初中物理探究滑輪的作用教案

　　探究滑輪的作用

　　1、教學(xué)目標：

　　知識與技能

　�、胖�道什么是定滑輪和動(dòng)滑輪及其特點(diǎn)，能根據杠桿平衡的條件對滑輪進(jìn)行理論分析。

　�、浦�道使用滑輪組時(shí)拉力與物重的關(guān)系，會(huì )組裝簡(jiǎn)單的滑輪組。

　　過(guò)程與方法

　�、峭ㄟ^(guò)實(shí)驗觀(guān)察和理論分析，探究?jì)煞N滑輪的作用和實(shí)質(zhì)，培養學(xué)生的觀(guān)察能力和理論分析能力。

　　情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

　�、韧ㄟ^(guò)了解簡(jiǎn)單機械在實(shí)際中的應用，初步認識科學(xué)技術(shù)對社會(huì )發(fā)展的作用，樹(shù)立學(xué)好科學(xué)文化知識為社會(huì )服務(wù)的觀(guān)念。

　　2、教材說(shuō)明

　　本節主要內容有：認識動(dòng)滑輪和定滑輪的結構特點(diǎn)，探究動(dòng)滑輪和定滑輪的作用，了解滑輪組工作時(shí)拉力與物重的關(guān)系，學(xué)習組裝簡(jiǎn)單的滑輪組。

　　本節知識具有承上啟下的作用：滑輪是繼上一節“杠桿”之后學(xué)生學(xué)習的又一種重要的簡(jiǎn)單機械，滑輪實(shí)質(zhì)上是杠桿的變形，可以通過(guò)杠桿平衡條件來(lái)分析；同時(shí)滑輪也是以后學(xué)習功的原理、機械效率等知識的基礎。通過(guò)對滑輪特點(diǎn)的理論分析，再次體會(huì )從具體到抽象的研究方法。

　　本節的編寫(xiě)思路：教材首先從實(shí)物引入，通過(guò)活動(dòng)1讓學(xué)生認識滑輪、利用滑輪、區分滑輪；然后通過(guò)活動(dòng)2，讓學(xué)生探究使用定滑輪和動(dòng)滑輪的好處，并從理論上分析滑輪的實(shí)質(zhì)；然后指出如果把定滑輪和動(dòng)滑輪組合起來(lái)使用，就可以既省力又方便，接著(zhù)通過(guò)活動(dòng)3研究使用滑輪組時(shí)拉力與物重的關(guān)系；最后利用信息瀏覽介紹了另一種常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機械——輪軸，來(lái)拓寬學(xué)生的知識面。整節教材將一個(gè)個(gè)的學(xué)生活動(dòng)串在一起，讓學(xué)生在活動(dòng)中動(dòng)手操作，親自觀(guān)察，動(dòng)腦分析，主動(dòng)獲取知識，充分調動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性。

　　本節教學(xué)重點(diǎn)：定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組在生活、生產(chǎn)中有著(zhù)廣泛的應用，又是進(jìn)一步學(xué)習功、機械效率等知識的基礎，所以探究定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的作用是本節的重點(diǎn)。

　　本節教學(xué)難點(diǎn)：把滑輪看作是變形的杠桿，對學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象，尤其是確定動(dòng)滑輪的支點(diǎn)，學(xué)生不容易想象；根據滑輪組的組裝情況，判斷繩子的股數，學(xué)生容易把握不準。所以滑輪的實(shí)質(zhì)（尤其是動(dòng)滑輪）和判定滑輪組的省力情況是本節的難點(diǎn)。

　　3、教學(xué)建議

　　本節課實(shí)驗器材比較簡(jiǎn)單，知識的難度也不大，教師一定要讓學(xué)生親身實(shí)踐，讓他們通過(guò)實(shí)驗探究，從中發(fā)現規律，老師當好組織者、引導者。

　　關(guān)于課題的引入，教材采用的方法是，描述一個(gè)情景：工人在工廠(chǎng)里用手通過(guò)滑輪就把幾噸重的機器緩緩拉起來(lái)了（最好用多媒體或視頻展示此情景）。首先給學(xué)生一種震撼，原來(lái)這個(gè)小輪子竟然能起這么大的作用！極大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲。

　　也可以利用科學(xué)漫畫(huà)引入，展示一組圖片（如圖6-33所示）。讓學(xué)生觀(guān)察并思考：（1）圖中有幾位人物？各有什么特征？（2）胖子想干什么？他想讓瘦子做什么？（3）結果鬧出什么笑話(huà)？這幅漫畫(huà)說(shuō)明什么道理？學(xué)生議論后，發(fā)表見(jiàn)解，教師歸納。

