初中物理《滑轮及其应用》学案

　　滑轮及其应用 1、单元目标 ◆知识与技能 ⑴知道什么是定滑轮和动滑轮及其特点，能根据杠杆平衡的条件对滑轮进行 理论分析。 ⑵知道使用滑轮组时拉力与物重的关系，会组装简单的滑轮组。 ◆过程与方法 ⑶通过实验观察和理论分析，探究两种滑轮的作用和实质，培养学生的观察 能力和理论分析能力。 ◆情感态度与价值观 ⑷通过了解简单机械在实际中的应用，初步认识科学技术对社会发展的作 用，树立学好科学文化知识为社会服务的观念。 2、内容分析 本节主要内容有：认识动滑轮和定滑轮的结构特点，探究动滑轮和定滑轮的 作用，了解滑轮组工作时拉力与物重的关系，学习组装简单的滑轮组。 本节知识具有承上启下的作用：滑轮是继上一节“杠杆”之后学生学习的又 一种重要的简单机械， 滑轮实质上是杠杆的变形， 可以通过杠杆平衡条件来分析； 同时滑轮也是以后学习功的原理、机械效率等知识的基础。通过对滑轮特点的理 论分析，再次体会从具体到抽象的研究方法。 本节的编写思：教材首先从实物引入，通过活动让学生认识滑轮、利用滑 轮、区分滑轮；然后通过活动，让学生探究使用定滑轮和动滑轮的好处，并从理 论上分析滑轮的实质； 然后指出如果把定滑轮和动滑轮组合起来使用，就可以既 省力又方便， 接着通过活动研究使用滑轮组时拉力与物重的关系。整节教材将一 个个的学生活动串在一起，让学生在活动中动手操作，亲自观察，动脑分析，主 动获取知识，充分调动了学生的主观能动性。 本节教学重点：定滑轮、动滑轮和滑轮组在生活、生产中有着广泛的应用， 又是进一步学习功、机械效率等知识的基础，所以探究定滑轮、动滑轮和滑轮组 的作用是本节的重点。 本节教学难点：把滑轮看作是变形的杠杆，对学生来说比较抽象，尤其是确 定动滑轮的支点，学生不容易想象；根据滑轮组的组装情况，判断绳子的股数， 学生容易把握不准。所以滑轮的实质（尤其是动滑轮）和判定滑轮组的省力情况 是本节的难点。 3、教学策略 本节课实验器材比较简单， 知识的难度也不大， 教师一定要让学生亲身实践， 让他们通过实验探究，从中发现规律，老师当好组织者、引导者。 关于课题的引入，教材采用的方法是，描述一个情景：工人在工厂里用手通 过滑轮就把几吨重的机器缓缓拉起来了（最好用多或视频展示此情景）。首 先给学生一种震撼， 原来这个小轮子竟然能起这么大的作用！极大地激发了学生 的求知欲。 也可以利用科学漫画引入，展示一组图片。让学生观察并思考：（1）图中 有几位人物？各有什么特征？（2）胖子想干什么？他想让瘦子做什么？（3）结 果闹出什么笑话？这幅漫画说明什么道理？学生议论后，发表见解，教师归纳。 也可以利用升旗仪式创设情景，提问引入。师：当我们参加升旗仪式时，看 到站在地面上的人向下拉绳子， 国旗就徐徐升起了。你知道旗杆顶端有一个什么 器件帮助把旗升上去的吗？你了解它的作用与实质吗？你还能举出它在其他方 面的应用吗？ 动滑轮和定滑轮 观察滑轮时，可以引导学生思考：滑轮主要由几部分组成？轮子周边的槽有 什么作用？轮子是绕着什么转动的？在设计实验方案时， 有些学生可能不会缠绕 绳子， 可以学生： 绳子是要装在轮子的槽中的， 绳子的两端应分别连接什么？ 钩码如何悬挂？这些都是学生实际操作中容易遇到的问题， 教师可让学生互相交 流自主解决，同时教师及时提供必要的帮助。 教学中，可以让学生以 2－4 人为一组进行活动。当学生用自己设计的方案 （定滑轮和动滑轮）将钩码提起时，他们一定会体验到成功的乐趣，并激发他们 继续探究的积极性。 这时要提醒学生注意观察和比较两种滑轮的不同点，由此得 出什么是动滑轮和定滑轮。 探究两类滑轮的作用 根据前面的“活动 1”，很自然地引导学生提出问题：用定滑轮和动滑轮提 起同一个物体， 所用的拉力是否相同？可以让学生先直接用手拉，感觉两次拉力 的大小，然后再给各小组发弹簧测力计，进行活动。 探究使用定滑轮和动滑轮的好处，从理论上分析定滑轮和动滑轮的的实质。 可让学生先设计记录实验数据的表格（如下表），然后按照教材上的步骤去 操作。并画出图中三种方向的拉力示意图。 实验次数 1 2 3 学生实验前， 教师要提醒学生拉动钩码时用力要均匀， 使钩码匀速直线运动。 