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《制作简易升降机》讲课稿
导入新课
同学们，在我们的日常生活中，机械可是无处不在，我们经常会利用各种机械来搬运物体。那大家能说一说，都见过哪些用来搬运东西的机械呀？（稍作停顿，等待学生回答）其实呀，在没有电的时代，我们的古代劳动人民就已经非常聪明地利用简单机械制作出了升降机，方便搬运人和物品。就像这个（展示巢车图片），这是我国古代用于军事瞭望的巢车。大家看，它就像是一个高高耸立的瞭望塔，通过一些简单的机械结构，可以调整上面板屋的高度，这样士兵们就能登高观察敌情啦。这充分体现了我们古代劳动人民的智慧。从这里我们也能看出来，机械在我们人类的发展历程中起着多么重要的作用。那今天呢，我们就一起来学习如何制作一个简易升降机。
任务一：了解我国机械发展的历史
古代取水灌溉机械
同学们，我们先来看看我国古代那些神奇的机械。首先是商代的桔槔，它呀，俗称‘吊杆’‘称杆’，是一种利用杠杆原理的取水机械。大家想象一下，在那个时候，人们要从河里或者井里取水是一件很辛苦的事情。但是有了桔槔，当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠杆末端的重力作用，就能很轻易地把水提拉至所需的地方。这就好像是给了古人一个支点，他们就能‘养活全村人’啦。到了汉代，随着农业生产的发展，农田耕作面积不断增大，需要灌溉的田地越来越多。可是当时能河渠自流灌溉的田地很少，大量的田地因为地势高于河流水面，或者远离水源而无法得到灌溉。为了解决这个问题，古代劳动人民发明了水车。水车可以灌溉大面积的稻田，它的出现大大提高了农业生产的效率。再到隋唐时期，辘轳发展变化，出现了另一种从深井中提水进行灌溉的装置——井车。井车是垂直于地底取水的，因此在中国西南地区也用于盐井汲取盐水。它的出现适应了干旱地区雨水缺少、地下水位低的特点。唐宋时期，水车来到了第二阶段，筒车又叫‘水转筒车’，它秉承着解放人力的思想，利用湍急的水流转动车轮，使车轮上的水筒自动戽水。它用水力替代了人力和畜力，实现了低水高送，提高了灌溉的效能。元明时期，匠人在唐代筒车的基础上因地制宜进行改良，有适应水位落差很大的高转筒车，也有适合湍急河流的水转高车。这些改进使水车的利用更有效益，也大大地拓宽了使用地域。
其他古代机械
除了取水灌溉的机械，我国古代还有很多其他用途的机械。比如说记里鼓车，它是中国古代用来记录车辆行过距离的马车。它的构造与指南车相似，车有上下两层，每层各有木制机械人，手执木槌。下层木人打鼓，车每行一里路，敲鼓一下；上层机械人敲打铃铛，车每行十里，敲打铃铛一次。大家是不是觉得很神奇呀？等会儿老师给大家播放一个视频，让大家更清楚地了解它的工作原理。还有水排，它也称水力鼓风机，鼓风器是冶铸的重要工具。它所用的原动力，最初是人力即人排，后来采用畜力，即马排，东汉初年开始用水力，即水排。云梯车在古代属于战争器械，是用于攀越城墙攻城的用具。另外，我国古代的纺织机械也有着悠久的历史和独特的演进过程。大家可以阅读科学窗的内容，去了解一下踏板织机、斜织机、竹笼机以及大花楼机等纺织机械的发展。
我国杰出的机械制造家
在我国的历史上，还涌现出了很多杰出的机械制造家。比如马钧，他还原了指南车，改进了当时操作笨重的织绫机，发明了一种由低处向高地引水的龙骨水车，还制作出了一种轮转式发石机。祖冲之大家都很熟悉吧，他不仅在数学领域有着卓越的成就，在机械制造方面也很厉害。他设计制造过水碓磨、铜制机件传动的指南车、千里船、定时器等。王祯在《王祯农书》‘农器图谱’中，记载了翻车、刮车、水转翻车、水转高车、高转筒车、牛转翻车和驴转翻车7种新创制的灌溉机械。郭守敬是元代著名的天文学家和水利专家，他的核心贡献集中在天文学与水利工程两大领域。他创制了简仪等天文仪器，并主持了京杭大运河通惠河段等重大水利工程。
