初二物理（师大版）-滑轮-1教案

教案教学基本信息课题滑轮学科物理学段：初中年级初二教材书名：义务教育教科书物理八年级下册出版社：北京师范大学出版社出版日期：2015年12月教学设计参与人员姓名单位设计者实施者指导者课件制作者其他参与者教学目标及教学重点、难点教学目标：通过观察，能够识别生产和生活中常见的定滑轮和动滑轮，了解定滑轮和动滑轮的结构；通过实验探究，了解定滑轮、动滑轮以及滑轮组的特点和作用；会根据要求使用和组装滑轮组；能够根据滑轮及滑轮组的特点解决简单问题。教学重点：定滑轮、动滑轮以及滑轮组的特点。教学难点：对定滑轮、动滑轮本质的认识；根据滑轮组的特点解决实际问题。教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图引入观察生产、生活中的滑轮，旗杆顶端有滑轮、晾衣杆顶端的滑轮、塔式起重机上的滑轮。观察、描述滑轮的结构。 认识到生产、生活中有很多地方用到了滑轮，知道滑轮的结构。一、滑轮的分类问题思考：单独使用一个滑轮有几种方式？旗杆顶端的滑轮、向楼上提升建筑材料所用的滑轮，两个滑轮在使用上有什么不同？一、滑轮的分类1.定滑轮：轴固定不动2.动滑轮：轴随物动在实际情境中分析滑轮使用中的不同，认识定滑轮与动滑轮。在图中认识滑轮使用中的一些物理量：G物：重物受到的重力F：绳子自由端拉力h：重物移动的距离s：绳端（拉力作用点）移动的距离图图1乙FF甲G物hG物hss认识滑轮使用中的一些物理量，利于后续滑轮、滑轮组使用特点的分析及公式的得出。观察漫画，思考不同滑轮的工作特点。大人利用定滑轮将重物吊到二楼，孩子想帮忙，却把自己吊了上去。为什么会出现这样的笑话?你能解释其中的道理吗？从使用情况看，使用定滑轮可以改变力的方向，使用动滑轮不能改变力的方向，这两种滑轮还有什么其他特点呢？两种滑轮是不是和我们学过的机械——杠杆一样，能够省力或省距离呢？引出探究的问题。二、不同滑轮的工作特点用弹簧测力计直接提升物体：实验：用弹簧测力计直接提升物体。观察并记录数据。弹簧测力计的示数为2N。探究定滑轮的工作特点：实验：用测力计通过一个定滑轮提升物体，先重点观察物体移动的距离和拉力作用点移动的距离，铁架台的竖杆上有标记好的大格，每格为5cm，观察钩码的上边缘和测力计挂钩处分别通过几个格，再来观察测力计示数。观察并记录使用定滑轮时力的数据、距离的数据。物体移动的距离和拉力作用点移动的距离都是10cm，测力计示数约为2N。探究动滑轮的工作特点：实验：用测力计通过一个动滑轮提升物体，先重点观察物体移动的距离和拉力作用点移动的距离，再来观察测力计示数。观察并记录使用动滑轮时力的数据、距离的数据。物体移动的距离是10cm，拉力作用点移动的距离是20cm，测力计的示数为1.2N。呈现记录好数据的实验数据记录表。重点关注以下关系：1.定滑轮：G物=2NF=2Nh=0.1ms=0.1m2.动滑轮：G物=2NF=1.2Nh=0.1ms=0.2m分析数据，能发现使用定滑轮，绳端拉力等于物重，绳端通过的距离等于物体提升高度。使用定滑轮不能省力，但能改变力的方向。使用动滑轮，绳端拉力小于物重，约为物重的1/2，绳端通过的距离是物体提升高度的2倍。归纳定滑轮的工作特点：1.定滑轮：（1）F=G物（不计绳重和摩擦）s=h（2）不能省力，但能改变力的方向结合实验数据，归纳定滑轮的工作特点。归纳动滑轮的工作特点：2.动滑轮：（1）（不计绳重和摩擦）s=2h（2）能省一半力，但不能改变力的方向结合实验数据，归纳动滑轮的工作特点。定滑轮的实质定滑轮相当于能连续转动的等臂杠杆。定滑轮的实质：等臂杠杆动滑轮的实质 动滑轮相当于能连续转动的动力臂是阻力臂2倍的杠杆。动滑轮的实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆结合定滑轮、动滑轮的实质分析沿不同方向用力的问题使用定滑轮沿不同方向用力时，力的大小是否变化？使用定滑轮：改变拉力方向后，还是等臂杠杆，所以使用定滑轮，沿不同方向用力时，力的大小不变，F＝G。使用动滑轮沿不同方向用力时，力的大小是否变化？F1L1=F2L2根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变时，动力臂减小，则动力增大，即绳端拉力增大。使用动滑轮：如果拉力不竖直，动力臂减小，绳端拉力增大。三、滑轮组的工作特点定滑轮能改变力的方向，让施力方便；动滑轮能省力，但不能改变力的方向。