第二節(jié)：滑輪及其應用(教學設(shè)計)

1、第二節(jié)：滑輪及其應用（教學設(shè)計）教學目標知識與技能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運用學過的科學知識解釋生活中的滑輪，進一步感受到生活和科學的關(guān)系；教學重點和難點重點：定滑輪、動滑輪及滑輪組的作用及特點。難點：1.定滑輪是

2、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雜的機械，但復雜機械中的許多部件就是由

3、杠桿、滑輪等簡單機械組合起來的。今天我們就開始學習滑輪。二新課教學：請學生觀察：滑輪由哪些部分組成呢？（PPT出現(xiàn)一個滑輪）學生：有輪子（輪子的邊緣有什么特點呢？）學生：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

4、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，請學生用這個滑輪想出另一種方法，同樣也把這個重物舉高。學生討論：請同學你上來表演。（學生操作過程中，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

5、？（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

6、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Fi=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

7、桿進行分析。（將滑輪變回杠桿）引導：大家觀察一下，當提起重物時，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：FiXli=F2Xb因為li=I2所以Fi=F2可是剛才我們測出Fi=2.1,F2=2N;為什么實際過程中Fi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

8、擦力的話，則Fi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)i=2.iN斜向下拉，F(xiàn)i=2.iN水平拉時，F(xiàn)i=2.iN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Fi=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Fi=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

9、.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Fi=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：當提起重物的時候，支點在哪里？在繩子和輪接觸的地

10、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li=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？請一個同學到黑板上證明：當勻速舉起重物時，杠桿出于平衡狀態(tài)。根據(jù)杠桿的平衡條件：FiXli=F2XI2因為li=2I2所以Fi=1/2F2即使用動滑輪可以省多少的力？（一半）若學生沒有寫根據(jù)杠桿平衡條件四個字，就問學生，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，

11、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，F(xiàn)i=2.1N，為什么實際過程中Fi略大于1/2F2?學生：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Fi等于1/2F20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0（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

12、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0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0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

13、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0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0那我們來看一下正確的繞線方法：應當是從內(nèi)到外繞的：PPT:應當是從內(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0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0它既可以省力，又可以改變力的方向0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

14、在承擔物重呢？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，所以承當物重的繩子只有這兩段，即n=2,若忽略了動滑輪的重的話，每一段繩子只承當二分之一的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1/3G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1/3G物,那n要等于多少？也就是必須有三段繩子來承當物重。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1/3G物,即100N的力就可以把面粉提到