实验过程中要求学生实事求是地记录数据。 钩码的重力 G/N 弹簧测力计的拉力 F/N 通过对数据的比较、分析，可得出结论：使用定滑轮不能省力。这时，可提 出问题： 使用定滑轮不省力， 为什么我们还要使用它呢？让学生举例说明。 最后， 教师指出：在许多情况下，为了改变用力的方向，常常使用定滑轮，可给人们带 来方便。 让学生先设计记录实验数据的表格，然后按照教材上的步骤去操作。这里需 要提醒学生注意：用动滑轮提升物体时，一定要竖直向上拉，不要斜拉。 由于动滑轮本身的重力会影响实验结果，所以应选用轻质的滑轮，钩码应尽 量重些（当然不能超过弹簧测力计的量程）。另外，根据学生的实际情况，对于 还可以进行如下扩展： 图 6.6-3 （1）把钩码挂在滑轮上，用弹簧测力计测出二者的重力之和。 （2）再用两个弹簧测力计将该滑轮吊起，并使装置保持静止。观察两个弹 簧测力计的示数，并比较弹簧测力计的示数与总重力的关系。 通过实验探究、分析，可以得出初步结论：使用动滑轮可以省力。 探究结束后，让学生在课堂上讨论：使用定滑轮和动滑轮各有什么好处？如何在实际 使用中灵活选择它们？也可以增加一个：人站在岸上，想借助树桩，用一根绳和一个滑 轮，把船拉到岸上，可有几种方法？用图表示出来。 关于活动“使用滑轮时的理论分析”，可首先向学生指出：滑轮在力的作用下都能绕着 某一固定点转动，因此它们也是一种杠杆，同样有支点、动力作用点、阻力作用点。 为了帮助学生从定滑轮抽象出杠杆模型，教学中可结合课件展示，让学生边观察动画， 边操作实物转动滑轮，寻找它们的支点、动力作用点、阻力作用点，并作出动力和阻力的示 意图，分别画出动力臂和阻力臂。 不难看出，定滑轮的支点在轴心，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。再 引导学生根据杠杆平衡条件 F1L1＝F2L2 分析，因为 L1＝L2，所以 F1＝F2。由此 可以得出：定滑轮实质是个变形的等臂杠杆，不能省力。然后请学生根据以上分 析，解释为什么斜着拉动重物时，拉力的大小也不变。 对于动滑轮，也可参照上述方法，结合课件展示，让学生观察实物。动滑轮在上升过 程中，绕着轮滑边缘 O 点转动，所以 O 点就是动滑轮的支点。可以向学生指出：当动滑轮 运动时，O 点的也在变化，所以动滑轮的支点实际上是瞬时支点。明确了动滑轮的支点 在哪里，对“动滑轮相当于动力臂是阻力臂二倍的杠杆”就不难理解了。并引导学生根据杠杆 的平衡条件分析，为什么动滑轮平衡时，可以省一半的力。 最后学生讨论： 探究实验的数据与理论分析有些偏差， 原因是什么？ （由 于摩擦及动滑轮的自身重力的影响。） 滑轮组 综合前面定滑轮和动滑轮的工作特点，可以很自然地引出滑轮组：使用动滑 轮可以省力，定滑轮能改变力的方向，如果我们既想省力，又要改变力的方向， 大家想想有什么好办法？ 活动的目的有两个：一是让学生组装简单的滑轮组；二是探究滑轮组在 工作时的省力情况。 （1）提出问题 用一个动滑轮和一个定滑轮组合起来提升重物，你能设计出多少种方法？每 种方法分别能省多少力？ （2）设计实验与进行实验 教师可以向学生简单介绍一下绳子的固定端与端的概念，提醒他们绳子 的绕法是设计实验的关键。让学生充分发挥想象力，大胆、科学地设计，实在设 计不出来的线 进行实验。然后让学生交流设计的方案， 并给予鼓励。 让学生按照设计的方案进行操作，准确记录实验数据并填在教材表格中，引 导学生观察吊起动滑轮的绳子的股数。再次提醒学生注意操作安全，加强合作。 （3）分析论证与实验结论 分析表格中的数据和吊起动滑轮的绳子的股数，可以得出结论：使用滑轮组 吊重物时，若动滑轮重和摩擦不计，动滑轮被几股绳子吊起，所用的力就是物重 的几分之一。 （4）拓展与提高 图 6.6－6 根据班级的实际情况，还可以提出如下问题，引导学生思考、讨论。 ①通过观察，你认为滑轮组省力的多少取决于什么？ ②若不计摩擦但考虑动滑轮重，则拉力与物重、动滑轮的重之间有什么关 系？ 学完这部分内容后，可以引导学生通过表格的形式对定滑轮、动滑轮和滑轮 组进行对比总结。 定滑轮 定义 实质 特点 动滑轮 滑轮组