结论：在提升相同重物的情况下，“一定一动”的比“二定二动”的机械效率更高。在此基础上，老师进一步问：是不是越简单的机械其机械效率就越高呢？某一机械，它的机械效率是不是一个定值呢？通过进一步的探究发现，用同一机械来提升不同的重物时，它的机械效率是不同的；提升的重物越重，其机械效率就越高。一连串的问题和实验结果，大大背离了学生原先的判断，强化了学生思维的探索性、研究性和创造性。
第一课时主要设计为两大环节：第一环节通过学生自学、交流讨论的方式使学生掌握了有用功、额外功、总功的概念以及机械效率的定义和计算公式，并进行机械效率的计算练习；第二环节我引导学生就“如何测量滑轮组的机械效率”这一问题进行分析和讨论，使学生基本明确了滑轮组机械效率的测量方法。一堂课下来非常顺利，我暗自得意，因为本堂课第二环节我自认为是教学设计中的一个“亮点”，完全可以为突破第二课时“机械效率总是一定的吗？”这个教学难点铺平道路。
可我无论如何没想到，我自认为的这个“亮点”并没有使第二课时的教学过程按照预期的方向进展，我的课堂教学遭遇了一次“美丽尴尬”。
第二课时我开门见山直接提出问题：“如果上节课练习中用动滑轮提起的物体重由200N增加到400N，那么机械效率还是83.3%吗？就是说，对同一机械，它的机械效率是恒定不变的吗？”
由于是科学探究课，同学们的兴趣马上起来了，猜想不变的有两个小组，猜想可能变化的有四个小组，我又请这四个小组进一步猜想“如果滑轮组提升的物重变大，它的机械效率是会升高还是降低呢？”，这四个组竟然都猜想“机械效率将降低”。我心中暗想：“降低？哈，一会儿你们就知道应该是升高了，一帮不认真动脑、只知道胡乱猜想的家伙！”现在想来，这个想法实在幼稚，要求学生在很短时间内动脑分析并进行合理的猜想确实有些苛刻，毕竟猜想就是猜想嘛，有时可以不需要理由的！
制定方案之后，我放手让各组进行实验收集证据。因为前面一切顺利，“万事俱备、只欠东风”了，我没有对各组的实验数据进行及时的关注，把注意力放在了观察各小组成员的表现上了。看到同学们积极踊跃、合理分工、大胆动手，我多少有些对自己的精心设计“陶醉”了。
没想到，各小组汇报数据时，“暴风雨”一下子来了，六个组的数据分别是,表1：
这下可“热闹”了，只有C、D两组的数据可以得出正确结论：“随着钩码重的增加，滑轮组机械效率是逐渐升高的”，F组数据说明“随着钩码重的增加，滑轮组机械效率是固定不变的”，A、E两组数据显示“随着钩码重的增加，滑轮组机械效率有时升高，有时不变”，B组数据竟然显示“随着钩码重的增加，滑轮组机械效率有时升高，有时降低。
怎么会是这样的结果呢？刚才活泼热闹的课堂一下子安静下来，同学们都在看着我，眼神里有些不安，有的组长已经意识到实验数据出问题了。
毕竟我曾多次接受过新课改的培训，我知道实验失败虽然打乱了我的教学设计，但如果处理得当的话，也完全可能有意外的收获。想到这里，我迅速冷静下来，微笑着说：“同学们，我刚才特别注意观察了你们的表现，我发现你们的积极性是很高的，也敢于动手，不过很遗憾，我们六个组的实验数据差别如此之大，显然是实验过程中出现了一些失误，我们的实验失败了！不过这也并不可怕，其实这是很正常的。当年爱因斯坦不也犯过错误、牛顿不也有过失败吗？关键是在错误和失败面前我们如何去做。同学们说，现在我们应该怎样做？”
“反思！”、“评估”、“找出错误的根源，重新实验”……同学们七嘴八舌地说。
“那还等什么呢？赶快行动起来吧！我给你们时间，这节课不行，下节课我们接着研究。另外需要说明一点，如果哪个小组需要帮助的话，我很乐意效劳。”我的心已经从刚才的紧张不安中缓解过来了。同学们对我最后一句话先是一愣，马上变成了会意的微笑，投入到他们的反思和评估之中……
时间永远都是不等人的。下课的铃声响了，宣告我本节课预定的教学计划“破产”了。回到办公室，我马上对各组的实验数据进行了认真的分析，并与同教研组的老师进行了探讨交流，我的心中有“谱”了。
第二天下午快乐大课间，我和一位同事切磋了几局乒乓球后，把各小组正、副组长召集到实验室，和他们一起交流与讨论实验的做法。经过认真的分析，细致的多次实验，我们发现导致失败的原因有以下几个方面：
1、由于兴奋，没有控制好测力计的匀速运动，导致测力计示数F偏大或偏小，所以出现某次机械效率偏低或者偏高的情况；
2、读测力计示数时有些随意，比如明明是指针在0.5N和0.6N之间，应该读作0.5X N,但为了计算方便，随意读作0.5N或0.6N，导致实验出现误差太大；
