第二节：滑轮及其应用(教学设计)

1、第二节：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

2、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

3、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

4、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

5、？（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

6、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Fi=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

7、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：FiXli=F2Xb因为li=I2所以Fi=F2可是刚才我们测出Fi=2.1,F2=2N;为什么实际过程中Fi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

8、擦力的话，则Fi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吗？（会&不会）用实验来验证。演示：向下拉时，Fi=2.iN斜向下拉，Fi=2.iN水平拉时，Fi=2.iN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Fi=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Fi=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

9、.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Fi=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

10、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li=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：FiXli=F2XI2因为li=2I2所以Fi=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，

11、杠杆是匀速转动，所以杠杆处于平衡状态。5刚才我们测出F2=2N，Fi=2.1N，为什么实际过程中Fi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Fi等于1/2F20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0（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

12、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0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0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

13、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0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0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0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0它既可以省力，又可以改变力的方向0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

14、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1/3G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1/3G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