八年级物理下册滑轮教学设计

八年级物理下册滑轮教学设计【教学目标】物理观念：通过观察与实验，认识定滑轮和动滑轮的结构特点，理解定滑轮不省力但能改变力的方向、动滑轮能省力但不能改变力的方向、滑轮组兼具两者优点的基本原理，建立"功不省"的初步概念，知道省力与省距离之间存在此消彼长的关系。科学思维：经历用杠杆模型分析滑轮工作原理的过程，能够把滑轮抽象为杠杆，识别支点、动力臂与阻力臂，运用杠杆平衡条件推导出定滑轮等臂、动滑轮动力臂为阻力臂两倍的结论，体会模型建构在物理研究中的作用。科学探究：经历"提出问题—设计实验—收集数据—归纳结论"的完整探究过程，会使用弹簧测力计和刻度尺测量力与距离，能对实验误差作出合理分析。科学态度与责任：在实验中养成如实记录数据的习惯，感受滑轮在生产生活中的广泛应用，体会物理知识改造世界的力量。【教学重点】定滑轮、动滑轮的特点与实质；滑轮组的省力规律。【教学难点】动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆；滑轮组绳子段数的判断与拉力计算；省力费距离的规律。【教学准备】教师演示：大滑轮、铁架台、钩码若干、弹簧测力计、细绳、刻度尺、多媒体课件、实物图片（旗杆顶端滑轮、起重机吊钩、电梯曳引设备）。学生分组：每组配备滑轮两个、钩码一盒、弹簧测力计一支、铁架台一套、细绳、刻度尺、实验记录单。【教学过程】一、创设情境，引入新课师：每周一早晨，我们都要举行升旗仪式。（播放升旗视频）请同学们观察，升旗的同学站在旗杆下向下拉绳子，国旗却向上冉冉升起。绳子的一头拴着国旗，另一头在升旗手手里，中间经过一个装在旗杆顶端的小轮子。这个小轮子起了什么作用？如果没有它，升旗的同学要怎样做？生：没有它，就得爬到旗杆顶上往上提国旗。师：这个"小轮子"就是我们今天要研究的对象——滑轮。板书课题：滑轮。师：（追问）起重机吊起几吨重的钢材，靠的也是滑轮。小小的滑轮为什么有如此大的本领？带着这个问题进入新课。二、认识滑轮的两种用法师：（出示滑轮实物）滑轮是周边有槽、能绕轴转动的小轮。使用滑轮时，根据轴的位置是否随物体一起移动，滑轮有两种用法。演示实验一：把滑轮固定在铁架台上方，绳子跨过滑轮，一端挂钩码，另一端用手拉动。轴固定不动。演示实验二：把滑轮用绳子悬挂，滑轮轴上挂钩码，绳子一端固定在铁架台上，另一端用手向上拉，滑轮随钩码一起上升。师：请同学比较两种用法，轴的位置有什么不同？生：第一种轴不动，第二种轴随物体一起移动。师：很好。轴固定不动的滑轮，叫做定滑轮；轴随被拉物体一起移动的滑轮，叫做动滑轮。旗杆顶端的滑轮是哪一种？生：定滑轮。师：起重机吊钩上那个跟着货物一起升降的滑轮呢？生：动滑轮。三、探究定滑轮的特点师：定滑轮不省力吗？能不能改变力的方向？我们用实验说话。学生分组实验：组装定滑轮装置，钩码重力G已知（用测力计直接测出）。用测力计分别沿向下、斜向下、水平方向拉住绳子的自由端，使钩码匀速上升，读出力的大小并记录。同时用刻度尺测出钩码上升高度h和绳端移动距离s。学生汇报数据：无论拉力方向如何改变，拉力大小都近似等于钩码重力；绳端移动距离等于钩码上升高度；拉力方向与物体运动方向相反。师引导归纳：使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。表达式为F＝G，s＝h。师：为什么定滑轮不省力？它背后隐藏着什么？我们把滑轮放大看。（课件展示定滑轮剖面动画）滑轮绕轴转动，轴就是支点。绳子张力处处相等，两侧的拉力分别相当于动力和阻力，支点到两边绳子的距离都是半径。师生共同作图：动力臂l1＝R，阻力臂l2＝R。由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得F1＝F2，所以动力等于阻力，不省力。由此可见，定滑轮的实质是一个等臂杠杆。师：（回扣情境）这就解释了升旗：旗杆顶端的定滑轮不能省力，但它把"向上提"变成"向下拉"，人站在地面就能操作，改变了用力的方向，这就是定滑轮存在的价值。四、探究动滑轮的特点师：定滑轮不省力，那动滑轮呢？学生分组实验：组装动滑轮装置，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，记下拉力F；用测力计直接提起钩码记下G；比较F与G的大小。再用刻度尺测量钩码上升h时绳端移动的距离s。学生汇报：拉力约为钩码和动滑轮总重的一半，即F≈G/2；绳端移动距离是物体上升高度的两倍，即s＝2h；拉绳方向必须竖直向上，若斜拉，拉力会变大。