高中物理 齿轮传动教案 16页

《齿轮传动》【课题】齿轮传动【教学时间】45分钟【教材内容分析】1、教材的地位和作用选修2-2以物理学的核心内容为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理学与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性。本章《机械与传动装置》围绕各类传动装置进行展开，前两节介绍生活中常见的机械传动装置和能自锁的传动装置，第三节重点介绍液压传动的原理以及应用。最后两节分别介绍组成机械的常用机构以及机器的组成。第一节《常见的传动装置》介绍了齿轮传动和带传动。齿轮传动是最常见的一类传动装置，在生产生活中有着广泛的应用，是其他传动装置和机器的基础。同时，齿轮传动能够传递力和运动，又是对前一章中平动、转动与力矩等知识的延伸。所以，齿轮传动起到了承前启后的作用。2、课程标准的要求观察常见的传动装置，了解其作用。认识机械的使用对于人类社会发展的重要意义，初步了解现代机械的发展概况。3、教材内容安排教材在编排上，首先提供了大量生活中的传动装置素材，创设良好的学习情景，拉近齿轮传动知识与学生生活之间的距离。然后，直接给出齿轮传动定义，并从学生已有的知识出发，分析齿轮传动的工作原理。接着，分析齿轮传动是如何改变转速，并由单级传动过渡到多级传动。接下来，根据实现不同的运动转变效果将齿轮传动分成：齿轮齿条传动、锥齿轮传动和交错轴斜齿轮传动。最后，通过之前大量齿轮传动的例子，总结其特点。在齿轮传动的基础上，简要分析带传动的组成、传动比和特点。并以“大家谈”的方式，让学生通过观察生活中的传动装置，认识和了解链传动。-15-\n从教材内容安排上看，全文用大量篇幅详细地介绍了齿轮传动，为后面学习带传动以至其他传动装置打下夯实的基础。-15-4、教材的特点第一、以物理原理为载体，侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理与技术的结合，突出物理学的实践性和应用性。例如，教材提供了很多生活中的传动装置素材，能加深学生对科学技术的亲近感。第二、重视知识的形成过程，重视学生观察、分析、解决问题的能力的培养。例如，“大家谈”栏目，目的在于让学生在课外搜集资料，并整理分析，课堂上进行交流分享，“大家做”栏目，“组装电子闹钟”力图使学生动手了解物理知识与技术的关系，学习一些常用的物理技术，产生对科学技术的热爱5、教材的处理一、重新安排教学课时：教材在编排上用了大量篇幅详细地介绍了齿轮传动的定义、工作原理、作用和特点，为后面学习其他传动装置打下夯实的基础。接下来，在学习了齿轮传动的基础上，简单介绍了带传动和链传动。由于齿轮传动知识的基础性和丰富性，我将本节课分为两个课时，第一课时为《齿轮传动》，第二课时为《带传动》，本节课选讲第一课时。二、适当补充教学内容：教材开篇提供了三幅生活中的传动装置，但是学生日常生活中较少有机会观察到机械内部结构，难以由此得到齿轮传动的定义。同时，教材直接给出齿轮传动定义，而对于定义中的“主动轮”、“从动轮”以及“啮合”这些专业名词并没有给出相应的解释。这使学生在理解齿轮传动定义时存在一定的疑惑。通过教具演示，创设情景，同时配合课件，补充并解释相关的专业名词，能有效地帮助学生理解齿轮的定义。三、合理调整教学顺序：齿轮传动的作用除了改变转速的大小，还能改变转动的方向，而分类的依据正是改变转速方向的不同，因此将齿轮传动的分类归入改变转动方向。这样，从生活中的齿轮传动出发，到引出齿轮传动的定义、工作原理，得到了齿轮传动的两个作用和相应的应用，最好总结其特点，教学更加有条理性。【学生情况分析】1、学生的兴趣特点：高二年级的学生对物理有着较强的因果认识兴趣-15-\n和应用兴趣，希望运用学过的知识分析事物的内在机理。所以在教学中，应充分发挥演示实验和讲授法的作用，激发学生的认知兴趣，充分调动学生学习的积极性和自主性。2、学生的知识基础学生对生活中广泛存在的齿轮传动装置已经有一定感性认识，因此在教学中要充分利用学生已有知识经验，引导学生积极主动参与教学过程。学生在第一章中已经学习过转动和力矩等知识，而且掌握了转速和周期等圆周运动的相关知识，可以用转动和力矩知识分析齿轮传动的工作原理，可以用转速和周期等知识分析推导齿轮传动的传动比。3、学生的认知困难在生活中，尽管学生已接触过齿轮传动，但是不清楚齿轮传动为何具有传递力与运动、并改变转速的作用。