2026年通天绳的秘密说课稿

2026年通天绳的秘密说课稿授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间设计思路一、设计思路本节课基于八年级物理“功和机械效率”章节，以“通天绳”现象为情境，通过实验探究绳子上升过程中拉力做功情况，引导学生分析有用功、额外功及机械效率，结合课本中“任何机械都不省功”的原理，揭示“通天绳”的科学本质，培养学生观察、分析和计算能力，联系生活实际破除迷信，强化科学思维。核心素养目标分析二、核心素养目标分析通过“通天绳”现象探究，深化对功、机械效率的物理观念；运用分析、推理等科学思维，揭示现象本质与科学原理；经历实验设计、数据收集与分析的科学探究过程，提升实验能力；树立用科学解释现象的态度，破除迷信，增强科学责任感。教学难点与重点1.教学重点，①掌握功的计算公式W=Fs，能在通天绳实验中准确计算拉力对绳子做的功；②理解有用功、额外功的概念，结合课本中机械效率知识，区分通天绳现象中的两种功；③分析机械效率η=W有用/W总的影响因素，解释现象背后的科学原理。

2.教学难点，①学生对通天绳“绳子上升高度”与“拉力作用距离”的对应关系易混淆，难以准确计算总功；②理解机械效率小于100%的本质，即额外功的存在，破除“通天绳省功”的误解；③实验中控制变量（如绳子重力、摩擦力），确保数据可靠，科学分析机械效率的变化规律。教学资源1.软硬件资源：①绳子、滑轮；②测力计；③支架；④数据记录表。

2.课程平台：①学校在线学习平台。

3.信息化资源：①功和机械效率PPT课件；②实验操作视频；③PhET模拟软件。

4.教学手段：①实验操作；②小组合作讨论。教学过程1.导入（约5分钟）：

激发兴趣：教师演示“通天绳”实验——将绳子一端固定，绕过定滑轮，用手轻拉另一端，观察绳子缓慢上升，提问“绳子为何能‘自动’上升？它真的能省功吗？”。

回顾旧知：提问“功的计算公式是什么？”（学生回答W=Fs）；“机械效率的定义及表达式？”（η=W有用/W总）；“有用功、额外功、总功的关系？”（W总=W有用+W额外）。教师板书核心公式，为探究铺垫。

2.新课呈现（约25分钟）：

讲解新知：介绍实验装置（绳子、定滑轮、支架、测力计），明确实验目的——测量通天绳的拉力、绳子上升高度、拉力作用距离，计算机械效率，分析现象本质。举例说明：以课本中“用滑轮组提升重物”为例，复习有用功（克服物体重力做功W有用=Gh）、额外功（克服摩擦和动滑轮重力做功W额外=fh+G动h）、总功（拉力做功W总=Fs），强调“任何机械都不省功”（课本结论）。

互动探究：分组实验（4人/组），步骤：①组装装置，将绳子一端固定于支架，绕过定滑轮，另一端连接测力计；②用测力计沿竖直方向匀速拉动绳子，记录拉力F；③用刻度尺测量绳子上升高度h和拉力作用距离s；④用天平测量绳子重力G；⑤计算W有用=Gh、W总=Fs、W额外=W总-W有用、η=W有用/W总；⑥改变绳子重力（如加挂钩码），重复实验3次，记录数据。小组讨论：“绳子上升过程中，拉力做功与绳子重力做功的关系？”“机械效率是否小于100%？为什么？”

3.巩固练习（约15分钟）：

学生活动：①根据实验数据，完成表格（记录F、h、s、G、W有用、W额外、W总、η）；②绘制η-G（绳子重力）关系图像；③讨论“如何提高通天绳的机械效率？”（如减轻绳子重力、在滑轮轴处加润滑油减少摩擦）；④解决实际问题：某同学用通天绳装置提升0.5N的重物，拉力为0.6N，作用距离为0.2m，求有用功、总功、机械效率。

教师指导：巡视各组，纠正测力计使用不规范（如未竖直放置、未匀速拉动）、读数误差等问题；指导学生分析数据，如“当绳子重力增大时，η如何变化？为什么？”引导学生得出“额外功是机械效率小于100%的根本原因”，呼应课本“机械效率反映了机械性能的优劣”。

4.课堂小结（约3分钟）：

学生总结：“通天绳现象中，拉力对绳子做的总功等于克服绳子重力做的有用功与克服摩擦做的额外功之和，机械效率小于100%，并不违背功的原理。”教师强调“用科学原理解释现象，破除迷信，树立科学态度”。

