滑轮及其应用

滑轮及其应用（教学设计）教学目标知识与技能 1、认识定滑轮和动滑轮，理解定滑轮、动滑轮的作用。 2、会根据要求使用和组装滑轮组过程与方法 1、通过观察和实验，得出定滑轮、动滑轮的工作特点； 2、通过自制教具以及杠杆的平衡条件，对定滑轮、动滑轮的工作特点进行分析，培养学生的分析观察能力，得出定滑轮是一种等臂杠杆、动滑轮是一种省力杠杆的变形； 3、在对实例的分析和解释中进一步理解定滑轮、动滑轮的应用。情感、态度和价值观 1、意识到定滑轮和动滑轮的不同作用，提高探究简单机械的兴趣； 2、运用学过的科学知识解释生活中的滑轮，进一步感受到生活和科学的关系；教学重点和难点重点：定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用及特点。难点：1、定滑轮是一种等臂杠杆、动滑轮是一种省力杠杆的变形； 2、找动滑轮的支点。教学过程一引入： 演示：杠杆提水的实验在杠杆的一端施加一个向下的动力，发现杠杆已经碰地了，小桶还没有离开井口。提问：该怎么办呢？ 将杠杆向上移动，就能使杠杆继续转动，小桶就会继续被举高。（边讲边做）如果杠杆能够连续转动，小桶就可以被举得更高。（演示）提问：杠杆要是连续转动起来的话，大家想象一下，会是怎样的情况呢？操作：转动红色的等臂杠杆现象：看到它形成了一个圆。操作：用自制教具改装。讲授：像这样改装好的装置就叫做滑轮，滑轮实际上就是杠杆的变形，它也是一种简单机械。在现代化生产中，人们使用的往往是复杂的机械，但复杂机械中的许多部件就是由杠杆、滑轮等简单机械组合起来的。今天我们就开始学习滑轮。二新课教学：请学生观察：滑轮由哪些部分组成呢？（PPT出现一个滑轮） 学生：有轮子 （轮子的边缘有什么特点呢？） 学生：有凹陷 （我们把它称为槽。） 教师：轮子会不会转呢？ （会） 教师：绕着什么转？ （绕着圆心） 教师：也就是绕着通过圆心的轴转动。 教师：轴用框固定。 教师：框的上下还各有一个钩子。引入定义：像这样能够绕轴转动的，边缘有槽的轮子就叫做滑轮。板书：一、滑轮 1、定义：能够绕 2、组成部分：轮 轴 框 钩滑轮画法：（用PPT）先画轮，再画轴，然后框，最后钩。再请学生观察：这两个滑轮在构造有没有不同呢？（没有）老师利用其中一个滑轮将这个重物举高： (1)、把滑轮挂在铁架台上 (2)、在绳子的一端挂上重物 (3)、将绳子绕过滑轮 (4)、在绳子的另一端施加一个向下的拉力思考：教师提供一套完全相同的器材，请学生用这个滑轮想出另一种方法，同样也把这个重物举高。学生讨论：请同学你上来表演（学生操作过程中，滑轮会打翻，可以提示：先将重物挂在滑轮上）（注意：举高后一定要将绳子的自由端固定好。）总结：操作步骤： (1)、将绳子的一端固定在铁架台上 (2)、把重物挂在滑轮的下方 (3)、将绳子穿过滑轮 (4)、在绳子的另一端施加一个向上的拉力，重物就被举高了操作：教师同时利用这两个滑轮将重物举高。（操作：两边同时拉）思考：这两个滑轮在构造上是相同的，大家认真观察，它们在工作过 程中有什么不同呢？（一个滑轮会动，另一个不会动）哪一个 不会动？（左边）教师在左边这个滑轮上贴一个小圆点，当向 下拉绳子的时候，看看滑轮有没在动？总结：可见，不能说是滑轮不动，而是滑轮的轴不动。而右边这个滑 轮的轴会随着物体的运动而运动。