师：为什么是"约"一半？数据略大于G/2，原因是什么？生：动滑轮自身有重力，绳子与轮槽之间还有摩擦。师：分析得很到位。理想情况下（动滑轮重力忽略不计、不计摩擦），F＝G/2。注意，使用动滑轮时，拉力方向必须与物体运动方向相同，即不能改变力的方向。师：动滑轮为什么能省力？还是请杠杆模型来帮忙。（课件动画）动滑轮的左边绳子固定，轮绕绳子与轮的切点转动，这个接触点就是支点O。阻力G作用在轴上，阻力臂等于半径R；动力F作用在轮的边缘，动力臂等于直径2R。师生共同推导：由F1l1＝F2l2，F×2R＝G×R，得F＝G/2。所以动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆。省力一倍，就要多移动一倍的距离，距离被"费"掉了。s＝2h。五、定滑轮与动滑轮对比小结师生共同填写对比表格：定滑轮——轴固定不动；不省力，F＝G；不省距离，s＝h；能改变力的方向；实质是等臂杠杆。动滑轮——轴随物体移动；省一半力，F＝G/2（理想情况）；费一倍距离，s＝2h；不能改变力的方向；实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆。师：定滑轮改变方向不省力，动滑轮省力但不改变方向。如果我们既想省力又想改变力的方向，怎么办？生：把两种滑轮组合起来使用。六、滑轮组师：把一个定滑轮和一个动滑轮组合在一起，就构成了最简单的滑轮组。（课件展示绕线）师：滑轮组能省多少力，关键看有几段绳子承担动滑轮和物体。我们把直接拉着动滑轮的绳子的段数记为n。演示分析：用一根绳子按不同方式绕同一个由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，可以绕成承担段数n＝2与n＝3两种情况。师：怎样快速数出n？方法是在动滑轮周边"切一刀"，数切到的绳子股数，这就是承担重物的绳子段数。n段绳子共同向上拉，理想情况下每段分担重力的1/n，所以拉力F＝G/n；相应地，绳端移动距离s＝nh。学生实验验证：分别按n＝2和n＝3组装滑轮组，匀速拉动测力计，读出拉力，验证F约等于G的1/2和1/3，同时测量h与s，验证s＝2h和s＝3h。师：（强调易错点）判断n只数与动滑轮相连的绳子段数，挂在定滑轮上的绳子只是改变方向，不承担重力。另外，若要考虑动滑轮重力G动，拉力应为F＝（G＋G动）/n。七、从"省"与"费"中悟规律师：回顾三个结论：定滑轮不省力不省距离；动滑轮省一半力费一倍距离；滑轮组省n倍力费n倍距离。省力和省距离能兼得吗？生：不能。省力就要费距离，费距离才省力。师：对。任何机械，省力必然费距离，省距离必然费力。力和距离的乘积对应着后面要学习的"功"，使用任何机械都不能省功。这是自然界的一条基本规律。追求"既省力又省功"的机械，古人造"永动机"的探索早已证明是徒劳。八、联系生活，学以致用师：（展示图片）请同学们用这节课的知识解释：1.窗帘顶端的滑轮在拉动窗帘时起什么作用？2.建筑工地塔吊吊钩下方为什么挂着好几个轮子组合？3.电梯靠机房里的曳引轮提升轿厢，轿厢另一端挂着配重，这样设计有什么好处？学生讨论交流，教师点拨：成套的滑轮组把很大的载荷分摊到多段绳子上，配上改变方向的定滑轮，几吨重的货物也能被电动机轻松提起。九、课堂小结师：这节课大家收获了什么？请用一句话概括。生甲：定滑轮是等臂杠杆，不省力但能改变力的方向。生乙：动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力，但不改变方向，还要费距离。生丙：滑轮组的省力倍数等于承担动滑轮的绳子段数n，F＝G/n，s＝nh。师板书本节知识结构：滑轮→两种用法→特点归纳→实质剖析→组合应用→力学规律。十、布置作业基础题：教材课后练习对应题目，巩固定滑轮、动滑轮受力分析与滑轮组计算。实践题：观察家中的晾衣架、窗帘轨道，画出其中的滑轮装置简图，注明是定滑轮还是动滑轮，并说明其作用。拓展题：用两个定滑轮和两个动滑轮设计一个滑轮组，要求既能最大限度省力又能改变拉力方向，画出绕线示意图并写出省力倍数。【板书设计】滑轮一、定滑轮：轴不动F＝Gs＝h改变方向实质：等臂杠杆二、动滑轮：轴随物动F＝G/2s＝2h不改变方向实质：动力臂为阻力臂二倍的杠杆三、滑轮组：F＝G/ns＝nhn为承担动滑轮的绳子段数四、规律：省力必费距离，任何机械都不能省功【教学反思】本课以升旗情境贯穿始终，情境真实、指向明确，有效激发了探究动机。定滑轮与动滑轮的探究均让学生亲自动手测量、用数据说话，避免了