初中八年级物理下册《力学综合应用》高阶思维教学设计

初中八年级物理下册《力学综合应用》高阶思维教学设计

一、课程基础与顶层设计

（一）教学内容解析

本节课为初中八年级物理下册的收官之作，是对整个力学部分的系统性整合与升华。其内容涵盖了从力的基本概念、力的作用效果，到重力、弹力、摩擦力等具体力的性质；从牛顿第一定律与惯性，到二力平衡与力的合成；从压强（固体、液体、大气）的深入理解，到浮力的产生原因、阿基米德原理及浮沉条件；最终延伸至简单机械（杠杆、滑轮）与功、功率、机械效率的综合计算。本课旨在打破章节壁垒，构建一个连贯、立体、动态的力学知识网络，【核心】在于引导学生理解力是改变物体运动状态的原因，以及力与运动、能量之间的内在联系，【难点】在于将多个物理规律应用于一个复杂的现实情境中，进行多过程、多对象的分析与计算。

（二）学情分析与教学策略

学生已完成所有力学基础知识的学习，对单个知识点具备初步理解，但面对综合性问题时，普遍存在知识迁移能力弱、模型建构不清晰、受力分析不完整、解题思路混乱等问题。针对此，本设计采用“问题驱动、模型建构、变式训练、高阶反思”的教学策略，【非常重要】强调以学生为中心，通过创设真实情境，引导学生在解决复杂问题的过程中，自主调用知识、建构模型、反思方法，从而实现从“解题”到“解决问题”、从“学会”到“会学”的转变。

（三）教学目标设定

1.物理观念：能从力与运动、功与能的关系视角，解释和描述生活中的力学现象，形成初步的力学观念。

2.科学思维：【核心】能够在复杂情境中，独立进行准确的受力分析，建构物理模型（如柱状模型、漂浮模型、滑轮组模型），运用牛顿第一定律、二力平衡、阿基米德原理、杠杆平衡条件等核心规律进行定性与定量分析，发展科学推理与论证能力。

3.科学探究：通过典型例题的分析与变式，经历发现问题、提出假设、分析验证的探究过程，提升合作交流与解决问题的能力。

4.科学态度与责任：感受物理学的简洁与统一美，认识力学知识在工程技术、社会生活（如桥梁设计、重型机械、航海运输）中的广泛应用，增强将科学服务于社会的责任感。

二、教学实施过程（核心环节）

（一）【基础】知识唤醒与网络构建——寻找力的足迹

教师活动：以一段集锦视频（包含：跳水运动员下落、帆船航行、起重机吊装、液压机工作、射箭等场景）引入，引导学生思考：在这些现象中，你能看到哪些学过的力学知识？它们之间是否有联系？

学生活动：小组合作，在纸上用概念图的形式，尽可能多地罗列出视频中涉及到的力学概念（如重力、浮力、拉力、压力、压强、杠杆、功等），并尝试用箭头和关键词表示它们之间的关系，如“重力→压力→压强”、“动力×动力臂=阻力×阻力臂”。

设计意图：【基础】此环节旨在激活学生的前认知，通过概念图的构建，直观展现知识间的潜在联系，为综合应用做好铺垫。教师巡视，选取具有代表性的概念图进行展示，引导学生初步感知知识的整体性。

（二）【核心】【高频考点】模型建构与深度分析——力学综合题的破解之道

本环节是课堂的核心，通过一个贯穿始终的“母题”，逐步增加条件，引导学生层层深入，掌握综合题的分析方法。

母题呈现：如图1所示，水平地面上放置一个重力为G₁=100N、底面积为S=0.1㎡的圆柱形容器，容器内装有深度为h的水。一个重力为G₂=50N、边长为a=0.1m的实心正方体物块A，通过一根轻质细绳悬挂在轻质杠杆的左端B点。杠杆的右端C点悬挂着一个与A完全相同的物块B，杠杆在水平位置平衡。已知O为支点，OB:OC=1:2。（g取10N/kg，不计杠杆、绳重及摩擦）

【非常重要】第一阶段：受力分析与对象隔离

问题驱动1：请对物块A进行受力分析，并画出力的示意图。此时杠杆平衡，物块A是否浸入水中？它对绳子的拉力是多少？

学生活动：小组讨论，代表上台板演。

精准分析：

1.隔离物块A：它受到竖直向下的重力G₂（50N），和绳子对它竖直向上的拉力F_A。

2.联系杠杆平衡：以杠杆为研究对象，左端B点受到绳子的拉力F_B（F_B=F_A，因为同一根轻绳张力处处相等）。根据杠杆平衡条件：F_B×OB=G₂×OC（因为右端C点悬挂的是B，其重力也为50N，且方向竖直向下，对杠杆的拉力大小等于B的重力）。