现代机械成就
到了现代，我国在机械领域也取得了很多伟大的成就。就像2020年12月，我国自主研发的嫦娥五号探测器顺利完成了我国首次月球表面自动采样任务。嫦娥五号自动采样的关键部件机械臂又长又细，长3.7m，臂厚1.4mm，可以360°可视化操作。臂的末端一头是一个小铲子，另一头是浅表钻，可以轻松完成铲挖、浅钻、拾取等动作。这充分展示了我国现代机械制造的高超技术和强大实力。同学们，了解了我国机械发展的历史，大家是不是为我们国家的悠久历史和伟大成就感到骄傲和自豪呀？接下来，老师要给大家布置一个实践活动。请大家以小组为单位，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：该工程机械的结构特点与物理原理；除简单机械外，该工程机械在设计中还应用了哪些与物理有关的知识；该工程机械在使用过程中有哪些操作规程，这其中有什么物理原理；关于该工程机械的使用安全，你还有哪些建议。最后，将调查结果形成调研报告，并与同学交流。
任务二：利用简单机械设计并制作升降机
设计功能要求
同学们，接下来我们要开始设计并制作升降机啦。在设计的时候，我们要注意以下几点。首先，升降机搬运物体需要用到轿厢，轿厢可以有个性化的设计，大家可以发挥自己的想象力，把它设计得既实用又美观。其次，升降机需要有竖直支架，支撑轿厢上下运行，这个支架要足够坚固，才能保证升降机的安全和稳定。然后，升降机在运送物体的过程中要能省力，且机械效率尽可能高。我们要通过合理的设计和选择合适的简单机械来实现这个目标。另外，竖直提升重物G≥0.3kg，竖直提升高度h ≥10cm，并且必须含省力机械结构（动滑轮/轮轴）。大家可以把自己的想法以示意图的方式画出来，与同学交流。然后进一步完善自己的设计方案。
材料与工具的准备
接下来，我们来看看制作升降机需要准备哪些材料和工具。框架材料可以选择硬纸板、PVC管或金属支架，大家要根据承重需求来选择合适的材料。动力组件包括滑轮组（需直径5cm以上）、细绳（长度≥3米）、手摇柄。辅助配件有螺丝、挂钩、固定底座、胶水等。工具清单有美工刀、卷尺、螺丝刀、钢丝钳等。关键制作步骤如下：首先是框架搭建，用支架搭建垂直轨道，高度不超过1米以确保稳定性，顶部安装滑轮组作为动力转换节点。然后是动力系统设计，如果采用手摇式，就通过手柄转动滑轮收紧绳索。大家在制作的过程中，要注意安全，按照正确的步骤进行操作。现在，请大家开始动手制作自己的升降机吧！
任务三：测量升降机（滑轮组）的机械效率
实验过程
同学们，我们制作好升降机后，接下来要测量它的机械效率。下面老师给大家详细讲解一下实验过程。首先，如图2所示，将轿厢放到最底端，在轿厢里放入300 g钩码，并在绳的自由端挂上测力计，记下测力计的位置s0。然后，匀速拉动测力计，使轿厢上升20cm，记下其位置h1，同时记下此时测力计的示数F1及位置s1。接着，将轿厢里的钩码分别换成400 g、600 g，重复上面的实验步骤，并记录实验数据。最后，根据记录的实验数据，算出机械效率。大家在实验的过程中，要认真操作，仔细记录数据，确保实验结果的准确性。
交流讨论提高机械效率的措施
实验完成后，我们来进行一个实践活动，交流讨论提高机械效率的措施。大家比一比，看谁制作的升降机在提升物体的过程中更省力，谁制作的升降机完成上述任务的机械效率更高。通过实验我们可以得出，滑轮组的机械效率与滑轮轴摩擦、动滑轮重、物重有关。动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高；物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。那么，我们提高滑轮组机械效率的措施就有增大物重、减小动滑轮重、减小绳重及摩擦。大家可以结合自己的实验结果，思考一下还有哪些方法可以提高机械效率。