同时日常生活中较少有机会观察到机械内部的结构，而实际生活中的传动装置都非常复杂，为了提高转速比，常常用到的是多级传动，学生难以在理解传动比的基础上，应用多级传动解决实际问题。【教学目标】1、知识与技能（1）知道齿轮传动的工作原理（2）理解齿轮传动的传动比公式（3）了解齿轮传动的作用、分类、特点2、过程与方法通过齿轮传动模型的演示和理论推导，得出传动比公式，认识多级传动；3、情感态度与价值观通过联系实际，体会技术在生活中的应用，逐步养成辩证看待问题的态度【教学重点】齿轮传动的工作原理和传动比公式【教学难点】多级传动及其应用【教学策略设计】-15-\n本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程。1、教学方法综合应用讲授、实验和谈话等多种方式，把教学过程设计成：以学生对齿轮传动的感性认识为切入点，以观察现象和已有知识为基础，以问题为主线的师生对话交流的过程。（1）讲授法教学是一种认识过程，但存在其特殊性。往往不需要经历前人全部的探索过程，而是通过形象生动、富于引导式的讲解，让学生在短时间内获得大量知识信息。比如通过讲授法逐步引导学生分析传动原理与推导传动比公式，能启发学生思维，培养建立概念的能力。（2）实验法实验法贯穿整节课中。通过两种切割机、齿轮模型和手表模型几个环节，学生通过观察分析实验，从中体验和学习科学思维的方法，提高学生的科学素养。（3）谈话法利用演示砂轮切割机的工作过程，通过一系列环环相扣式的问答，逐步渐进引导学生得出齿轮传动的概念与原理，从而让学生了解建立物理规律的思维过程，学会思考相关问题的思路。以谈话法开展教学，能够积极引导学生发散思维，促进师生交流，突破重难点。2、学法指导与教学方法相对应，在学法指导上，让学生尝试自己观察、描述实验现象，思考、分析概括出物理规律；使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，同时进行科学思维方法的训练和探索精神等情感态度价值观的教育。3、教学媒体设计以多媒体课件为载体，利用视频、动画、自制的齿轮一系列教学演示教具，让学生从生活现象出发，帮助学生建立齿轮传动的概念，并理解传动原理及齿轮传动的应用。【教学用具】两类电动切割机模型、砂轮切割机模型、齿轮传动装置、手表模型和修正带模型。-15-\n【教学流程】修正带模型课后思考巩固加深改变转速大小：传动比创设情境导入新课观察模型建立概念砂轮切割机齿轮传动定义齿轮传动工作原理建构模型总结作用列举事例分析特点改变转动方向优点缺点-15-\n【教学过程】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图【创设情境，导入新课】（0-5min）利用视频展示砂轮切割机工作过程。分别演示电动切割机和接上两个齿轮的电动切割机切黄瓜的两个实验。对比两个实验结果，引出齿轮传动。引导学生观察砂轮的运动状态提出问题：为什么电动机通过两个齿轮就能带动砂轮高速转动呢？齿轮之间是怎样改变转速呢？观看视频、兴奋、思考观看实验、思考将物理与生活的结合，注重STS理念将生产技术中中的砂轮切割机通过录像引进课堂和演示两种切割机的工作过程，让学生观察到真实、鲜活的物理现象，引起学生注意，激发学生学习兴趣【观察模型，建立概念】齿轮传动定义（5-10min）引导学生观察轮齿连接状态，给啮合下定义。提出问题：两个齿轮是怎样连接的？期待回答：像牙一样咬在一起。-15-\n利用接上两个齿轮的砂轮切割机演示两齿轮啮合和不啮合的情况，给主动轮和从动轮下定义。结合各概念，给齿轮传动下定义齿轮传动：主动轮和从动轮通过轮齿直接啮合的传动装置。齿轮传动工作原理（10-15min）利用双手模拟转动时啮合的主从动轮，进行受力分析，并结合力矩知识，总结概括齿轮传动工作原理。（教学重点）。齿轮传动工作原理：提出问题：两轮啮合，是谁带动了谁呢？建立概念：齿轮传动的定义分析讲解提出问题：在啮合部分，原本静止的从动轮的齿对主动轮的齿产生什么作用？阻力方向？根据相互作用力，主动轮的齿给从动轮的齿期待回答：大齿轮带动小齿轮期待回答：阻碍作用。期待回答：阻力方向向上。补充主动轮、从动轮和啮合的概念，在这个基础上再引出齿轮传动概念。更利于学生理解。明确齿轮传动概念。