滑轮教学设计

第二节第二节 滑轮及其应用滑轮及其应用 宿松县木梓初级中学宿松县木梓初级中学 王三虎王三虎 教学任务分析 教学任务分析 学生原有水平分析 1 学生已经知道了三种杠杆即省力杠杆 费力杠杆和等臂杠杆的特点 2 学生基本掌握了杠杆的平衡条件 本节教学中 只有让学生亲自动手去探究 才能使他们在学习上获得主动权 才能摆脱传统教学中教师 灌 的 陈旧的 填鸭式 的教学方式 问题提出后 让学 生自行设计实验 通过实验探究 实验现象的记录 比较归纳 讨论交流等一系列 的教与学的活动 充分展现物理学科的特点和魅力 让学生初步体验科学探究中的 曲直与艰辛 渗透物理学的基本研究方法 培养学生带着教材走向生活的学习习惯 注重多种能力的协调发展 真正做到从生活走向物理 从物理走向社会 降低坡度 分散难点 强化重点 滑轮 是初中物理力学中比较重要的一种简单机械 它是在同学们学习了杠杆后 对一些变形的杠杆的进一步认识 对生活中现象的进一步观察和应用 由于滑轮按 使用情况可以分为定滑轮 动滑轮和滑轮组 而且学生对滑轮组的绕线及段数的判 断不容易理解 为了降低坡度 分散教学难点 我们让学生始终处于问题的氛围中 去猜想 去设计实验验证 并和其他的同学交流讨论 学生在自评 互评 教师评 价的热烈情境中 不知不觉加深了对知识的理解 教学目标教学目标 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 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 教学重点和难点教学重点和难点 重点 重点 定滑轮 动滑轮及滑轮组的作用及特点 难点 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 教学过程教学过程 一 引入 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 操作 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 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 板书 一 滑轮 1 定义 能够绕定义 能够绕 2 组成部分 轮组成部分 轮 轴轴 框框 钩 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 板书 3 分类 定滑轮 轴固定不动分类 定滑轮 轴固定不动 动滑轮 轴随物体一起运动动滑轮 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 板书 板书 二 定滑轮的工作特点 二 定滑轮的工作特点 1 利用定滑轮工作有什么好处呢 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 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 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 F1 l1 F2 l2 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 4 如果沿着不同方向拉绳子 一样可以将物体匀速举高 那么力的大小会一样如果沿着不同方向拉绳子 一样可以将物体匀速举高 那么力的大小会一样 吗 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 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 板书 1 可以改变力的方向可以改变力的方向 2 不能省力不能省力 3 实质 等臂杠杆 实质 等臂杠杆 板书 三 动滑轮的工作特点 板书 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 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 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 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 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 F1 l1 F2 l2 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 为什么呢 因为我们是匀速举起重物 杠杆是匀速转动 所以杠杆处于平衡 状态 5 刚才我们测出刚才我们测出 F2 2N F1 2 1N 为什么实际过程中 为什么实际过程中 F1略大于略大于 1 21 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 板书 1 不能改变力的方向不能改变力的方向 2 可以省力可以省力 3 实质 省力杠杆 实质 省力杠杆 板书 板书 四 滑轮组 四 滑轮组 现在请大家欣赏一幅漫画 PPT 第一幅图 大家看漫画里有两个人 一个胖子 一个瘦子 还有一袋很重 的面粉 PPT 第二幅图 他让瘦子帮他抓住绳子 自己上楼去搬 提问 大家猜猜看 胖子会成功吗 PPT 打出第三幅图 我们看到面粉落地了 瘦子反而被提起来了 所以 胖子失败了 请大家分析一下胖子失败的原因是什么 因为瘦子比面粉轻 瘦子力气不够大 PPT 失败原因 1 G瘦子 G面粉 2 使用定滑轮不能省力 思考 现在 还是这袋面粉 还是这个定滑轮 面粉和瘦子都在地面上 老师再给 你一个滑轮 请你帮助他们想想办法 怎样才能让瘦子把面粉拉到二楼的窗 口呢 大家讨论一下 分析 首先 老师提供给你的滑轮必须把它组装成动滑轮呢还是定滑轮呢 动 对 因为我们要省力 所以必须把它组装成动滑轮 用它来省力 其次 原 来的那个定滑轮还要不要用呢 要 还需要一个定滑轮来改变力的方向 总结 那既要用动滑轮来省力 又要用定滑轮来改变力的方向 因此 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 思考 请大家思考一下 使用这样的滑轮组可以省多少的力呢 分析 我们把面粉和动滑轮看成一个整体 大家想想这里是几段绳子在承担物重呢 现在我们把绳子剪断 大家可以看到这两段绳子是吊着物体的 而另外一 段直接就落地了 所以承当物重的绳子只有这两段 即 n 2 若忽略了动 滑轮的重的话 每一段绳子只承当二分之一的 G物 即 F拉 1 2G物 也就 是可以省一半的力 若面粉重 300N 则拉力只要 150N 思考 再请大家思考一下 如果我要用 100N 即 1 3 G物的力将面粉提到二楼 还是 这个滑轮组 那又该如何组装呢 请大家讨论 分析 首先力要用 1 3 G物 那 n 要等于多少 也就是必须有三段绳子来承当物重 刚才吊着动滑轮的只有两段 现在还需要一段 该系在哪里呢 只能系在钩 子上 PPT 绳子从动滑轮的钩子上开始往上绕过定滑轮 再往下绕过动滑轮 最后拉力 的方向是向上得 所以此时 瘦子必须跑到二楼去拉 那这样的连接方式对不对呢 我们再用刚才的方法分析一下 PPT 我们再把绳子剪断 发现这三端都是吊这动滑轮的 可见每一段都承当 1 3G 物 即 100N 的力就可以把面粉提到二楼 板书 板书 1 使用优点 既可省