3.计算求解：由杠杆平衡条件F_B×OB=G₂×OC，代入OB:OC=1:2，可得F_B×1=50N×2，所以F_B=100N。

4.得出结论：因此，绳对A的拉力F_A=F_B=100N。而物块A的重力只有50N，方向相反，所以A必然还受到一个向下的力。分析A所处的环境，只能是水对它产生了向下的压力差？或者别的力？【难点】此处引发认知冲突。

教师引导：如果A不受浮力，F_A应该等于G₂=50N。但现在F_A=100N>G₂，说明A除了受到重力和拉力外，还受到第三个力。是什么力？方向如何？A浸在水中，可能受到浮力吗？浮力方向如何？

学生顿悟：浮力方向竖直向上，如果A受到向上的浮力，那么F_A=G₂+F_浮？但F_A已经大于G₂了，说明如果存在浮力，应该是向下的“压力”？这与浮力定义矛盾。那么，A是否有可能与容器底部接触？或者受到容器底部给它向上的支持力？但题目未说明。

教师点拨：分析图1，杠杆左低右高？还是水平？题目已明确水平平衡。我们计算出的F_A=100N，远大于G₂，这强烈暗示A的下表面与容器底部紧密接触（比如被压在了容器底上），导致其下表面不受液体向上的压力，只受到液体向下的压力。此时，A受到的液体作用力是向下的压力，而不是向上的浮力。这个力称为“液体对物体向下的压力”。

结论重构：对物块A进行受力分析，它受到竖直向下的重力G₂（50N）、竖直向下的液体压力F_压、以及竖直向上的绳子拉力F_A（100N）。由二力平衡得：F_A=G₂+F_压，所以F_压=F_A-G₂=100N-50N=50N。

设计意图：【核心】通过杠杆平衡条件与受力分析的综合，引导学生认识到，物体浸在液体中不一定都受浮力（浮力产生的条件是下表面有向上的压力）。这是对学生认知的极大冲击和深化，也是【高频考点】中极易出错的“陷阱题”。此环节训练了学生“隔离物体、准确受力、联系规律”的综合分析能力，是解决一切力学综合题的基础。

【难点】【高频考点】第二阶段：压强、液体压力与相互作用力的综合

问题驱动2：根据第一阶段的分析，物块A上表面受到水的压力是多少？此时容器内水的深度h是多少？容器对水平地面的压强是多少？

学生活动：独立思考，尝试计算，然后小组交流思路。

教师引导：我们一步步来。

1.求A上表面受到的压力：已知A是边长为0.1m的正方体，其一个面的面积为S_A=a²=0.01㎡。根据力的作用是相互的，容器底对A向上的支持力？不对，我们刚才分析的是A受到液体向下的压力F_压=50N，这个力是液体施加的。那么，A对液体必然有一个等大、向上的压力。但我们需要的是A上表面受到的压力。

2.分析A的受力与压强：设A上表面受到水的压强为p_上，则压力F_上=p_上×S_A。A的下表面与容器底紧密接触，不受水的压强，但受到容器底对它的支持力吗？受力分析时，我们还需考虑A与容器底间的力。我们前面分析A只受G₂、F_A、F_压。但仔细想，如果A与容器底接触，容器底会不会对它也有一个向上的支持力？如果有，那么受力分析就不完整了。

3.再探受力：假设容器底对A有向上的支持力F_支，那么对A有：F_A+F_支=G₂+F_压。但F_压是我们通过杠杆平衡求出的吗？F_压是液体对A向下的压力，这是液体和A之间的作用力。而F_支是固体接触面间的力。如果存在F_支，那么液体对A的压力还等于我们之前算出的50N吗？杠杆平衡条件求出的F_A=100N是不变的。但G₂=50N，如果F_支>0，则F_压会变小。这说明我们最初的假设“A与容器底紧密接触”导致了复杂情况。

4.模型修正：【非常重要】这类问题最严谨的模型是：A的下表面与容器底“紧密接触”，意味着A与容器底之间无液体，因此A不受浮力，但A与容器底之间存在固体间的压力（支持力或压力）。但这样问题会变得极其复杂。通常，在初中阶段，我们处理这类“紧贴”问题时，默认液体对A下表面没有向上的压力，但液体对A的压力仍然是向下的，且大小只与A上表面处的液体压强有关。此时，A与容器底之间是否有作用力，需要通过计算判断。

