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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(biāo)：
知識(shí)與技能
⑴知道什么是定滑輪和動(dòng)滑輪及其特點(diǎn)，能根據(jù)杠桿平衡的條件對(duì)滑輪進(jìn)行理論分析。
�、浦朗褂没喗M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(yàn)觀察和理論分析，探究?jī)煞N滑輪的作用和實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和理論分析能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀
�、韧ㄟ^(guò)了解簡(jiǎn)單機(jī)械在實(shí)際中的應(yīng)用，初步認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用，樹(shù)立學(xué)好科學(xué)文化知識(shí)為社會(huì)服務(wù)的觀念。
2、教材說(shuō)明
本節(jié)主要內(nèi)容有：認(rèn)識(shí)動(dòng)滑輪和定滑輪的結(jié)構(gòu)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(xí)組裝簡(jiǎn)單的滑輪組。
本節(jié)知識(shí)具有承上啟下的作用：滑輪是繼上一節(jié)“杠桿”之后學(xué)生學(xué)習(xí)的又一種重要的簡(jiǎn)單機(jī)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(xí)功的原理、機(jī)械效率等知識(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)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(jié)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(rèn)識(shí)滑輪、利用滑輪、區(qū)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(jī)械——輪軸，來(lái)拓寬學(xué)生的知識(shí)面。整節(jié)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，親自觀察，動(dòng)腦分析，主動(dòng)獲取知識(shí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。
本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，又是進(jìn)一步學(xué)習(xí)功、機(jī)械效率等知識(shí)的基礎(chǔ)，所以探究定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的作用是本節(jié)的重點(diǎn)。
本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：把滑輪看作是變形的杠桿，對(duì)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(jù)滑輪組的組裝情況，判斷繩子的股數(shù)，學(xué)生容易把握不準(zhǔn)。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(jié)的難點(diǎn)。
3、教學(xué)建議
本節(jié)課實(shí)驗(yàn)器材比較簡(jiǎn)單，知識(shí)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(yàn)探究，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，老師當(dāng)好組織者、引導(dǎo)者。
關(guān)于課題的引入，教材采用的方法是，描述一個(gè)情景：工人在工廠里用手通過(guò)滑輪就把幾噸重的機(jī)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(jié)果鬧出什么笑話？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(shè)情景，提問(wèn)引入。師：當(dāng)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(guó)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(yīng)用嗎？
動(dòng)滑輪和定滑輪
“活動(dòng)1”的目的有三個(gè)：一是認(rèn)識(shí)滑輪的結(jié)構(gòu)；二是嘗試?yán)没喬崞鹬匚�，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力；三是學(xué)會(huì)區(qū)分兩類滑輪。
觀察滑輪時(shí)，可以引導(dǎo)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？輪子是繞著什么轉(zhuǎn)動(dòng)的？在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(dāng)學(xué)生用自己設(shè)計(jì)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(yàn)到成功的樂(lè)趣，并激發(fā)他們繼續(xù)探究的積極性。這時(shí)要提醒學(xué)生注意觀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?jī)深惢喌淖饔?/p>
根據(jù)前面的“活動(dòng)1”，很自然地引導(dǎo)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(cè)力計(jì)，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(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yàn)次數(shù) 鉤碼的重力G/N 彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F/N
1
2
3
學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，教師要提醒學(xué)生拉動(dòng)鉤碼時(shí)用力要均勻，使鉤碼勻速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求學(xué)生實(shí)事求是地記錄數(shù)據(jù)。
通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的比較、分析，可得出結(jié)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(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(yàn)結(jié)果，所以應(yīng)選用輕質(zhì)的滑輪，鉤碼應(yīng)盡量重些（當(dāng)然不能超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的量程）。另外，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)于活動(dòng)B還可以進(jìn)行如下擴(kuò)展：
�。�1）把鉤碼掛在滑輪上，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出二者的重力之和。
�。�2）再用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將該滑輪吊起（如圖6-35），并使裝置保持靜止。觀察兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并比較彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與總重力的關(guān)系。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、分析，可以得出初步結(jié)論：使用動(dòng)滑輪可以省力。