课堂小结
同学们，今天我们学习了制作简易升降机，了解了我国机械发展的历史，设计并制作了升降机模型，还测量了升降机的机械效率，讨论了提高机械效率的措施。希望大家通过这节课的学习，不仅掌握了物理知识，还提高了自己的动手能力和创新思维。课后，请大家整理好自己的实验报告，巩固所学的知识。好啦，这节课就上到这里，同学们再见！
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第六节 制作简易升降机
第九章　机械和功
导入新课
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。下图是我国古代用于军事瞭望的巢车。
了解我国机械发展的历史，调查建筑工程机械的原理及应用。
选择简单机械及身边的器材，设计并制作升降机。
利用自制升降机提升重物，测量升降机工作时的机械效率
任务分解
了解我国机械发展的历史
任务一
我国机械发展的历史
1
了解我国机械发展的历史
任务一
我国机械发展的历史
1
近代时期
18世纪中期，随着工业革命的到来，活塞式抽水机正式诞生。它利用活塞在气缸内的往复运动来产生吸力和压力，从而实现水的连续抽取和提升。
了解我国机械发展的历史
任务一
我国机械发展的历史
1
桔槔利用了杠杆的原理
了解我国机械发展的历史
任务一
观看视频了解记里鼓车的工作原理
中国古代用来记录车辆行过距离的马车，构造与指南车相似，车有上下两层，每层各有木制机械人，手执木槌，下层木人打鼓，车每行一里路，敲鼓一下，上层机械人敲打铃铛，车每行十里，敲打铃铛一次。
我国机械发展的历史
1
了解我国机械发展的历史
任务一
水排，也称水力鼓风机，鼓风器是冶铸的重要工具。它所用的原动力，最初是人力即人排，后来采用畜力，即马排，东汉初年开始用水力，即水排。
我国机械发展的历史
1
了解我国机械发展的历史
任务一
云梯车在古代属于战争器械，用于攀越城墙攻城的用具。
我国机械发展的历史
1
了解我国机械发展的历史
任务一
阅读科学窗，了解我国古代纺织机械的演进过程
大花楼机
我国机械发展的历史
1
①马钧,还原指南车；改进当时操作笨重的织绫机；发明一种由低处向高地引水的龙骨水车；制作出一种轮转式发石机。
了解我国机械发展的历史
任务一
马钧
祖冲之
王祯
郭守敬
我国机械发展的历史
1
我国杰出的机械制造家
②祖冲之，设计制造过水碓磨、铜制机件传动的指南车、千里船、定时器等。
③王祯，在《王祯农书》“农器图谱”中，可以看到翻车、刮车、水转翻车、水转高车、高转筒车、牛转翻车和驴转翻车7种新创制的灌溉机械。
④郭守敬，元代著名的天文学家和水利专家 ，其核心贡献集中在天文学与水利工程两大领域。创制了简仪等天文仪器，并主持京杭大运河通惠河段等重大水利工程。
2020年12月，我国自主研发的嫦娥五号探测器顺利完成我国首次月球表面自动采样任务，并将样品封装保存在贮存装置中。嫦娥五号自动采样的关键部件机械臂又长又细，长3.7m，臂厚1.4mm，可以360°可视化操作。臂的末端一头是一个小铲子，另一头是浅表钻，可以轻松完成铲挖、浅钻、拾取等动作。
了解我国机械发展的历史
任务一
我国机械发展的历史
1
嫦娥五号自动采样的机械臂
了解我国机械发展的历史
任务一
我国机械发展的历史
1
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:
实践活动：调查建筑工程机械的原理及应用
2
了解我国机械发展的历史
任务一
(1)该工程机械的结构特点与物理原理。
(2)除简单机械外，该工程机械在设计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，这其中有什么物理原理。