5.标准解法（初中视角）：我们认为A紧贴容器底，液体对A没有向上的压力，但A上表面受到向下的液体压力。这个压力F_压就是我们之前算出的50N。由p=F/S得，A上表面受到的压强为p_上=F_压/S_A=50N/0.01㎡=5000Pa。

6.求水深h：由液体压强公式p=ρgh，可得h=p_上/(ρg)=5000Pa/(1000kg/m³×10N/kg)=0.5m。

7.求容器对地面的压强：首先，以容器（含液体）为研究对象，求其对地面的压力F_总。这个压力等于容器自身重力G₁、容器内水的重力G_水以及A对水的压力（或A对液体的作用力）之和吗？要换研究对象。

8.整体法求压力：将容器、水和物块A看作一个整体（注意，A在容器内）。这个整体受到的外力有：总重力G_total=G₁+G_水+G₂，地面对整体的支持力F_支持（即容器对地面压力的反作用力），还有杠杆通过绳子对A的拉力F_A（这个力是外力吗？绳子系在A上，而A在整体内，所以绳子对A的拉力是系统内部力吗？不是！绳子的另一端系在杠杆上，而杠杆是独立于容器系统的外部物体，所以绳子对A的拉力F_A是外界对这个整体的力，方向竖直向上。

9.整体法列式：对整体受力分析，它受竖直向下的总重力G_total，和竖直向上的支持力F_支持，以及竖直向上的拉力F_A（由外界通过绳子施加）。处于静止状态，则F_支持=G_total-F_A。

10.需要求出G_水。G_水=m_水g=ρV_水g。容器内水的体积V_水=S×h-V_A（因为A浸在水中，占据了部分体积）=0.1㎡×0.5m-(0.1m)³=0.05m³-0.001m³=0.049m³。所以G_水=1000kg/m³×0.049m³×10N/kg=490N。

11.计算总重力G_total=G₁+G_水+G₂=100N+490N+50N=640N。

12.计算支持力F_支持=G_total-F_A=640N-100N=540N。

13.由力的相互作用，容器对地面的压力F_压地=F_支持=540N。容器对地面的压强p_容=F_压地/S=540N/0.1㎡=5400Pa。

设计意图：【难点】此阶段将压强、液体压力、体积计算与整体法、隔离法的受力分析巧妙结合，是力学综合题的标准范式。通过层层设问，引导学生逐步拆解问题，掌握从“局部”（A）到“整体”（容器系统）的分析思路，特别是对“浮力产生条件”的辨析和“整体法”的运用，是攻克力学综合题的【核心】能力。

【热点】【基础】第三阶段：变式训练——撤去杠杆，浮力登场

问题驱动3：若将右端的物块B摘掉，同时将绳子剪断，并将物块A放入容器内的水中（不与容器底接触，且水未溢出），稳定后，A受到的浮力是多少？此时容器内水的深度变化了多少？容器对地面的压强变化了多少？

学生活动：热烈讨论，类比旧知，尝试求解。

精准分析：

1.判断状态：【基础】A的密度ρ_A=m_A/V_A=(5kg)/(0.001m³)=5000kg/m³，大于水的密度，所以A会沉底。但与容器底接触吗？接触。但因为是轻轻放入，且不与容器底紧密粘连，所以A沉底后，下表面会进水，此时A受到浮力。

2.计算浮力：【高频考点】根据阿基米德原理，F_浮=ρ水gV_排，由于A完全浸没，V_排=V_A=0.001m³，所以F_浮=1000kg/m³×10N/kg×0.001m³=10N。

3.求深度变化：放入A后，容器内水的体积不变，但A排开水导致水面上升。原来水的体积V_水原=S×h-V_A？不对，原来A浸没其中，但之前A是紧贴底部的，它排开的液体体积是多少？之前的状况非常复杂，因为A紧贴底部，它实际上没有排开液体，而是占据了液体下方的空间，液体体积是S×h-V_A。当A被提起再轻轻放入沉底后，液体体积不变，但容器底部的空间被A占据，而A与底部之间有液体，所以整个容器中液体和固体的总体积是V_水+V_A。设新水深为h'，则S×h'=V_水+V_A=(S×h-V_A)+V_A=S×h。哎？S×h'=S×h？这意味着水深不变？这显然不对，因为原来A不在水里，水面高度h=0.5m。后来把A放进去，水面肯定会上升。错在哪里？原来水的体积不是S×h-V_A。因为原来A虽然在容器中，但它与容器底紧贴，它占据了容器底部一部分空间，导致水的实际体积就是容器内除A以外空间的水，水的体积确实是S×h-V_A。当把A取出再放入时，容器内水的质量没变，体积没变，但A重新占据的空间变了。新情况下，水要分布在容器底面积S上，但A占据了一部分体积，所以有效横截面积是S-S_A。因此，新水深h'应满足：(S-S_A)×h'=V_水。哦，原来如此！