5.作业布置（约2分钟）：

①完成课本“动手动脑学物理”中关于机械效率的计算题；②设计一个实验方案，探究“滑轮轮轴大小对机械效率的影响”。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）生活实例中的机械效率：教材中提到“任何机械都不省功”，生活中的电梯、起重机、自行车等都是机械效率的典型应用。例如，电梯提升乘客时，有用功为乘客重力乘以上升高度，额外功包括克服导轨摩擦、电机发热等损耗，可通过观察电梯铭牌上的“载重量”“功率”计算其机械效率；自行车骑行时，克服地面摩擦和空气阻力做有用功，传动系统（齿轮、链条）的摩擦产生额外功，不同骑行速度下机械效率不同，可通过测力计和速度传感器测量数据并计算。

（2）历史上的机械应用：古代的辘轳、水车、滑轮组等工具，体现了人类对“功”的早期应用。例如，辘轳通过轮轴改变力的方向和大小，提升水时做的有用功为水重力乘以上升高度，额外功为克服轴摩擦和绳子重力做的功，其机械效率可通过现代测量工具复现实验；北宋《天工开物》中记载的翻车（龙骨水车），通过脚踏驱动链条刮板提升水，其机械效率受刮板与水槽摩擦、链条松紧影响，可结合课本“机械效率与摩擦、机械自重有关”进行分析。

（3）科技前沿的机械效率优化：现代工程中，机械效率是衡量设备性能的重要指标。例如，风力发电机的风能利用效率（贝茨极限理论）、新能源汽车的驱动电机效率（对比永磁同步电机与异步电机的效率曲线）、起重机配重系统的效率优化（通过滑轮组组合减少额外功），这些案例可深化学生对“机械效率反映机械性能优劣”的理解，联系课本“提高机械效率的方法：减轻机械自重、减小摩擦”进行拓展。

（4）跨学科融合资源：数学中的比例与图像——通过实验数据绘制“机械效率-绳子重力”“机械效率-摩擦系数”关系图，分析η=W有用/W总=Gh/Fs中各变量的正比、反比关系；工程中的系统思维——分析“通天绳”现象时，需综合考虑拉力、重力、摩擦等多个因素，培养学生多角度解决问题的能力，呼应课本“科学探究中控制变量法”的应用。

2.拓展建议：

（1）实践调查类建议：调查家庭或学校中的机械效率。例如，用测力计和刻度尺测量学校国旗升降装置的机械效率（有用功为国旗重力乘以上升高度，总功为拉力乘以绳子移动距离），分析影响效率的因素（滑轮轴是否生锈、绳子是否重）；观察家中抽水机的铭牌参数（流量、扬程、功率），计算其实际机械效率，对比不同品牌抽水机的效率差异，撰写调查报告。

（2）实验探究类建议：设计实验探究“影响机械效率的因素”。例如，用滑轮组提升钩码，控制变量改变动滑轮重力（加不同质量钩码）、绳子与滑轮间摩擦（在轴处加润滑油、改用粗糙细线），分别测量机械效率，验证“机械自重越大、摩擦越大，效率越低”的结论；或用“通天绳”装置，改变绳子长度、绕圈数，探究“绳子绕圈数是否影响拉力大小和机械效率”，深化对“额外功来源”的理解。

（3）阅读拓展类建议：阅读科普书籍《物理世界奇遇记》中“功与能”章节，了解科学家如何通过实验发现“功的原理”；查阅《中国大百科全书·物理学》“机械效率”词条，了解机械效率在工业发展中的意义；关注《中学物理教学参考》杂志中“机械效率实验改进”案例，学习如何优化实验方案（如用电子秤替代测力计减少读数误差）。

（4）制作创作类建议：用硬纸板、棉线、铁丝制作简易滑轮组模型，测量提升不同重物时的机械效率，标注“有用功”“额外功”占比；设计“通天绳”魔术揭秘海报，用功的原理和机械效率知识解释现象，破除“通天绳自动上升”的误解，在班级展示；制作“机械效率对比实验”微课，记录实验步骤、数据分析和结论，分享给同学。

（5）问题解决类建议：解决生活中的效率问题。例如，帮爷爷修理农用小推车，分析轮轴摩擦过大导致效率低的原因，建议在轴处加润滑油；设计“提升重物省力且效率高”的方案，选择合适的滑轮组（如动滑轮个数、绕线方式），计算所需拉力和机械效率，并说明设计依据；思考“为什么汽车爬坡时换低速挡”，结合“功率P=Fv”，分析低速挡时牵引力增大、速度减小，但机械效率是否变化，用课本知识解释。板书设计①核心概念：功W=Fs；有用功W有用=Gh；额外功W额外=W总-W有用；总功W总=W有用+W额外。

②机械效率：η=W有用/W总；影响因素：摩擦、机械自重；η<100%。

③通天绳实验：实验目的；步骤：测量拉力F、上升高度h、拉力距离s；计算W有用、W总、η；结论：科学解释现象，破除迷信。反思改进措施（一）教学特色创新

1.通过通天绳实验情境，将功和机械效率知识融入生活实例，学生参与度高，有效激发探究兴趣。

2.小组合作探究模式