第二节　滑轮

滑轮教学设计整体设计 “滑轮”是初中物理力学中一种比较重要的简单机械，它是在学生学习了杠杆后，对一些变形杠杆的进一步认识，对生活中的现象进一步观察和应用。滑轮按使用情况可以分为定滑轮、动滑轮和滑轮组，它们的特点是本节课的重点。学生对滑轮组的绕线及段数的判断不容易理解，这是本节课的难点。根据新课标要求，知识的形成过程和结果一样重要，本节课将以学生的探究实验为主，让学生通过实验探究总结出定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，而教师只是起到组织和引导作用。 本节课设计的基本思路：以学生观察和实验为基础，通过提出问题、猜想、设计实验方案、收集与处理数据、表达与交流、解释问题等过程，归纳得出定滑轮、动滑轮及滑轮组的工作特点。通过物理建模的方法从理论上将滑轮抽象为杠杆，利用杠杆平衡条件分析滑轮的工作原理。在教学过程中，以小组合作学习的实验探究为主线，培养学生实验探究的能力，充分发挥学生的主体地位，让学生通过亲自动手实验、交流、讨论等方式参与到教学中。三维目标 （一）知识与技能 1认识定滑轮、动滑轮。 2知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。 3会根据要求使用和组装滑轮组。 （二）过程与方法 1经历探究定滑轮、动滑轮工作特点的过程，掌握用观察、对比来研究问题的方法。 2经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法。 （三）情感、态度与价值观 1关心生活、生产中有关滑轮的实际使用，对实践中滑轮的工作特点具有好奇心。 2通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用。教学重点：动滑轮、定滑轮及滑轮组的作用及特点。教学难点：1定滑轮及动滑轮的实质；2滑轮组省力情况的判断，根据要求组装滑轮组。课时安排： 1课时教学准备： 滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细线。教学过程（一）复习导入 上节课，我们一起学习了杠杆这一种常用的简单机械，请大家一起回忆一下杠杆的种类以及各类杠杆的特点。 今天，我们要一起学习另一种简单机械滑轮。让学生观察和欣赏三幅漫画（如图12.2-1），大人利用滑轮将重物吊到二楼，小孩想帮忙，却把自己吊了上去。学生活动：观察思考，讨论交流。想想为什么会出现这样的笑话？其中蕴含着什么科学道理？滑轮在我们的生活中应用很广泛，使用滑轮给我们的生活带来了哪些好处和方便呢？滑轮的特点有哪些？要想了解这些知识，需要学习本节课的内容。（二）推进新课 一、定滑轮和动滑轮1.让学生观察桌上的滑轮在构造上有什么特点?学生活动：观察思考，讨论交流。归纳总结：滑轮就是周边有槽、能绕轴心转动的轮子。2. 让学生利用桌上的实验器材，通过滑轮来提升钩码，看谁的办法又快又多、并向大家展示设计，同时画出示意图。 学生活动： 探究滑轮的使用方法； 个别学生上台展示设计并画出示意图。（如右图所示） 提问：仔细观察两种情况下滑轮的运动情况，比较装置的不同之处。归纳总结：定滑轮：使用时轴固定不动的滑轮。动滑轮：使用时轴随物体一起移动的滑轮。 思考：什么地方会用到这两种滑轮？ 定滑轮：旗杆的顶端、起重机的吊臂顶端等。动滑轮：起重机的吊钩上等。 过渡：通过学习，我们知道省力的杠杆一定费距离，费力的杠杆一定省距离，那么在滑轮中是否也存在一样的现象呢？让我们通过实验来探究这两个问题：使用滑轮是否省力？使用滑轮是否省距离？是否改变拉力的方向？3探究：定滑轮的特点(1)按右图所示方式组装定滑轮；(2)观察比较测力计示数与钩码所受重力大小有什么关系？