（PPT）定义：把在工作过程中轴固定不动的滑轮叫定滑轮。 把在工作过程中轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。板书：3、分类：定滑轮：轴固定不动 动滑轮：轴随物体一起运动可见，定滑轮和动滑轮不是构造不同，也不是一个会动，一个不会动。而是由在工作过程中轴会不会随着物体一起运动来区分的。二、定滑轮的工作特点 1、利用定滑轮工作有什么好处呢？ 分析：在没有利用定滑轮时，要将重物举高，力就要向上。（演 示） 而用了定滑轮之后，力的方向可以向下。（边讲边演示） 总结：使用定滑轮的好处是：可以改变力的方向。 2、利用定滑轮工作能不能省力呢？ 如果直接匀速向上（副板书：匀速）提起物体，需要多大的力？ 测量:拉力为多少牛？(2N)那么物体的重力也就是2N。即阻2N,记为F2=G=2N(副板书)而用了定滑轮之后，需要的拉力为多大呢？ 测量：此时拉力为多少？（2.1N）这是动力，记为F1=5.2N(副板书) 分析：因为动力大于阻力，所以使用定滑轮不省力。3、为什么使用定滑轮不能省力呢？这个问题如何分析？谁想出来了？（请同学发言） 分析：刚才我们已经知道了滑轮实际上就是杠杆的变形，（出示教具）现在我们再把它变回杠杆进行分析。（将滑轮变回杠杆） 引导：大家观察一下，当提起重物时，支点在哪？（在轴上）这是动力作用线，这是阻力作用线，（边讲边用手比划）从支点到动力作用线的距离为动力臂；从支点到阻力作用线的距离为阻力臂。（用手比划） 发现：动力臂等于半径，阻力臂也等于半径，即l=l。 也就是说定滑轮的实质是一个什么杠杆？（等臂杠杆）（再PPT） 证明：当匀速举起重物时，杠杆处于平衡状态。 根据杠杆的平衡条件：F1l=F2l 因为l=l所以F1=F2 可是刚才我们测出F1=2.1，F2=2N；为什么实际过程中F1略于 F2呢？ 分析：因为轮在绕着轴转动时，轴与轮之间会产生摩擦，若忽略摩力的话，则F1等于F2。4、如果沿着不同方向拉绳子，一样可以将物体匀速举高，那么大小会一样吗？（会&不会）用实验来验证。 演示：向下拉时，F1=2.1N 斜向下拉，F1=2.1N 水平拉时，F1=2.1N 无论沿哪个方向拉，力的大小都不变。这又是为什么呢？5、为什么沿不同方向拉绳子，力的大小都不变呢？ 分析：斜拉时，阻力和阻力臂不变，现在动力是沿着这个方向的，发现动力臂还是等于半径，即定滑轮还是个等臂杠杆。因此F1=F2。水平拉时，动力臂仍然等于半径，说明它仍然是一个等臂杠杆，则F1=F2。 总结：所以，无论我们沿什么方向拉，定滑轮始终是一个等臂杠杆。 综上所述，定滑轮工作的特点是：板书：1、可以改变力的方向 2、不能省力 3、实质：等臂杠杆三、动滑轮的工作特点 1、利用动滑轮工作会不会改变力的方向呢？请一个同学来分析。 分析：在没有利用动滑轮时，要将重物竖直向上举高，力的方向要竖直向上。而用了动滑轮，力的方向还是竖直向上。（边讲边演示） 总结：利用动滑轮不能改变力的方向。2、利用动滑轮工作能不能省力呢？演示：现在我用了动滑轮也把重物匀速举高，所需要的拉力为多少呢？再用弹簧测力计测一下。（1.3N）记为动力F1=1.3N发现动力小于阻力，所以使用动滑轮可以省力。3、 为什么使用动滑轮可以省力呢？该如何分析？