-15-\n主动轮转动，主动轮上的齿给从动轮上的齿一个力，这个力对从动轮的轴产生力矩，使从动轮转动也产生一个力，这个力对从动轮的轴产力矩，使从动轮转动。建立概念：工作原理思考、回答采用简化的模型研究事物原理，使学生了解物理学常用的研究方法。让学生参与概念形成中的思维加工过程，使学生对传动原理形成清晰的认识，突出教学重点。【建构模型，总结作用】作用1：改变转速大小（15-30min）利用简易齿轮传动模型，建立规律：相同时间内，两齿轮转过齿数一一对应。在这个基础上，引导学生从两轮转过齿数关系过渡到转过圈数的关系，提出“两轮转速和齿数成反比”的猜想，然后运用之前建立的规律以及周期、转速等知识，推导转速比公式。（教具）（课件）应用转速比公式解释齿数少的转速反而大的原因。引入传动比i表示转速比。传动比公式：（重点）提出问题：相同时间内，两轮转过齿数有什么关系？分析:引导学生推导转速比公式总结公式：传动比公式。期待回答：相等、一一对应分析、推理利用简易齿轮传动模型，配合提问与讲解，在实验现象的基础上进行猜想，提出假说，并运用数学知识推导，得到传动比公式。注重物理规律的建立过程，学生在探索的基础上深化对公式的物理意义的认识，达到全面理解物理规律的目的。-15-\n设置组装手表的问题，提出进一步提高转速的问题，引出多级传动。展示手表内部齿轮结构的视频，并根据日常知识，得出分针和时针的转速比为12:1。分析不能直接用两个齿轮实现的原因。分析简易齿轮传动模型的齿数比和转速比，提出进一步提高转速的需要。由此，从单级传动过渡到多级传动。运用多级传动，实现12:1的转速关系。并由此从单级传动自然地过渡到多级传动。计算多级传动的传动比公式。（难点）提出问题：分针和时针的转速比是多少？详细分析讲解，循序渐进地引导学生一起分析问题。引导学生推导多级传动比公式期待回答：12:1思考、回答思考、回答以生活中常见的手表作为应用，运用传动比公式分析实际问题，帮助克服理解规律所存在的疑点和难点，并进一步巩固加深。从单级传动自然地过渡到多级传动，结合手表演示，注重规律的建立过程，有助于学生的理解和掌握。-15-\n将知识与技术相结合，让学生在应用知识的同时，领会物理与技术的紧密结合，加深学生对科学技术的亲近感，培养学生STS理念。作用2：改变转动方向（30-38min）观察手表其中两个互相啮合的齿轮相反的转动方向。根据实现不同的转动方向的转变效果，将齿轮传动分为以下三类：（1）齿轮齿条传动（2）锥齿轮传动（3）交错轴斜齿轮传动提出问题：两个齿轮的转动方向相同还是相反？分析各类传动，并举实例分析期望回答：相反。观察、思考从生产技术中的切割机走进课堂，再从课堂走向生产技术中的各项拓展，体现模块二着重体现物理学的应用性和实践性的特色【列举事例分析特点】（38-42min）根据多种齿轮传动的应用事例，综合分析齿轮传动的优缺点。优点：传动平稳；传动比精确；效率高；寿命长。缺点：制造工艺复杂；噪声大。引导学生从优点和缺点两方面来看待齿轮传动相关技术应用思考、回答归纳齿轮传动的优点，同时让学生知道凡事有利也有弊，培养辩证看待事物的态度。-15-\n【课后思考，巩固加深】（42-45min）展示修正带模型，引发学生思考怎样将使用过的修正带卷回去。提出问题:为什么通过两个齿轮能够将修正带卷回去？思考巩固本节课学到的知识并给学生课后学习指明方向，有助于下节课的学习。【板书设计】附录一：本教学设计的特点一、课件教具直观化充分发挥多媒体课件和教具的优势，比如在分析手表的工作原理时，结合自制的简易手表模型和与实物配套的课件，化繁为简，同时-15-\n帮助学生克服空间想象力不足的问题，化抽象为具体，利于学生从单级传动过渡到多级传动的学习，理解手表的工作原理，突破教学难点。二、教学情景生活化从学生的认知障碍出发，注重物理知识与实际传动装置的结合，比如从生活生产中常见的砂轮切割机走进课堂，再从课堂走向生活中的各项拓展，既能拉近物理知识与学生的距离，又能满足高二阶段学生的因果认识兴趣，更是体现了从生活走向物理的课程理念。三、教学过程具体化在分析齿轮传动的工作原理时，带领学生一起用双手模拟啮合的两轮，感受相互作用力，并结合力矩知识，一起总结概括工作原理。引导学生逐层深入，学生在参与概念形成的思维加工过程中，对概念形成清晰的认识，利于理解和掌握。不仅关注教师的教，更关注学生的学。授之以鱼，不如授之以渔！附录二：人教版高中物理选修2-2第三章第一节教材-15-\n-15-\n-15-\n-15-\n-15-