　　也可以利用升旗儀式創(chuàng )設情景，提問(wèn)引入。師：當我們參加升旗儀式時(shí)，看到站在地面上的人向下拉繩子，國旗就徐徐升起了（如圖6-34所示）。你知道旗桿頂端有一個(gè)什么器件幫助把旗升上去的嗎？你了解它的作用與實(shí)質(zhì)嗎？你還能舉出它在其他方面的應用嗎？

　　動(dòng)滑輪和定滑輪

　　“活動(dòng)1”的目的有三個(gè)：一是認識滑輪的結構；二是嘗試利用滑輪提起重物，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力；三是學(xué)會(huì )區分兩類(lèi)滑輪。

　　觀(guān)察滑輪時(shí)，可以引導學(xué)生思考：滑輪主要由幾部分組成？輪子周邊的槽有什么作用？輪子是繞著(zhù)什么轉動(dòng)的？在設計實(shí)驗方案時(shí)，有些學(xué)生可能不會(huì )纏繞繩子，可以啟發(fā)學(xué)生：繩子是要裝在輪子的槽中的，繩子的兩端應分別連接什么？鉤碼如何懸掛？這些都是學(xué)生實(shí)際操作中容易遇到的問(wèn)題，教師可讓學(xué)生互相交流自主解決，同時(shí)教師及時(shí)提供必要的幫助。

　　教學(xué)中，可以讓學(xué)生以2－4人為一組進(jìn)行活動(dòng)。當學(xué)生用自己設計的方案（定滑輪和動(dòng)滑輪）將鉤碼提起時(shí)，他們一定會(huì )體驗到成功的樂(lè )趣，并激發(fā)他們繼續探究的積極性。這時(shí)要提醒學(xué)生注意觀(guān)察和比較兩種滑輪的不同點(diǎn)，由此得出什么是動(dòng)滑輪和定滑輪。

　　探究?jì)深?lèi)滑輪的作用

　　根據前面的“活動(dòng)1”，很自然地引導學(xué)生提出問(wèn)題：用定滑輪和動(dòng)滑輪提起同一個(gè)物體，所用的拉力是否相同？可以讓學(xué)生先直接用手拉，感覺(jué)兩次拉力的大小，然后再給各小組發(fā)彈簧測力計，進(jìn)行活動(dòng)2。

　　“活動(dòng)2” 的目的有兩個(gè)：活動(dòng)A探究使用定滑輪和動(dòng)滑輪的好處，活動(dòng)B從理論上分析定滑輪和動(dòng)滑輪的的實(shí)質(zhì)。

　　活動(dòng)A可讓學(xué)生先設計記錄實(shí)驗數據的表格（如下表），然后按照教材上的步驟去操作。并畫(huà)出圖中三種方向的拉力示意圖。

　　實(shí)驗次數 鉤碼的重力G/N 彈簧測力計的拉力F/N

　　1

　　2

　　3

　　學(xué)生實(shí)驗前，教師要提醒學(xué)生拉動(dòng)鉤碼時(shí)用力要均勻，使鉤碼勻速直線(xiàn)運動(dòng)。實(shí)驗過(guò)程中要求學(xué)生實(shí)事求是地記錄數據。

　　通過(guò)對數據的比較、分析，可得出結論：使用定滑輪不能省力。這時(shí)，可提出問(wèn)題：使用定滑輪不省力，為什么我們還要使用它呢？讓學(xué)生舉例說(shuō)明。最后，教師指出：在許多情況下，為了改變用力的方向，常常使用定滑輪，可給人們帶來(lái)方便。

　　活動(dòng)B可參照活動(dòng)A的方法，讓學(xué)生先設計記錄實(shí)驗數據的表格，然后按照教材上的步驟去操作。這里需要提醒學(xué)生注意：用動(dòng)滑輪提升物體時(shí)，一定要豎直向上拉，不要斜拉。

　　由于動(dòng)滑輪本身的重力會(huì )影響實(shí)驗結果，所以應選用輕質(zhì)的滑輪，鉤碼應盡量重些（當然不能超過(guò)彈簧測力計的量程）。另外，根據學(xué)生的實(shí)際情況，對于活動(dòng)B還可以進(jìn)行如下擴展：

　�。�1）把鉤碼掛在滑輪上，用彈簧測力計測出二者的重力之和。

　�。�2）再用兩個(gè)彈簧測力計將該滑輪吊起（如圖6-35），并使裝置保持靜止。觀(guān)察兩個(gè)彈簧測力計的示數，并比較彈簧測力計的示數與總重力的關(guān)系。

