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第6節 探究滑輪的作用
設計說明 本節知識具有承上啟下的作用：滑輪是繼上一節“杠桿”之后學生學習的又一種重要的簡單機械，滑輪實質上是杠桿的變形，可以通過杠桿平衡條件來分析，同時滑輪也是以后學習功的原理、機械效率等知識的基礎。通過對滑輪特點的理論分析，再次體會從具體到抽象的研究方法。 本節課的基本思路是：從學生熟悉的場景“升國旗”入手，引出生活中的問題“如何將水桶提高到需要的高度？”，通過此情景引發學生學習滑輪構造和組裝滑輪提升重物的興趣，得出滑輪的兩種工作情況；通過學生體驗定滑輪和動滑輪工作時是否省力，引出對兩種滑輪使用特點的探究；通過分享和交流實驗結論的過程，引導學生發現結果的不同點并引入對兩種滑輪工作原理的探討；最后通過情景“殘奧會的點火儀式”使學生感悟到物理知識的妙用，體驗殘奧會運動員堅忍不拔的精神。 教學目標 【知識與技能】 1.知道什么是定滑輪和動滑輪及其特點，能根據杠桿平衡的條件對滑輪進行理論分析。 2.知道使用滑輪組時拉力與物重的關系，會組裝簡單的滑輪組。 【過程與方法】 通過實驗觀察和理論分析，探究兩種滑輪的作用和實質，培養學生的觀察能力和理論分析能力。 【情感、態度與價值觀】 通過了解簡單機械在實際中的應用，初步認識科學技術對社會發展的作用，樹立學好科學文化知識為社會服務的觀念。 重點難點 教學重點 探究定滑輪、動滑輪和滑輪組的作用。 教學難點 滑輪的實質（尤其是動滑輪）和判定滑輪組的省力情況。 教學方法 實驗探究法、講解法、討論法、分析法、啟發誘導、活動體驗。 教具、學具 計算機多媒體教學系統、教學課件、支架、滑輪（2個）、細繩（兩端拴有小鐵絲鉤）、鉤碼、測力計。 授課時數 1課時 教學過程 導入新課 當我們參加升旗儀式時，看到站在地面上的人向下拉繩子，國旗就徐徐升起了。你知道旗桿頂端有一個什么器件幫助把旗升上去的嗎？你了解它的作用與實質嗎？你還能舉出它在其他方面的應用嗎？ 這節課，我們就一起來探究學習《第6節　探究滑輪的作用》的相關知識。 講授新課 一、定滑輪和動滑輪 1．活動體驗 （1）以2－4人為一組進行活動，觀察滑輪的實物，通過交流觀察情況，歸納得出滑輪的結構。 觀察滑輪時，教師可以引導學生思考：滑輪主要由幾部分組成？輪子周邊的槽有什么作用？輪子是繞著什么轉動的？ （2）用滑輪、細線、鐵架臺等設計兩種實驗方案，利用滑輪把鉤碼提起來，并畫出實驗裝置的示意圖。 在設計實驗方案時，有些學生可能不會纏繞繩子，可以啟發學生：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？這些都是學生實際操作中容易遇到的問題，教師可讓學生互相交流自主解決，同時教師及時提供必要的幫助。 2．師生總結 （1）滑輪：滑輪是一個周邊有槽，能繞軸轉動的小輪。 （2）分類：定滑輪和動滑輪 定滑輪：使用時，其軸固定不動的滑輪。 動滑輪：使用時，軸隨物體一起運動的滑輪。 二、探究兩類滑輪的作用 1.提出問題 根據前面的“活動1”，引導學生提出問題：用定滑輪和動滑輪提起同一個物體，所用的拉力是否相同？ 2.活動體驗 可以讓學生先直接用手拉，感覺兩次拉力的大小，然后再給各小組發彈簧測力計，進行活動2和活動3。 活動2探究使用定滑輪和動滑輪的好處，活動3從理論上分析定滑輪和動滑輪的實質。 活動2A可讓學生先設計記錄實驗數據的表格（如下表），然后按照教材上的步驟去操作。并畫出圖中三種方向的拉力示意圖。 實驗次數鉤碼的重力G/N彈簧測力計的拉力F/N123