探究結(jié)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(xí)：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?qū)W生指出：滑輪在力的作用下都能繞著某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)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(jié)合課件展示（參照?qǐng)D6-36），讓學(xué)生邊觀察動(dòng)畫(huà)，邊操作實(shí)物轉(zhuǎn)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(dǎo)學(xué)生根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2分析，因?yàn)長(zhǎng)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(qǐng)學(xué)生根據(jù)以上分析，解釋為什么斜著拉動(dòng)重物時(shí)，拉力的大小也不變。
對(duì)于動(dòng)滑輪，也可參照上述方法，結(jié)合課件展示（參照?qǐng)D6-37），讓學(xué)生觀察實(shí)物。動(dòng)滑輪在上升過(guò)程中，繞著輪滑邊緣O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以O(shè)點(diǎn)就是動(dòng)滑輪的支點(diǎn)�？梢韵�?qū)W生指出：當(dāng)動(dòng)滑輪運(yùn)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(duì)“動(dòng)滑輪相當(dāng)于動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿”就不難理解了。并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)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(yàn)的數(shù)據(jù)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(xí)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(shè)計(jì)出多少種方法？每種方法分別能省多少力？
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
教師可以向?qū)W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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力，大膽、科學(xué)地設(shè)計(jì)，實(shí)在設(shè)計(jì)不出來(lái)的話，可以參考教材圖6－57進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然后讓學(xué)生交流設(shè)計(jì)的方案，并給予鼓勵(lì)。
讓學(xué)生按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行操作，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并填在教材表格中，引導(dǎo)學(xué)生觀察吊起動(dòng)滑輪的繩子的股數(shù)。再次提醒學(xué)生注意操作安全，加強(qiáng)合作。
�。�3）分析論證與實(shí)驗(yàn)結(jié)論
分析表格中的數(shù)據(jù)和吊起動(dòng)滑輪的繩子的股數(shù)，可以得出結(jié)論：使用滑輪組吊重物時(shí)，若動(dòng)滑輪重和摩擦不計(jì)，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(jù)班級(jí)的實(shí)際情況，還可以提出如下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論。
�、偻ㄟ^(guò)觀察，你認(rèn)為滑輪組省力的多少取決于什么？
�、谌舨挥�(jì)摩擦但考慮動(dòng)滑輪重，則拉力與物重、動(dòng)滑輪的重之間有什么關(guān)系？
③觀察如圖6-38所示的情景，你認(rèn)為這可能嗎？理由是什么？
學(xué)完這部分內(nèi)容后，可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)表格的形式對(duì)定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組進(jìn)行對(duì)比總結(jié)。
定滑輪 動(dòng)滑輪 滑輪組
定義
實(shí)質(zhì)
特點(diǎn)
在本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)“信息瀏覽”介紹輪軸和簡(jiǎn)單機(jī)械的組合，來(lái)擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。還可以通過(guò)圖片、錄像等媒體資料介紹我國(guó)古代對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械的利用情況，進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。
4．教學(xué)評(píng)價(jià)
●課堂測(cè)評(píng)
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(yàn)過(guò)程如圖6-39所示，請(qǐng)仔細(xì)觀察圖中的操作和測(cè)量結(jié)果，然后歸納得出初步結(jié)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(jì)，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端所用的拉力分別為F1＝ ，F(xiàn)2＝ ，F(xiàn)3＝ （不計(jì)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(jì)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(guó)旗的旗桿頂上有一個(gè)滑輪，升旗時(shí)往下拉動(dòng)繩子，國(guó)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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)最省力的滑輪組將陷在泥中的汽車(chē)?yán)鰜?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的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為5N，若不計(jì)動(dòng)滑輪、繩子、彈簧測(cè)力計(jì)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(nèi)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(píng)價(jià)與作業(yè)”指導(dǎo)
1．C 因?yàn)長(zhǎng)1＞L2＞L3，而物體的重力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿平衡的條件可知，F(xiàn)1＜F2＜F3。
2．滑輪組繞法如圖6-47所示
3．G1:G2=1:2
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