(4)关于该工程机械的使用安全，你还有哪些建议。
将调查结果形成调研报告，并与同学交流。
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升降机需要有竖直支架，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，且机械效率尽可能高。
④竖直提升重物G≥0.3kg；竖直提升高度h ≥10cm
⑤必须含省力机械结构（动滑轮/轮轴）
利用简单机械设计并制作升降机
任务二
设计 “制作升降机模型”的功能要求
1
轿厢
升降机模型参考图
材料与工具的准备
2
利用简单机械设计并制作升降机
任务二
1.框架材料 ：硬纸板、PVC管或金属支架（根据承重需求选择）；
2.动力组件 ：滑轮组（需直径5cm以上）、细绳（长度≥3米）、手摇柄。
3.辅助配件 ：螺丝、挂钩、固定底座、胶水等。
4.工具清单 ：美工刀、卷尺、螺丝刀、钢丝钳等。
5.关键制作步骤
①框架搭建
用支架搭建垂直轨道，高度不超过1米以确保稳定性；顶部安装滑轮组作为动力转换节点。
②动力系统设计
手摇式 ：通过手柄转动滑轮收紧绳索。

将你的想法以示意图的方式画出来，与同学交流。进一步完善你的设计方案，并将你设计的升降机制作出来。
轿厢
升降机模型参考图
测量升降机(滑轮组)的机械效率
1
测量升降机的机械效率
任务三
(1)实验目的：测量升降机(滑轮组)的机械效率
(2)实验原理：η==
(3)测量装置：如图所示。
轿厢
升降机模型参考图
(4)实验过程：
① 如图2 所示，将轿厢放到最底端，在轿厢里放入300 g 钩码，并在绳的自由端挂上测力计，记下测力计的位置s0；
②匀速拉动测力计，使轿厢上升20cm，记下其位置h1，同时记下此时测力计的示数F1 及位置s1；
③将轿厢里的钩码分别换成400 g、600 g, 重复步骤②的实验，并记录实验数据。
④根据记录的实验数据，算出机械效率。
测量升降机的机械效率
任务三
测量升降机(滑轮组)的机械效率
1
轿厢
升降机模型参考图
实践活动：交流讨论提高机械效率的措施
5
测量升降机的机械效率
任务三
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。
实验结论： 滑轮组的机械效率与滑轮轴摩擦、动滑轮重、物重有关。 动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
提高滑轮组机械效率的措施：增大物重；减小动滑轮重；减小绳重及摩擦
轿厢
升降机模型参考图
课堂小结中小学教育资源及组卷应用平台
《制作简易升降机》教学设计
一、教学目标
（一）物理观念
理解杠杆、滑轮组等简单机械的工作原理，知道机械效率的概念及计算公式。
能将简单机械原理应用于升降机设计，解释升降机省力和提高效率的物理依据。
（二）科学思维
通过分析古代机械到现代工程机械的演进，培养归纳推理能力和模型建构思维。
在设计升降机过程中，运用控制变量法优化机械结构，提升问题解决能力。
（三）科学探究
经历 “方案设计 — 动手制作 — 效率测量 — 优化改进” 的完整实践过程，掌握实验探究的基本方法。
能规范测量力和距离，分析实验数据，得出机械效率的影响因素。
（四）科学态度与责任
通过了解我国古代机械成就（如桔槔、辘轳），增强民族自豪感和文化自信。
认识工程机械在生产生活中的应用价值，培养将物理知识服务于社会的责任感。
二、教学重难点
（一）教学重点
简单机械（杠杆、滑轮组）的原理在升降机中的应用。
机械效率的测量方法及影响因素分析。
（二）教学难点
升降机结构设计的合理性与省力效果的平衡。
实验中机械效率误差的分析与改进措施。
三、教学方法
项目式学习法、实验探究法、小组合作法
