滑轮及其应用

滑轮及其应用（教学设计）八年级下册第十二单元-第二节牡丹江市第二十四中学 高清江教材分析本节编写思路是：首先通过实验探究的方法，分别获得定滑轮在使用过程中，其作用方面的规律性结论。然后再引导学生应用杠杆平衡的条件，进行分析论证实验探究的结论。接着引导学生对滑轮组进行实验探究，让他们去寻找提重物所用的拉力与承担物重的绳子股数的关系。最后通过几种升降机介绍，让学生知道复杂的机械中有许多都是由杠杆和滑轮等简单机械组成的。教材还利用信息窗介绍机器人，以拓展学生的知识面，让学生知道任何先进的机械都可分机械控制系统和机械传动系统，其中的机械传动系统实质就是简单机械的组合，简单机械在高科技领域内也是不可缺少的。这也是简单机械的价值所在。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培养学生的实验技能，增强学生学习物理的兴趣；培养学生实事求是的科学态度。2运用学过的科学知识解释滑轮在生产生活中的应用，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、动滑轮及滑轮组的特点和实质。难点：1.定滑轮和动滑轮是杠杆的一种变形； 2.找动滑轮的支点。教学过程一引入：教师展示教具模型以及课件展示滑轮图片，引导学生归纳总结滑轮的结构特点。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。今天我们就开始学习有关滑轮的知识。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。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）课件展示两种不同的滑轮组装（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 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。即阻力为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l1=l2。也就是说定滑轮的实质是一个什么杠杆？（等臂杠杆）（再点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：F1l1=F2l2 因为l1= l2 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略大于F2呢？分析：因为轮在绕着轴转动时，轴与轮之间会产生摩擦，同时绳子与槽之间也有摩擦。若忽略摩擦力的话，则F1等于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？再将动滑轮变回杠杆来分析。分析：当提起重物的时候，支点在哪里？ 在绳子和轮接触的地方这是动力作用线，这是阻力作用线，（边讲边用手比划）把动力臂和阻力臂画出来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。（先用手比划）动力臂等于直径，阻力臂等于半径，即l1=2l2。也就是说动滑轮的实质是一个省力杠杆4.那使用动滑轮可以省多少的力呢？请一个同学到黑板上证明： 当匀速举起重物时，杠杆出于平衡状态。根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2 因为l1=2 l2 所以F1 =1/2F2即使用动滑轮可以省多少的力？（一半）若学生没有写根据杠杆平衡条件四个字，就问学生，这个公式成立的条件是什么呢？（杠杆要平衡）那现在杠杆平衡了吗？（平衡了） 5.刚才我们测出F2=2N， F1=2.1N，为什么实际过程中F1略大于1/2F2？学生：因为有摩擦力。补充：除了有摩擦力之外，还有其他原因吗？刚才我们将物体举高的时候，什么也被举高了？（动滑轮也被举高了），如果忽略摩擦力，也忽略了动滑轮和绳子的重的话，则F1等于1/2F2。综上所述，我们可以总结出利用动滑轮工作的特点是：板书： 1.不能改变力的方向 2.可以省力 3.实质：省力杠杆四滑轮组分析：定滑轮不省力但可以改变了力的方向，而动滑轮省力却不能改变力的方向。那么怎样既能省力又能改变力的方向呢？总结：我们就必须将动滑轮和定滑轮组合起来使用。怎么组合呢？也就是绳子怎么绕呢？（边说边组装成并列的滑轮组）实际上动滑轮固定在铁架台上的绳子可以直接挂在定滑轮的钩子上，也是一样的。那我们来看一下正确的绕线方法：应当是从内到外绕的：PPT: 应当是从内到外绕的：先从定滑轮的钩子开始从上往下绕过动滑轮，再从下往上绕过定滑轮，最后拉力的方向是往下的。定义：像这样，将动滑轮和定滑轮组合在一起的装置就叫做滑轮组。它既可以省力，又可以改变力的方向。教师利用ppt展示滑轮组，学生分组实验，完成以下要求：1. 绕线方法2. 几种方法3. 绳子段数4. 省力情况学生归纳：