八年級物理下冊 滑輪

滑輪 教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標知識與技能1認識定滑輪和動滑輪，理解定滑輪、動滑輪的作用。2.會根據(jù)要求使用和組裝滑輪組過程與方法1通過觀察和實驗，得出定滑輪、動滑輪的工作特點；2通過自制教具以及杠桿的平衡條件，對定滑輪、動滑輪的工作特點進行分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析觀察能力，得出定滑輪是一種等臂杠桿、動滑輪是一種省力杠桿的變形；3在對實例的分析和解釋中進一步理解定滑輪、動滑輪的應(yīng)用。情感、態(tài)度和價值觀1意識到定滑輪和動滑輪的不同作用，提高探究簡單機械的興趣；2運用學(xué)過的科學(xué)知識解釋生活中的滑輪，進一步感受到生活和科學(xué)的關(guān)系；教學(xué)重點和難點重點：定滑輪、動滑輪及滑輪組的作用及特點。難點：1.定滑輪是一種等臂杠桿、動滑輪是一種省力杠桿的變形； 2.找動滑輪的支點。教學(xué)過程一引入：演示：杠桿提水的實驗在杠桿的一端施加一個向下的動力，發(fā)現(xiàn)杠桿已經(jīng)碰地了，小桶還沒有離開井口。提問：該怎么辦呢？將杠桿向上移動，就能使杠桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，小桶就會繼續(xù)被舉高。（邊講邊做）如果杠桿能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動，小桶就可以被舉得更高。（演示）提問：杠桿要是連續(xù)轉(zhuǎn)動起來的話，大家想象一下，會是怎樣的情況呢？操作：轉(zhuǎn)動紅色的等臂杠桿現(xiàn)象：看到它形成了一個圓。操作：用自制教具改裝。講授：像這樣改裝好的裝置就叫做滑輪，滑輪實際上就是杠桿的變形，它也是一種簡單機械。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，人們使用的往往是復(fù)雜的機械，但復(fù)雜機械中的許多部件就是由杠桿、滑輪等簡單機械組合起來的。今天我們就開始學(xué)習(xí)滑輪。二新課教學(xué)：請學(xué)生觀察：滑輪由哪些部分組成呢？（PPT出現(xiàn)一個滑輪）學(xué)生：有輪子 （輪子的邊緣有什么特點呢？） 學(xué)生：有凹陷 （我們把它稱為槽。）教師：輪子會不會轉(zhuǎn)呢？ （會）教師：繞著什么轉(zhuǎn)？ （繞著圓心）教師：也就是繞著通過圓心的軸轉(zhuǎn)動。 教師：軸用框固定。 教師：框的上下還各有一個鉤子。 引入定義：像這樣能夠繞軸轉(zhuǎn)動的，邊緣有槽的輪子就叫做滑輪。板書：一、滑輪1 定義：能夠繞2 組成部分：輪 軸 框 鉤滑輪畫法：（用PPT） 先畫輪，再畫軸，然后框，最后鉤。再請學(xué)生觀察：這兩個滑輪在構(gòu)造有沒有不同呢？（沒有）老師利用其中一個滑輪將這個重物舉高：1. 把滑輪掛在鐵架臺上2. 在繩子的一端掛上重物3. 將繩子繞過滑輪4. 在繩子的另一端施加一個向下的拉力思考：教師提供一套完全相同的器材，請學(xué)生用這個滑輪想出另一種方法，同樣也把這個重物舉高。學(xué)生討論：請同學(xué)你上來表演。（學(xué)生操作過程中，滑輪會打翻，可以提示：先將重物掛在滑輪上）（注意：舉高后一定要將繩子的自由端固定好。）總結(jié)：操作步驟：1. 將繩子的一端固定在鐵架臺上2. 把重物掛在滑輪的下方3. 將繩子穿過滑輪4. 在繩子的另一端施加一個向上的拉力，重物就被舉高了操作：教師同時利用這兩個滑輪將重物舉高。（操作：兩邊同時拉）思考：這兩個滑輪在構(gòu)造上是相同的，大家認真觀察，它們在工作過程中有什么不同呢？（一個滑輪會動，另一個不會動）哪一個不會動？ （左邊）教師在左邊這個滑輪上貼一個小圓點，當(dāng)向下拉繩子的時候，看看滑輪有沒在動？總結(jié)：可見，不能說是滑輪不動，而是滑輪的軸不動。而右邊這個滑輪的軸會隨著物體的運動而運動。（PPT）定義：把在工作過程中軸固定不動的滑輪叫定滑輪。 把在工作過程中軸隨物體一起運動的滑輪叫動滑輪。板書： 3. 