　　通過(guò)實(shí)驗探究、分析，可以得出初步結論：使用動(dòng)滑輪可以省力。

　　探究結束后，讓學(xué)生在課堂上討論：使用定滑輪和動(dòng)滑輪各有什么好處？如何在實(shí)際使用中靈活選擇它們？也可以增加一個(gè)練習：人站在岸上，想借助樹(shù)樁，用一根繩和一個(gè)滑輪，把船拉到岸上，可有幾種方法？用圖表示出來(lái)。

　　關(guān)于活動(dòng)C“使用滑輪時(shí)的理論分析”，可首先向學(xué)生指出：滑輪在力的作用下都能繞著(zhù)某一固定點(diǎn)轉動(dòng)，因此它們也是一種杠桿，同樣有支點(diǎn)、動(dòng)力作用點(diǎn)、阻力作用點(diǎn)。

　　為了幫助學(xué)生從定滑輪抽象出杠桿模型，教學(xué)中可結合課件展示（參照圖6-36），讓學(xué)生邊觀(guān)察動(dòng)畫(huà)，邊操作實(shí)物轉動(dòng)滑輪，尋找它們的支點(diǎn)、動(dòng)力作用點(diǎn)、阻力作用點(diǎn)，并作出動(dòng)力和阻力的示意圖，分別畫(huà)出動(dòng)力臂和阻力臂。

　　不難看出，定滑輪的支點(diǎn)在軸心，動(dòng)力臂和阻力臂都等于定滑輪的半徑。再引導學(xué)生根據杠桿平衡條件F1L1＝F2L2分析，因為L(cháng)1＝L2，所以F1＝F2。由此可以得出：定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)變形的等臂杠桿，不能省力。然后請學(xué)生根據以上分析，解釋為什么斜著(zhù)拉動(dòng)重物時(shí)，拉力的大小也不變。

　　對于動(dòng)滑輪，也可參照上述方法，結合課件展示（參照圖6-37），讓學(xué)生觀(guān)察實(shí)物。動(dòng)滑輪在上升過(guò)程中，繞著(zhù)輪滑邊緣O點(diǎn)轉動(dòng)，所以O點(diǎn)就是動(dòng)滑輪的支點(diǎn)�？梢韵驅W(xué)生指出：當動(dòng)滑輪運動(dòng)時(shí)，O點(diǎn)的位置也在變化，所以動(dòng)滑輪的支點(diǎn)實(shí)際上是瞬時(shí)支點(diǎn)。明確了動(dòng)滑輪的支點(diǎn)在哪里，對“動(dòng)滑輪相當于動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿”就不難理解了。并引導學(xué)生根據杠桿的平衡條件分析，為什么動(dòng)滑輪平衡時(shí)，可以省一半的力。

　　最后啟發(fā)學(xué)生討論：探究實(shí)驗的數據與理論分析有些偏差，原因是什么？（由于摩擦及動(dòng)滑輪的自身重力的影響。）

　　滑輪組

　　綜合前面定滑輪和動(dòng)滑輪的工作特點(diǎn)，可以很自然地引出滑輪組：使用動(dòng)滑輪可以省力，定滑輪能改變力的方向，如果我們既想省力，又要改變力的方向，大家想想有什么好辦法？

　　“活動(dòng)3”的目的有兩個(gè)：一是讓學(xué)生練習組裝簡(jiǎn)單的滑輪組；二是探究滑輪組在工作時(shí)的省力情況。

　�。�1）提出問(wèn)題

　　用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組合起來(lái)提升重物，你能設計出多少種方法？每種方法分別能省多少力？

　�。�2）設計實(shí)驗與進(jìn)行實(shí)驗

　　教師可以向學(xué)生簡(jiǎn)單介紹一下繩子的固定端與自由端的概念，提醒他們繩子的繞法是設計實(shí)驗的關(guān)鍵。讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力，大膽、科學(xué)地設計，實(shí)在設計不出來(lái)的話(huà)，可以參考教材圖6－57進(jìn)行實(shí)驗。然后讓學(xué)生交流設計的方案，并給予鼓勵。

　　讓學(xué)生按照設計的方案進(jìn)行操作，準確記錄實(shí)驗數據并填在教材表格中，引導學(xué)生觀(guān)察吊起動(dòng)滑輪的繩子的股數。再次提醒學(xué)生注意操作安全，加強合作。