3、有个别弹簧测力计的指针与轴接触不牢固，有松动情况，但只顾匆忙实验忽略了重新校零。
4、F组的绳端拉力0.2N、0.4N、0.6N明显偏小，是严重错误。
【关键词】探究性学习 物理课堂教学
探究性学习的理论基础主要来自布鲁纳的建构主义学习理论——学习是一种积极的过程，学习者在该过程中依靠现在和过去的知识建构新的思想和概念。在这一过程中，教师应当积极鼓励学生自己去探索原理，师生之间应当积极进行对话。建构主义理论指导下的课堂教学通常具备这样的基本特征：凸现学生中心，强化教学过程，注重师生对话，营造民主氛围。那么，在初中物理课堂教学中，应当如何来引导学生进行探究性学习呢？下面，结合自己的教学实践，浅谈自己的几点看法。
一、通过物理实验操作去探究自然过程
自然现象中的许多物理规律都是通过物理实验才能揭示的，如果仅仅依靠教师的抽象讲解，学生很难理解。所以，教师在教学中，要注重引导学生加强实验操作，并对实验中的问题与现象进行分析，透过现象看到本质，通过数据的变化来抽象出概念或规律。例如：密度的概念对于初中生来说是很抽象的，但如果在实验中让学生通过体积不同、质量不同的同种物体作比较、做实验，学生通过实验探究讨论，可以得出同种物体质量与体积的关系，再引入密度的概念，学生就能很自然地理解密度的概念。又如在串并联电路中，对于总电压和部分电路电压的关系，学生通过动手操作，探究实验过程，通过仪器数据的变化分析，就很容易理解掌握了。
二、创设教学情境激发学生参与探究
教学情境的创设，是学生探究物理知识产生的背景，是发现和提出物理问题的重要前提，只有当教师创设的教学情境进入学生的“最近发展区”且在内容上有挑战性和探究性，学生才能在已有的认知基础上激发起探索欲望，才能与教师互动合作，从中发现问题，提出问题，并解决问题。
学习“功和机械能”中“机械效率”一节时，在学生知道了机械效率是有用功占总功的百分比之后，对于探究斜面机械效率的事例，安排学生对日常生活中的一幕进行分析：小明和小红分别骑自行车上一道斜坡，健壮的小明沿着坡路一直冲了上去，而体弱的小红则骑车走S型的道路轻松上到了坡顶，他们上坡时谁的机械效率高？你认为斜面的机械效率与哪些因素有关？怎样证实你的想法？
由于探究事例取自于学生熟悉的实际生活，这可以引起他们较强的探究欲望。学生在讨论中得出了斜面的机械效率可能与坡度的大小、粗糙程度、重力大小、用力大小等有关猜想。经过分析、筛选，大家在课堂上对斜面的机械效率与倾斜程度、粗糙程度的关系进行研究，以验证自己的猜想。他们将长木板的一端垫高成为斜面，用弹簧测力计测出小车重力和拉小车沿斜面匀速上升的拉力的大小，计算出了有用功、总功和机械效率。由于在前面的学习中学生又通过控制变量分析问题的经历，因此他们熟练采用控制变量法，改变斜面的倾斜程度，测出了拉小车沿不同坡度斜面匀速上升时的机械效率，通过分析对比得出斜面倾斜程度越大效率越高的结论。同样，还知道了斜面越粗糙机械效率越低的道理。正是由于他们对所探究事例比较感兴趣，很多同学想更进一步搞清小明和小红的体重以及上坡速度是否对机械效率有影响，从而将探究活动从课内延伸到了课外。学生的这些发现，正是由于他们对这项以自己现有知识和技能顺利完成的探究感兴趣的结果。
三、用新问题激发学生主动参与探究
学生在解题过程中，常会受到一些问题的影响，为了解出答案，会积极主动地与教师互动，参与探究，教师适当引导，将问题分成若干个“阶梯式”的子问题，放手让学生去实践研究，让学生感受到参与探究的乐趣，通过自己的实践，留下深刻的印象。像上述教学案例中，让学生探究“小明和小红的体重以及上坡速度是否对机械效率有影响”就是用新问题来激发学生主动参与探究的过程。
四、解错常规题时让学生自主探究错因
常规题是物理教学的重点内容，可有些时候学生失误很多，为了让他们养成良好的审查习惯，树立一种正确的意识，要让学生对做错的题目认真分析错因，让学生的无认知监控机制发挥作用，教师也可在课堂教学中有意制造疏漏，让学生讨论、探究，最后得出正确答案。这样，这种波澜起伏的解题感受给学生留下了深刻的印象，课堂上学生在交流中互帮互学，共同提高，培养了学生的思维能力，协作精神，更重要的是让学生感到难题并不神秘，就在大家的探究之中，这样的物理探究性学习必能增强学生的自信心。
五、利用物理探索题让学生探究
一、从知识的应用谈学生思维完整性的培养
例1 底面积为S=0.4m2的大木箱原放在水平地面上。如图所示，现某人用小车将它从斜面底端匀速推上斜面顶端，整个过程历时10秒。已知木箱重400N，人体重600N，人对车的推力F=75N，斜面长l=4m，斜面高h=0.5m，求：