分類：定滑輪：軸固定不動 動滑輪：軸隨物體一起運動 可見，定滑輪和動滑輪不是構(gòu)造不同，也不是一個會動，一個不會動。而是由在工作過程中軸會不會隨著物體一起運動來區(qū)分的。二、定滑輪的工作特點1.利用定滑輪工作有什么好處呢？分析：在沒有利用定滑輪時，要將重物舉高，力就要向上。（演示）而用了定滑輪之后，力的方向可以向下。（邊講邊演示）總結(jié)：使用定滑輪的好處是：可以改變力的方向。2.利用定滑輪工作能不能省力呢？如果直接勻速向上（副板書：勻速）提起物體，需要多大的力？測量: 拉力為多少牛？ (2N) 那么物體的重力也就是2N。即阻力為2N, 記為F2=G=2N (副板書)而用了定滑輪之后，需要的拉力為多大呢？測量：此時拉力為多少？（2.1N）這是動力，記為F1=5.2N (副板書)分析：因為動力大于阻力， 所以使用定滑輪不省力。3.為什么使用定滑輪不能省力呢？這個問題如何分析？誰想出來了？（請同學(xué)發(fā)言）分析：剛才我們已經(jīng)知道了滑輪實際上就是杠桿的變形，（出示教具）現(xiàn)在我們再把它變回杠桿進行分析。（將滑輪變回杠桿）引導(dǎo)：大家觀察一下，當(dāng)提起重物時，支點在哪？（在軸上） 這是動力作用線，這是阻力作用線，（邊講邊用手比劃）從支點到動力作用線的距離為動力臂；從支點到阻力作用線的距離為阻力臂。（用手比劃）發(fā)現(xiàn)：動力臂等于半徑，阻力臂也等于半徑，即l1=l2。也就是說定滑輪的實質(zhì)是一個什么杠桿？（等臂杠桿）（再點PPT） 證明：當(dāng)勻速舉起重物時，杠桿處于平衡狀態(tài)。根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2 因為l1= l2 所以F1 =F2可是剛才我們測出F1=2.1，F(xiàn)2=2N；為什么實際過程中F1略大于F2呢？分析：因為輪在繞著軸轉(zhuǎn)動時，軸與輪之間會產(chǎn)生摩擦，同時繩子與槽之間也有摩擦。若忽略摩擦力的話，則F1等于F2。 4.如果沿著不同方向拉繩子，一樣可以將物體勻速舉高，那么力的大小會一樣嗎？（會&不會）用實驗來驗證。演示： 向下拉時，F(xiàn)1=2.1N 斜向下拉，F(xiàn)1=2.1N 水平拉時，F(xiàn)1=2.1N 無論沿哪個方向拉，力的大小都不變。這又是為什么呢？ 5.為什么沿不同方向拉繩子，力的大小都不變呢？分析：斜拉時，阻力和阻力臂不變，現(xiàn)在動力是沿著這個方向的，發(fā)現(xiàn)動力臂還是等于半徑，即定滑輪還是個等臂杠桿。因此F1= F2。水平拉時，動力臂仍然等于半徑，說明它仍然是一個等臂杠桿，則F1= F2總結(jié)：所以，無論我們沿什么方向拉，定滑輪始終是一個等臂杠桿。 綜上所述，定滑輪工作的特點是：板書： 1.可以改變力的方向 2.不能省力 3.實質(zhì)：等臂杠桿三、動滑輪的工作特點1.利用動滑輪工作會不會改變力的方向呢？請一個同學(xué)來分析。分析：在沒有利用動滑輪時，要將重物豎直向上舉高，力的方向要豎直向上。而用了動滑輪，力的方向還是豎直向上。（邊講邊演示）總結(jié)：利用動滑輪不能改變力的方向。 2.利用動滑輪工作能不能省力呢？演示：現(xiàn)在我用了動滑輪也把重物勻速舉高，所需要的拉力為多少呢？再用彈簧測力計測一下。（1.3N）記為動力F1=1.3N發(fā)現(xiàn)動力小于阻力，所以使用動滑輪可以省力。3.為什么使用動滑輪可以省力呢？該如何分析？再將動滑輪變回杠桿來分析。分析：當(dāng)提起重物的時候，支點在哪里？ 在繩子和輪接觸的地方這是動力作用線，這是阻力作用線，（邊講邊用手比劃）把動力臂和阻力臂畫出來從支點到動力作用線的距離為動力臂；從支點到阻力作用線的距離為阻力臂。（先用手比劃）動力臂等于直徑，阻力臂等于半徑，即l1=2l2。也就是說動滑輪的實質(zhì)是一個省力杠桿4.那使用動滑輪可以省多少的力呢？請一個同學(xué)到黑板上證明： 當(dāng)勻速舉起重物時，杠桿出于平衡狀態(tài)。根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2 因為l1=2 l2 所以F1 =1/2F2即使用動滑輪可以省多少的力？