　�。�3）分析論證與實(shí)驗結論

　　分析表格中的數據和吊起動(dòng)滑輪的繩子的股數，可以得出結論：使用滑輪組吊重物時(shí)，若動(dòng)滑輪重和摩擦不計，動(dòng)滑輪被幾股繩子吊起，所用的力就是物重的幾分之一，即F＝ G。

　�。�4）拓展與提高

　　根據班級的實(shí)際情況，還可以提出如下問(wèn)題，引導學(xué)生思考、討論。

　�、偻ㄟ^(guò)觀(guān)察，你認為滑輪組省力的多少取決于什么？

　�、谌舨挥嬆Σ恋�考慮動(dòng)滑輪重，則拉力與物重、動(dòng)滑輪的重之間有什么關(guān)系？

　�、塾^(guān)察如圖6-38所示的情景，你認為這可能嗎？理由是什么？

　　學(xué)完這部分內容后，可以引導學(xué)生通過(guò)表格的形式對定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組進(jìn)行對比總結。

　　定滑輪 動(dòng)滑輪 滑輪組

　　定義

　　實(shí)質(zhì)

　　特點(diǎn)

　　在本節教學(xué)內容的基礎上，可以通過(guò)“信息瀏覽”介紹輪軸和簡(jiǎn)單機械的組合，來(lái)擴大學(xué)生的知識面。還可以通過(guò)圖片、錄像等媒體資料介紹我國古代對簡(jiǎn)單機械的利用情況，進(jìn)行愛(ài)國主義教育。

　　4．教學(xué)評價(jià)

　　●課堂測評

　　1．某同學(xué)研究定滑輪的特點(diǎn)，他每次都勻速提起鉤碼，實(shí)驗過(guò)程如圖6-39所示，請仔細觀(guān)察圖中的操作和測量結果，然后歸納得出初步結論。

　　比較(a)、(b)兩圖可知：_________________________ ____ ______；

　　比較(b)、(c)、(d)三圖可知：________________________________________。

　　2．動(dòng)滑輪下面掛一個(gè)20kg的物體(如圖6-40)，掛物體的鉤子承受 N的力，拉繩子的力F為 N(動(dòng)滑輪的重不計，g取10N/Kg)。

　　3．如圖6-41所示表示三種不同的滑輪組，用它們提起重為G的相同重物，在A(yíng)端所用的拉力分別為F1＝ ，F2＝ ，F3＝ （不計滑輪本身的重和摩擦）。

　　4．如圖6-42所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動(dòng)滑輪重為20N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。 若工人將繩子勻速向上拉6m，則泥桶上升____ __m，手拉繩子的力為_(kāi)_ ___N。

　　5．學(xué)校升國旗的旗桿頂上有一個(gè)滑輪，升旗時(shí)往下拉動(dòng)繩子，國旗就會(huì )上升。關(guān)于這個(gè)滑輪，下列說(shuō)正確的是（ ）

　　A.這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可省力 B.這是一個(gè)定滑輪，可省力

　　C.這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可改變力的方向 D.這是一個(gè)定滑輪，可改變力的方向

　　6．如圖6-43是滑輪的兩種用法，以下說(shuō)法中正確的是（ ）

　　A．甲是動(dòng)滑輪，使用時(shí)不能省力 B．乙是動(dòng)滑輪，使用時(shí)可以省力

　　C．甲是定滑輪，使用時(shí)可以省力 D．乙是定滑輪，使用時(shí)不能省力

　　7．如圖6-44所示有兩個(gè)滑輪，請設計一個(gè)最省力的滑輪組將陷在泥中的汽車(chē)拉出來(lái)。

　　8．如圖6-45所示，在水平拉力F的作用下，物體A沿水平面以lm/s的速度做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，此時(shí)彈簧測力計的讀數為5N，若不計動(dòng)滑輪、繩子、彈簧測力計的重力和動(dòng)滑輪的摩擦，求：

　�。�1）物體A與水平面的摩擦力大小為多大？

　�。�2）拉力F在2s內移動(dòng)的距離是多少？

　　【參考答案】

　　1．使用定滑輪不省力 定滑輪可以改變力的方向 2． 200 100 3． G/3 G/4 G/5 4 ．2 80 5． D 6． B 7．如圖6-46所示 8 ．10N 4m

　　●“自我評價(jià)與作業(yè)”指導

　　1．C 因為L(cháng)1＞L2＞L3，而物體的重力和阻力臂不變，根據杠桿平衡的條件可知，F1＜F2＜F3。

　　2．滑輪組繞法如圖6-47所示

　　3．G1:G2=1:2

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