（1）木箱对水平地面的压强；
（2）木箱沿斜面向上的速度；
（3）对木箱所做的有用功；
（4）这种情况下的机械效率。
本例中的第四小问，学生的错误率极高，从本人任教的某个班级的答题情况来看，几乎没有正确的，学生的回答清一色为：W有=Gh=400N×0.5m=200J，W总=FS=75N×4m=300J，η=■×100%=■×100%≈66.7%，这种解法疏忽了用小车将木箱从斜面底端匀速推上斜面顶端过程中克服人自身重力做的功。其实，这一题并不难，教师只要稍加点拨，学生马上就会恍然大悟，得出正确的答案。究其原因，仍然是受初中生思维发展的片面性的影响，不能全面、辩证地分析问题、解决问题，而是抓住一点而不计其余。所以在教学中，教师要有意识地增加此类题型，举一反三，逐步培养学生的思维的完整性，使他们在应用物理知识解决实际问题时，能全面、客观地分析问题。
二、从实验过程的设计谈学生思维严密性的培养
例2 某学习小组同学在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验。实验数据如下表所示：
■
有同学根据上述实验数据分析认为，机械效率的大小可能与重物提升的高度有关，为了验证上述猜想，你认为应如何设计实验？
许多学生的答案如下：用滑轮组把重物提升不同的高度，分别测出机械效率，然后进行比较分析得出结论，或者是用滑轮组把相同重物提升不同的高度，分别测出机械效率，然后进行比较分析得出结论。我们知道这样的语言表达是缺乏严密性的，根据控制变量法，滑轮组的机械效率与所提升的物重、动滑轮的重以及绳重和摩擦力的大小都有关系，要探究机械效率与重物提升的高度的关系，必须控制以上几个量相等，这样才能得出正确的答案。然而由于初中学生思维的特点，思考问题不够严谨，或者是没有想到，或者是只想到一部分，都导致了错误答案的出现。针对这种情况，教师要引导学生回想影响滑轮组机械效率的几个因素，逐一板书，然后组织学生思考：如果所提升的物体的重力和所提升的物体的高度都不同，测出机械效率不同，为什么不能得出机械效率与所提升的物体的高度有关，使学生认识到控制不变量的重要性，从而得出正确的答案：用同一滑轮组把相同的重物匀速竖直提升不同的高度，分别测出机械效率，然后进行分析得出结论，最后再由η=■×100%公式推出η=■×100%，引导学生思考“匀速竖直”的必要性。这样一步接着一步，使学生不断深入思考问题的实质，认识到物理探究的严密性，不断健全学生的思维。
三、从实验步骤的安排和结论的归纳谈学生思维科学性的培养
例3 如图，增加一种实验器材，你可以探究什么物理规律？
（1）增加的器材：___
____________________；
（2）提出问题______
_____________________；
（3）进行猜想____________________________；
（4）实验设计____________________________；
（5）实验结论____________________________。
由于绝大部分同学增加的器材是电流表，下面仅根据此展开研究。
“提出问题”部分，许多学生提出的问题是：串联电路各处的电流是什么关系？
“进行猜想”部分，许多学生的猜想是：串联电路各处的电流相等。
“实验设计”部分，许多学生是这样设计的：分别在A、B、C三处串联接入电流表，闭合开关，再分别测出A、B、C三处的电流IA、IB、IC。
“实验结论”部分，许多学生的答案：串联电路各处的电流相等。
以上学生的解答实验设计部分和实验结论部分都存在问题。虽然在学习探究杠杆的平衡条件时，我们已经强调了多次实验避免偶然性的重要性和必要性，然而由于学生年龄小，思维缺乏周密性和科学性，以及思维上的定势，实际应用起来，仍然不能掌握其精神实质，甚至一些同学一谈到多次测量，就认为是为了减小误差。为了帮助学生认识到多次测量才能得出正确的规律，我设计了这样的教学过程：指名一名同学问：“你有没有每天晨跑的习惯或规律？”生答：“没有。”师问：“那么有一天，你起床迟了，跑步到学校，是不是就证明你每天有晨跑的习惯或规律了呢？”生答：“不能。”师再问：“那怎样才能证明你每天有晨跑的习惯或规律了呢？”其他学生回答：“连续多天观察他是否跑步，如果一直是这样，就证明有，如果不是，就证明没有。”这样的类比教学，虽然简单，却能很形象地帮助学生认识到只有多次实验才能验证某一规律的道理，认识到科学方法的重要性。