是否可以把二者的优势结合起来，既能省力又能改变力的方向呢？观察滑轮组。滑轮组还有什么其他的特点呢？可以把定滑轮与动滑轮组成成滑轮组，滑轮组可以由多个定滑轮和多个动滑轮组成。滑轮组既能省力又能改变力的方向。引出探究的问题。把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，你能设计出几种组合方式？甲甲乙尝试不同的绕绳方式。认识“n”n：动滑轮上承担重物的绳子段数探究滑轮组的工作特点：n=2实验：利用甲滑轮组提升物体，先重点观察物体移动的距离和拉力作用点移动的距离，再来观察测力计示数。观察并记录使用滑轮组（n=2）时力的数据、距离的数据。物体移动的距离是10cm，拉力作用点移动的距离是20cm，测力计的示数为1.2N。探究滑轮组的工作特点：n=3实验：利用甲滑轮组提升物体，先重点观察物体移动的距离和拉力作用点移动的距离，再来观察测力计示数。观察并记录使用滑轮组（n=3）时力的数据、距离的数据。物体移动的距离是10cm，拉力作用点移动的距离是30cm，测力计的示数为0.8N。呈现记录好数据的实验数据记录表。甲：n=2s=2h乙：n=3s=3h分析数据，能发现使用甲滑轮组，两段绳子吊着动滑轮，绳端拉力等于总重的1/2，绳端通过的距离等于物体提升高度的2倍。使用乙滑轮组，2段绳子吊着动滑轮，绳端拉力等于总重的1/3，绳端通过的距离等于物体提升高度的3倍。归纳滑轮组的工作特点：（不计绳重和摩擦）滑轮组中，有几段绳子吊着动滑轮，拉力就是总重的几分之一。s=nhv绳=nv物结合实验数据，归纳滑轮组的工作特点：绳端拉力与物重的关系、绳端移动的距离与物体移动距离的关系、绳端移动的速度与物体移动速度的关系。动滑轮上承担重物的绳子段数n，是我们判断力的关系和距离关系的关键，怎样判断n？可以用一条虚线把动滑轮与定滑轮隔开，只看虚线下方和动滑轮相连的绳子段数，抓好和动滑轮相连的绳子段数（钩子、线槽）绕绳方法：nn=4n=5奇动偶定：承重绳段数为奇数时，绳子先系在动滑轮上端的钩子上。练习绕绳，并观察，n为奇数的情况，在绕绳方式上有什么共同点。例1：一位工人用滑轮组将重1500N的货物匀速提升到高2m的仓库货架上，这一过程中他所用的拉力为500N，绳子自由端移动了8m。请在图中画出工人提升货物时的绕绳方法。（不计绳重和摩擦）解：解：根据绳端与物体移动距离的关系判断承重绳段数：s=nhh=2ms=8mn=4奇动偶定，先从定滑轮开始绕绳，由内到外、从小到大，逐圈环绕。在实际情境中，练习运用滑轮组特点解决问题，练习绕绳、灵活运用公式，认识到在不计绳重和摩擦时，，动滑轮重未知，无法利用以上关系。例2：使用如图所示的滑轮组提升重300N的水桶，至少要用多大的力？当水桶被提升0.1m时，拉力的作用点移动了多少？解：n解：n=3不计动滑轮重、绳重和摩擦s=nh=3×0.1m=0.3m在实际情境中，练习运用滑轮组特点解决问题，灵活运用公式，力的关系、距离的关系，并认识到不同前提下，力的关系表达式的不同，不计动滑轮重、绳重和摩擦时，。解：n=4例3：使用如图所示的滑轮组匀速提升重为360N解：n=4FF通过对题目的分析，认识到，同一个滑轮组提升不同重物的问题，抓好不变量是关键，物重和绳端拉力变化，但是动滑轮重不变。从受力分析的角度理解滑轮组的工作特点3F3FG物G动3F=G物＋G动（不计绳重和摩擦）（不计动滑轮重、绳重和摩擦）知道受力分析这一重要方法可以用于滑轮组，从受力分析的角度加强滑轮组使用时力的关系的理解。从受力分析的角度认识水平使用的滑轮组：FF3Ffs=nhv绳=nv3Ff对比于竖直使用的滑轮组，结合受力分析，认识新问题。小结拓展问题 1.重为100N的物体放在水平桌面上，利用如图所示的装置使物体以0.05m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N。不计绳重、弹簧测力计重、滑轮重、绳子的伸长和滑轮内部的摩擦，求：（1）绳子自由端移动的速度；F（2）物体所受的滑动摩擦力。F（1）v绳=nv物=3×0.05m/s=0.15m/s（2）练习水平使用的滑轮组的相关公式，知道同一根绳上的拉力大小相等。2.F=300N，G物=1200N，G动=40N，G人=500N，不计绳重和摩擦。（1）求动滑轮下方的细绳对物体的拉力？（2）人增大对绳端竖直向下的拉力后，最终能否提起物体？（假设人对绳端最大的拉力等于人所受的重力）（1）T=2F-G动=2×300N-40N=560N