师:同学们好,这节课我们一起学习“斜坡的启示”。生活中,搬自行车上楼梯、搬货物上车都挺费力,有没有更省力轻松的办法呢?看看这两幅图,大家有什么启示?有人在楼梯旁砌了斜坡,有人在楼梯上搭斜板。相信大家想到了,搭建斜坡就能把自行车和货物从低处搬到高处。
现在有辆货车要运4个装满油的油桶,能不能用搭建斜坡的方法把油桶搬到车上?可以。那用什么材质搭斜坡比较好,软的还是硬的?老师这里有大小相同的纸条和铁尺,咱们用这两种材料搭斜坡,比较一下软硬材质斜坡有什么不同。大家观察到了什么?
生:纸斜坡质地软,没法把杯盖从杯底运到小车上,搭斜坡就没意义了。铁尺质地硬,斜坡搭建成功了。
师:通过实验,我们发现搭建斜坡要用硬质材料。那搭好的斜坡有什么特点呢?大家观察会发现,斜坡和地面有一定夹角,一端高一端低。科学上,把像搭在车厢和地面之间的长硬板,这样与地面有一定夹角的面叫做斜面。斜面常用来把物体运到高处,比如把自行车推上台阶,可以借助斜面。这就是斜面,刚才总结的三点就是斜面的特点。利用斜面能把重物从低处搬到高处,那斜面省力吗?大家思考后说说猜想。
生:猜想斜面省力。
师:要验证猜想就得做实验,怎么设计呢?相信有探究实验经验的同学能想到,首先要建立斜面模型。用铁架台模拟楼梯高度,小车模拟重物,用木板搭建斜面。模型搭好了,实验中要对比观测哪两种情况下弹簧测力计拉动小车的读数,来验证斜面是否省力?
生:比较竖直拉动小车和沿斜面拉动小车时弹簧测力计的读数。
师:实验要注意:一、正确使用弹簧测力计;二、匀速拉动小车过程中读取示数;三、每组实验测3次,取平均值减小误差,平均数保留到小数点后两位。下面看实验操作演示视频。
(播放视频后)通过实验得到两组数据,竖直拉动小车的拉力分别是0.66牛顿、0.67牛顿、0.66牛顿,三次测量平均值是0.66牛顿;斜面上拉动小车的拉力分别是0.23牛顿、0.24牛顿、0.24牛顿,三次测量平均值是0.24牛顿。对比这两组数据,能得出什么结论?
生:斜面可以省力,能减轻劳动强度。
师:斜面是一种简单机械。老师这里还有另一组同学的实验数据,对比红框中的两组数据,你们有什么发现?拉动小车所用拉力不同和什么因素有关?看看这幅图,有启发吗?
生:可能是斜面的坡度不同。从斜面起点到搬运高处的长度就是斜面长度。
师:请同学们按下暂停键,拿出一张纸,描画出斜面、地面和楼梯高组成的直角三角形。观察思考斜面长度和坡度有什么关系。画好了吗?地面、楼梯高和两个斜面组成了两个直角三角形,用红色和绿色分别表示。老师把红色三角形和绿色三角形拉到一起,大家发现了什么?
生:高度一样时,坡度越小,斜面越长;坡度越大,斜面越短。
师:了解这些后,回到之前的问题,斜面省力程度和坡度大小有关系吗?根据刚才坡度和斜面的关系,大家猜想一下。
生:有,高度不变时,坡度越小的斜面越省力。
师:有了猜想就要设计实验,这里设计两种不同坡度进行对比。实验要注意:一、使用弹簧测力计前要校零;二、匀速拉动小车过程中读取示数;三、每组实验测3次,取平均值减小误差,平均数保留到小数点后两位。下面进行实验。