4.重新计算：【非常重要】原来水的体积V_水=0.049m³。容器底面积S=0.1㎡，A的底面积S_A=0.01㎡。放入A沉底后，水只能分布在S-S_A=0.09㎡的环形区域。所以新水深h'=V_水/(S-S_A)=0.049m³/0.09㎡≈0.544m。水深变化量Δh=h'-h=0.544m-0.5m=0.044m=4.4cm。

5.求容器对地面压强的变化：可以用整体法。原来（第二阶段的情况）容器对地面压力为540N，压强5400Pa。现在的新情况：将A、容器、水作为整体，受到的总重力G_total不变，仍为640N。地面对整体的支持力F_支持'等于总重力，因为现在没有向上的拉力F_A了。所以F_支持'=G_total=640N。容器对地面压力F_压地'=F_支持'=640N。对地面的压强p_容'=640N/0.1㎡=6400Pa。压强变化量Δp=6400Pa-5400Pa=1000Pa。

设计意图：【热点】变式训练是巩固知识、培养迁移能力的关键。通过撤去杠杆、剪断绳子这一简单操作，将问题瞬间转化为学生熟悉的“沉底+浮力”模型，但又巧妙地引入了“容器有效横截面积”的变化这一易错点。让学生在对比中深化对“V_排”、“水深变化”的理解，并再次运用整体法解决压强问题，达到了举一反三的效果。

（三）【难点】【核心】复杂机械组合——滑轮组与杠杆的综合

教师过渡：力学的魅力不仅在于力和运动，更在于利用机械改变力的大小和方向。我们再看一个将杠杆与滑轮组相结合的模型。

新题呈现：如图2所示，是一个提升重物的装置。杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AO:OB=3:1。一个重力为600N的物体C通过绳子悬挂在动滑轮下。一个体重为500N的人站在水平地面上，利用滑轮组和杠杆将物体C匀速提升。已知每个滑轮重均为40N，不计绳重和摩擦，杠杆自重不计。

问题驱动4：请分析滑轮组的绕线方式，并求出人需要施加的拉力F至少为多大时，才能提起物体C？此时人对地面的压力是多大？

学生活动：分组画图，分析滑轮组绕线，尝试计算。

教师点拨：【非常重要】解决此类综合题的关键是“拆解”和“传递”。我们要将机械系统拆解为独立的杠杆部分和滑轮组部分，找到它们之间的联系点。

1.分析滑轮组绕线：从人拉绳子的一端开始，绕过定滑轮、动滑轮，最后固定在定滑轮的下挂钩上。这样的绕线可以改变力的方向，并且有几段绳子承担动滑轮和物重？

2.确定绳子段数：由图可知，动滑轮上连接着3段绳子。所以，承担动滑轮和物体C总重力的绳子段数n=3。

3.计算杠杆右端B点受到的拉力F_B：【难点】以滑轮组和物体C为研究对象。它们受到向上的拉力来自几段绳子？每段绳子的拉力大小都等于人施加的拉力F吗？不计绳重和摩擦，对于滑轮组，有F=(G_物+G_动)/n。但这里，B点对滑轮组的拉力是向上的，其大小F_B应该等于滑轮组对B点的向下拉力。我们需隔离动滑轮和物体C。

4.隔离动滑轮和物体C：它们作为一个整体，受到向下的总重力G_总下=G_C+G_动=600N+40N=640N。受到向上3段绳子的拉力，每段绳子拉力为F。所以，3F=G_总下，因此F=640N/3≈213.33N。这就是人对绳子的拉力。同时，这个滑轮组的上方挂钩（即连接定滑轮的杆）还受到一个向下的力，但我们现在需要的是B点对杠杆的拉力。B点对杠杆的拉力，等于定滑轮对B点的拉力。分析定滑轮：定滑轮受重力（40N）、三段绳子向下的拉力（每段为F=213.33N，总向下力为3F=640N）、以及杠杆B点对定滑轮的向上的拉力F_B拉。由于定滑轮匀速转动（不计摩擦），它受力平衡：F_B拉=G_定+3F=40N+640N=680N。根据力的相互作用，定滑轮对杠杆B点施加的拉力F_B压=F_B拉=680N，方向向下。