（一半）若學(xué)生沒有寫根據(jù)杠桿平衡條件四個字，就問學(xué)生，這個公式成立的條件是什么呢？（杠桿要平衡）那現(xiàn)在杠桿平衡了嗎？（平衡了）為什么呢？因為我們是勻速舉起重物，杠桿是勻速轉(zhuǎn)動，所以杠桿處于平衡狀態(tài)。 5.剛才我們測出F2=2N， F1=2.1N，為什么實際過程中F1略大于1/2F2？學(xué)生：因為有摩擦力。補充：除了有摩擦力之外，還有其他原因嗎？剛才我們將物體舉高的時候，什么也被舉高了？（動滑輪也被舉高了），如果忽略摩擦力，也忽略了動滑輪和繩子的重的話，則F1等于1/2F2。綜上所述，我們可以總結(jié)出利用動滑輪工作的特點是：板書： 1.不能改變力的方向 2.可以省力 3.實質(zhì)：省力杠桿四滑輪組現(xiàn)在請大家欣賞一幅漫畫：(PPT第一幅圖)大家看漫畫里有兩個人，一個胖子，一個瘦子，還有一袋很重的面粉。（PPT第二幅圖）他讓瘦子幫他抓住繩子，自己上樓去搬，提問：大家猜猜看，胖子會成功嗎？ （PPT打出第三幅圖）：我們看到面粉落地了，瘦子反而被提起來了， 所以，胖子失敗了。請大家分析一下胖子失敗的原因是什么？ （因為瘦子比面粉輕，瘦子力氣不夠大）PPT 失敗原因： 1. G瘦子G面粉 2. 使用定滑輪不能省力思考：現(xiàn)在，還是這袋面粉，還是這個定滑輪，面粉和瘦子都在地面上，老師再給你一個滑輪，請你幫助他們想想辦法，怎樣才能讓瘦子把面粉拉到二樓的窗口呢？大家討論一下。分析：首先，老師提供給你的滑輪必須把它組裝成動滑輪呢還是定滑輪呢？（動）對，因為我們要省力，所以必須把它組裝成動滑輪，用它來省力；其次，原來的那個定滑輪還要不要用呢？（要）還需要一個定滑輪來改變力的方向；總結(jié)：那既要用動滑輪來省力，又要用定滑輪來改變力的方向，因此，我們就必須將動滑輪和定滑輪組合起來使用。怎么組合呢？也就是繩子怎么繞呢？（邊說邊組裝成并列的滑輪組）實際上動滑輪固定在鐵架臺上的繩子可以直接掛在定滑輪的鉤子上，也是一樣的。那我們來看一下正確的繞線方法：應(yīng)當(dāng)是從內(nèi)到外繞的：PPT: 應(yīng)當(dāng)是從內(nèi)到外繞的：先從定滑輪的鉤子開始從上往下繞過動滑輪，再從下往上繞過定滑輪，最后拉力的方向是往下的。定義：像這樣，將動滑輪和定滑輪組合在一起的裝置就叫做滑輪組。它既可以省力，又可以改變力的方向。思考；請大家思考一下，使用這樣的滑輪組可以省多少的力呢？分析：我們把面粉和動滑輪看成一個整體，大家想想這里是幾段繩子在承擔(dān)物重呢？現(xiàn)在我們把繩子剪斷，大家可以看到這兩段繩子是吊著物體的，而另外一段直接就落地了，所以承當(dāng)物重的繩子只有這兩段，即n2，若忽略了動滑輪的重的話，每一段繩子只承當(dāng)二分之一的G物，即F拉1/2G物，也就是可以省一半的力。若面粉重300N,則拉力只要150N.思考：再請大家思考一下，如果我要用100N即1/3 G物的力將面粉提到二樓，還是這個滑輪組，那又該如何組裝呢？請大家討論。分析：首先力要用1/3 G物，那n要等于多少？也就是必須有三段繩子來承當(dāng)物重。剛才吊著動滑輪的只有兩段，現(xiàn)在還需要一段，該系在哪里呢？只能系在鉤子上。PPT: 繩子從動滑輪的鉤子上開始往上繞過定滑輪，再往下繞過動滑輪，最后拉力的方向是向上得，所以此時，瘦子必須跑到二樓去拉。 那這樣的連接方式對不對呢？我們再用剛才的方法分析一下。PPT: 我們再把繩子剪斷，發(fā)現(xiàn)這三端都是吊這動滑輪的，可見每一段都承當(dāng)1/3G物，即100N的力就可以把面粉提到二樓。思考：再請大家看這個滑輪組，承當(dāng)物重的繩子有幾段？4那這個滑輪組呢？承當(dāng)物重的繩子有幾段？5 若用n來表示承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)的話，則F拉1/nG物五小結(jié)：定滑輪：（1）特點：可以改變力的方向，但不省力（2）實質(zhì)：是一個等臂杠桿動滑輪：（1）特點：不能改變力的方向，但可以省一半的力（2）實質(zhì)：動力臂是阻力臂二倍的杠桿滑輪組：（1）使用優(yōu)點：既可省力，又可改變力的方向）公式（2）公式：F拉= G物（不計動滑輪的重及摩擦）課后反思： 這節(jié)課，我們主要通過探究