注意力的方向、物体移动的距离和绳子自由端移动的距离。（将测得的数据填人表格里）实验次数钩码的重力G轮/N作用在绳子自由端的拉力F/N钩码移动的距离h/cm绳子自由端移动的距离s/cm钩码移动的方向绳端拉力的方向 (3)改变弹簧测力计拉力的方向，观察弹簧测力计的示数是否发生变化？ (4)改变钩码的个数，重做上述实验，观察测力计的示数怎样变化？(5)分析表格中的几次数据，得出结论：定滑轮的特点：不省力，但改变力的方向。 实验注意事项： (1)实验时要匀速拉动测力计使钩码提升。 (2)各小组要密切配合，团结协作，分工明确。 (3)实验时，滑轮、钩码、弹簧测力计不能与尺子摩擦。 探究：使用定滑轮不省力的道理。 分析：如果将定滑轮的上下部分向中间压缩，它就变成右上图所示的示意图。假定定滑轮静止不动，以轴心为支点，动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然，动力臂、阻力臂都等于圆的半径，根据杠杆平衡条件，有F=G，即不省力。结论：定滑轮的实质：等臂杠杆（既不省力，也不省距离）。实验次数钩码的重力G物/N动滑轮的重力G轮/N作用在绳子自由端的拉力F/N钩码移动的距离h/cm绳子自由端移动的距离s/cm钩码移动的方向绳端拉力的方向4探究：动滑轮的特点(1)按如图所示方式组装动滑轮； (2)竖直向上匀速拉测力计，读出弹簧测力计示数，并思考这个示数与钩码所受重力大小的关系。(3)改变钩码的个数，重做上述实验，进行观察和比较。 (4)分析表中的数据，得出结论： 动滑轮的特点：使用动滑轮省一半力，但不改变动力的方向，且费距离。思考：使用动滑轮省一半力的道理。 分析：如果将定滑轮的上下部分向中间压缩，它就变成右图所示的示意图。假设动滑轮静止不动。支点在绳子与轮相切的位置，而动力作用点在绳子与轮相切的另一边，阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍，故依据杠杆平衡条件得：F=G/2，即省一半力。结论：动滑轮的实质：动力臂为阻力臂两倍的杠杆。即学即练：如图利用定滑轮、动滑轮匀速向上提升重物。已知物体的重力都是60 N，则：(1)不计动滑轮重及绳子与滑轮的摩擦，拉力F甲、F乙分别是多少？(2)如果滑轮的重为10 N，不计摩擦，拉力F甲、F乙分别是多少？ (3)如果物体被提升2m，则绳子自由端移动的距离S甲、S乙分别是多少？ 二、滑轮组 提问：如果想设计一种既可以省力，又可以改变力的方向的机械，单独使用定滑轮或定滑轮能做到吗？ 交流讨论：把定滑轮和动轮滑组合起来，就可以既能省力、又能改变用力的方向。 学生活动：利用一个定滑轮和一个动滑轮，组合成一个滑轮组，并探究它的规律。要求：连接成功时，把连接的图画出来。通过实验探究两个问题：是否省力？是否省距离？用数据说明问题。有多少种连接方法？ 通过学生自己探索、组间交流和教师的现场辅导，大部分学生能够连接成功并得出结论。同样让学生展示并解说自己的设计方案、实验结论，可以得出右图两种连接方式： 思考：使用滑轮组可以省力，能省距离吗？实验探究：钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s的关系。结论：1.考虑动滑轮重，不考虑动摩擦时，如果动滑轮由n股绳子连接，则： F=（G物+G轮）/n2.不考虑动滑轮重和摩擦时，如果动滑轮由n股绳子连接，则：F=G/n, S=nh即学即练：如图所示，人对绳的拉力都是F，将各重物匀速提起。不计动滑轮重，物重最大的是 ( )。A.G1 B.G2 C.G3 D.G4（三）小结：让学生总结本节知识要点。（四）布置作业：同步轻松练习板书设计 第2节、滑轮滑轮：是周边有槽、能绕轴心转动的轮子。一、定滑轮和动滑轮定滑轮：使用时轴固定不动的滑轮。特点：不省