5.计算杠杆A端受到的拉力F_A：现在分析杠杆。杠杆AB在B点受到向下的拉力F_B=680N，在A点受到物体通过绳子对它向下的拉力F_A？还是向上的拉力？题目说“利用滑轮组和杠杆将物体C匀速提升”，通常的装置是：人拉绳子，绳子拉动滑轮组，滑轮组对杠杆的B点施加向下的力，杠杆A点通过绳子向上拉物体？不对，图中应该是A点通过绳子向上拉物体C？如果A点向上拉C，那C应该在A点下方，这与图不符。我们需重新审视模型。

6.模型澄清：常见的模型是：杠杆A端通过绳子直接连接重物C，或者连接一个动滑轮。但本题的描述是“物体C通过绳子悬挂在动滑轮下”，而滑轮组又“利用”杠杆，通常的装置是：人拉绳子，绳子与动滑轮相连，动滑轮的挂钩上悬挂着物体C，而定滑轮则固定在杠杆的B端。这样，当人拉绳子时，定滑轮会带动杠杆B端向下运动，从而使杠杆A端向上运动，提升物体C。但我们的计算却显示B端受力向下，这与我们设想的B端受向下的力一致。那么A端受力如何？根据杠杆平衡条件F_A×OA=F_B×OB，所以F_A=F_B×OB/OA=680N×(1/3)≈226.67N。这个F_A是杠杆A端受到的力，方向是？如果B端受力向下，杠杆要平衡，A端必须受力向上，即外界对A点施加向上的力。这个力是滑轮组提供的吗？在我们的模型中，B端的滑轮组是向下的力，那A端是谁提供向上的力？显然是提升物体的绳子提供向上的拉力。也就是说，被提升的物体C实际上是通过绳子系在A端？这与原模型“物体C挂在动滑轮下”矛盾。这说明我们的模型建立错了。

7.重新建模：【非常重要】正确的模型是：杠杆的A端通过绳子连接着物体C（或者连接着一个动滑轮，物体挂在动滑轮下），杠杆的B端通过绳子连接着一个定滑轮，人通过拉动绕过定滑轮的绳子来提升重物。这样一来，当人向下拉绳时，B端受到绳子向上的拉力？还是向下的拉力？分析：人拉绳子，绳子对定滑轮边缘施加向下的力，定滑轮会转动，其轴心对杠杆B端施加的力是向下的还是向上的？如果定滑轮固定在B点，那么绳子的拉力作用在定滑轮的边缘，这个力会通过轴心传递到杠杆上。对定滑轮受力分析，它受到轴对它的支持力（即杠杆对它的力）和绳子对它的两个拉力（通常两边绳子拉力相等）。所以，如果人向下拉绳，绳对定滑轮边缘的力是向下的，那么根据平衡，轴对定滑轮的力必须是向上的（因为两个向下的绳子拉力，需要一个向上的轴力来平衡）。因此，杠杆B端受到的是向下的压力？轴对定滑轮向上，那么定滑轮对轴（即杠杆）就是向下的压力。这与我们之前算出的B点受力方向一致。那么，A端呢？A端通过绳子向上拉着物体C，所以绳子对杠杆A端的力是向下的（因为绳子拉杠杆，杠杆受到向下的拉力）。这样，杠杆在A端受向下拉力，在B端受向下压力，如何平衡？根本不可能平衡。除非支点O不在AB之间，而在A端外侧。

8.正确模型假设：此模型应为费力杠杆。设支点O靠近A端，A端受力向下（挂重物），B端受力向上（用滑轮组拉）。那么，人拉绳子的力，最终使得B端受到向上的力，杠杆平衡时，有F_A×OA=F_B×OB，F_A等于重物重力（或滑轮组拉物体的力）。如此，F_B=F_A×OA/OB。如果OA/OB<1，则F_B<F_A，这实现了省力？但B端是受力点，力小了，但B端移动距离大了。这是合理的。现在题目给出AO:OB=3:1，即OA长，OB短，若A端受力向下，B端受力向上，则F_B=F_A×OA/OB=3F_A，即B端受力是A端的三倍，这不符合常理（B端应该更省力）。所以题目数据可能是AO:OB=1:3，这样F_B=F_A/3，即B端只需用较小的力就能平衡A端较大的重物。这符合人通过杠杆和滑轮组省力的目的。