四、教学过程
（一）情境导入（5 分钟）
教师讲解：
展示宋代巢车图片，提问：“古代没有电力，如何利用简单机械实现物体升降？”
播放现代建筑升降机工作视频，对比古今机械的异同，引出课题。
学生活动：
观察图片和视频，思考机械升降的物理原理，分享对古代机械的认知。
活动目的：通过古今对比激发探究兴趣，建立机械升降与物理原理的联系。
（二）任务一：了解我国机械发展历史（15 分钟）
教师讲解：
讲解古代机械案例：
桔槔：杠杆原理（动力臂大于阻力臂省力）；
辘轳：轮轴原理（轮半径大于轴半径省力）；
筒车：水力驱动的杠杆与滑轮组合。
介绍近代机械发展（如活塞式抽水机）及现代嫦娥五号机械臂的科技突破。
学生活动：
分组调研：每组选择一种古代机械（如记里鼓车、水排），分析其工作原理并绘制示意图。
分享交流：用 3 分钟介绍所选机械的物理原理及历史价值。
活动目的：通过历史案例分析，培养科学思维，渗透科学态度与责任素养，了解机械发展与社会进步的关系。
（三）任务二：设计并制作简易升降机（25 分钟）
教师讲解：
明确设计要求：
必须包含省力机械（动滑轮 / 轮轴）；
提升重物≥0.3kg，高度≥10cm；
结构稳定，轿厢可个性化设计。
提供材料建议：硬纸板、PVC 管、滑轮组、细绳等，强调安全操作规范（如工具使用）。
学生活动：
方案设计：小组讨论并绘制升降机设计图，标注省力机械的位置及原理（如滑轮组绕线方式）。
动手制作：分工搭建框架、安装动力系统（如手摇轮轴）、调试轿厢升降功能。
问题解决：若轿厢晃动，讨论如何加固支架；若拉力过大，调整滑轮组绕线减少承重绳股数。
活动目的：通过项目式学习，培养工程思维和实践能力，将物理原理转化为实际应用。
（四）任务三：测量升降机的机械效率（20 分钟）
教师讲解：
演示实验步骤：
① 用弹簧测力计测量轿厢自重及不同重物的重力；
② 匀速提升轿厢，记录拉力F、重物上升高度h、绳子自由端移动距离s；
③ 计算W有用= Gh、W总 = Fs、。
强调误差控制：拉力需匀速，测量距离需准确。
学生活动：
分组实验：依次测量 300g、400g、600g 重物的机械效率，记录数据并绘制表格。
数据分析：对比不同物重下的效率，讨论 “为何物重越大效率越高”。
优化设计：根据实验结果，提出改进措施（如减小滑轮摩擦、减轻动滑轮重量）。
活动目的：通过实验探究，掌握机械效率的测量方法，培养数据分析和科学论证能力。
（五）交流与拓展（10 分钟）
教师讲解：
展示古代云梯车与现代消防云梯车的结构对比，说明机械原理的延续与创新。
提出拓展任务：调研建筑工地起重机的液压系统原理，思考其与滑轮组的区别。
学生活动：
小组展示：介绍自制升降机的亮点（如个性化轿厢、高机械效率），接受其他组提问与建议。
讨论交流：结合实验数据，总结提高机械效率的措施（增大物重、减小额外功）。
活动目的：通过展示与讨论，培养表达能力和批判性思维，建立 “物理服务社会” 的意识。
（六）课堂小结（5 分钟）
教师引导：
梳理知识脉络：简单机械原理→升降机设计→机械效率测量→工程应用。
强调核心素养：在实践中体会 “科学探究” 与 “科学态度” 的重要性。
学生活动：
绘制思维导图，总结本节课的知识与技能收获。
提出疑问：“如何设计无摩擦的理想机械？”“液压系统是否违背功的原理？”
活动目的：构建系统知识框架，为后续学习埋下伏笔。
五、教学反思
制作环节中，部分小组可能因材料限制导致升降机稳定性不足，需提前准备备用材料（如金属支架）或提供结构加固建议。
机械效率测量时，学生易忽略 “匀速拉动” 的要求，可增加演示视频或分步指导。
可拓展跨学科内容（如结合数学比例计算绳端移动距离），增强知识综合性。
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