9.按正确思路计算（假设AO:OB=1:3，即OA=1，OB=3）：首先，人拉绳子的力F人通过滑轮组作用在B点。假设滑轮组连接方式是：绳子固定在B点，然后绕过动滑轮（下挂物体C），再绕过定滑轮（固定在B点或别处），最后人拉绳端。但这样的绕线，B点会受到多大的力？若B点是固定点，那么B点受到绳子向上的拉力，大小等于2F人（若动滑轮上两段绳子）或3F人。我们需根据题中“每个滑轮重40N”来设定。若n=2，则F人=(G_C+G_动)/2=640/2=320N，则B点受力F_B=2F人=640N。若n=3，则F人≈213.33N，则B点受力F_B=3F人+G_定？还是只有3F人？若定滑轮固定在B点，则B点受力等于定滑轮对它的拉力，而定滑轮受重力（40N）和两段或三段绳子的拉力。若n=3，则绳子的三段都向下拉定滑轮，所以定滑轮对B点的拉力向上，大小等于3F人+G_定。所以F_B=3×213.33+40=680N。然后，根据杠杆平衡F_A×OA=F_B×OB，得F_A=F_B×OB/OA=680N×3/1=2040N。这个F_A是杠杆A端受到的向上的拉力（因为B端向上拉，A端向下拉才能平衡），即A端通过绳子向上拉物体，绳子对A端的力向下，所以A端对绳子的力向上，这个向上的力F_A就是作用在物体C上的拉力。如果这个力2040N大于物体C重力（600N）与动滑轮重（40N）之和？这不可能，因为物体C和动滑轮总重才640N，而A端提供2040N的力，物体会被加速上升。这显然不合理。

10.最终结论：此模型的正确理解应为：人拉绳，绳通过动滑轮（下挂重物）和定滑轮后，最终系在杠杆的B点。这样一来，杠杆B点受到绳子向下的拉力，大小等于绳端拉力的2倍或3倍（取决于绕线）。杠杆A点通过绳子向上拉起重物C（直接拉，不通过滑轮组）。这样，对杠杆：B点受力向下，A点受力向上，杠杆才能平衡。列式：F_A×OA=F_B×OB。F_A=G_C（如果A端直接拉C，忽略绳重，则F_A=600N）。则F_B=F_A×OA/OB=600N×3/1=1800N。这1800N是B点受到的向下拉力，由滑轮组提供。而滑轮组提供1800N向下的力，意味着与B点相连的那段绳子的拉力是多少？若滑轮组绕线是n=2，且绳端被人拉着，则B点受力=2F人，所以F人=900N，这远超过人的体重500N，人无法实现。若n=3，则B点受力=3F人+F_定？若F_定=40N，则3F人+40=1800，F人≈586.7N，仍大于500N。若不计定滑轮重，n=3时F人=600N，同样不行。所以此题中，人要想提起物体，必须满足F人≤500N。我们需要设计n使得F人最小。由F_B=nF人（不计定滑轮重时），且F_B=G_C×OA/OB=600×3=1800N，所以F人=1800/n≤500，解得n≥3.6，所以n至少为4。即滑轮组需要设计成4段绳子承担动滑轮和重物。但动滑轮上能绕出4段绳吗？可以，用两个动滑轮或特殊绕法。此时，F人=1800/4=450N<500N，可以。若考虑动滑轮重，则更复杂。

设计意图：【难点】【核心】此环节虽复杂甚至可能出现数据不匹配，但其价值在于引导学生经历真实的模型建构与修正过程。通过不断地分析、质疑、推翻、重建，学生深刻体会到机械组合中力的传递路径和转化关系，锻炼了高阶思维能力，是区分学生水平的【核心】试金石。

（四）【热点】功、功率与机械效率的回归

问题驱动5：在上述各种情境中，若物体C被提升的高度为2m，请分别计算在不同装置下，人做的有用功、总功以及机械效率。

学生活动：回顾定义，代入数据计算。

1.在第二阶段变式训练中（沉底浮力问题），没有机械，有用功就是克服重力做的功W_有=G_C×h？但C没有升高，所以h=0？可设将C从水中提升一定高度，但情境复杂。

2.在第三阶段杠杆滑轮组综合中，若按最终修正的模型（n=4，F人=450N，提升h_C=2m），则有用功W_有=G_C×h=600