學生實驗前，教師要提醒學生拉動鉤碼時用力要均勻，使鉤碼勻速直線運動。實驗過程中要求學生實事求是地記錄數據。 通過對數據的比較、分析，可得出結論：使用定滑輪不能省力。這時，可提出問題：使用定滑輪不省力，為什么我們還要使用它呢？讓學生舉例說明。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，可給人們帶來方便。 活動B可參照活動A的方法，讓學生先設計記錄實驗數據的表格，然后按照教材上的步驟去操作。這里需要提醒學生注意：用動滑輪提升物體時，一定要豎直向上拉，不要斜拉。 由于動滑輪本身的重力會影響實驗結果，所以應選用輕質的滑輪，鉤碼應盡量重些（當然不能超過彈簧測力計的量程）。另外，根據學生的實際情況，對于活動B還可以進行如下擴展： （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）再用兩個彈簧測力計將該滑輪吊起（如圖所示），并使裝置保持靜止。觀察兩個彈簧測力計的示數，并比較彈簧測力計的示數與總重力的關系。 通過實驗探究、分析，可以得出初步結論：使用動滑輪可以省力。 探究結束后，讓學生在課堂上討論：使用定滑輪和動滑輪各有什么好處？如何在實際使用中靈活選擇它們？也可以增加一個練習：人站在岸上，想借助樹樁，用一根繩和一個滑輪，把船拉到岸上，可有幾種方法？用圖表示出來。 關于活動3“使用滑輪的理論分析”，可首先向學生指出：滑輪在力的作用下都能繞著某一固定點轉動，因此它們也是一種杠桿，同樣有支點、動力作用點、阻力作用點。 為了幫助學生從定滑輪抽象出杠桿模型，教學中可結合課件展示（參照下圖），讓學生邊觀察動畫，邊操作實物轉動滑輪，尋找它們的支點、動力作用點、阻力作用點，并作出動力和阻力的示意圖，分別畫出動力臂和阻力臂。 不難看出，定滑輪的支點在軸心，動力臂和阻力臂都等于定滑輪的半徑。再引導學生根據杠桿平衡條件F1L1＝F2L2分析，因為L1＝L2，所以F1＝F2．由此可以得出：定滑輪實質是個變形的等臂杠桿，不能省力。然后請學生根據以上分析，解釋為什么斜著拉動重物時，拉力的大小也不變。 對于動滑輪，也可參照上述方法，結合課件展示（參照下圖），讓學生觀察實物。動滑輪在上升過程中，繞著輪滑邊緣O點轉動，所以O點就是動滑輪的支點。可以向學生指出：當動滑輪運動時，O點的位置也在變化，所以動滑輪的支點實際上是瞬時支點。明確了動滑輪的支點在哪里，對“動滑輪相當于動力臂是阻力臂二倍的杠桿”就不難理解了。并引導學生根據杠桿的平衡條件分析，為什么動滑輪平衡時，可以省一半的力。 最后啟發學生討論：探究實驗的數據與理論分析有些偏差，原因是什么？（由于摩擦及動滑輪的自身重力的影響。） 3.師生總結 （1）定滑輪的作用：使用定滑輪不省力，但可以改變拉力的方向。 實質：是一個等臂杠桿。不計繩重和摩擦，拉力F等于物重G。 （2）動滑輪的作用：使用動滑輪可以省力。 實質：是一個動力臂是阻力臂二倍的省力杠桿。不計動滑輪重、繩重和摩擦，拉力F等于物重G的二分之一。 三、滑輪組 綜合前面定滑輪和動滑輪的工作特點，可以很自然地引出滑輪組：使用動滑輪可以省力，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4”的目的有兩個：一是讓學生練習組裝簡單的滑輪組；二是探究滑輪組在工作時的省力情況。 （1）提出問題 用一個動滑輪和一個定滑輪組合起來提升重物，你能設計出多少種方法？每種方法分別能省多少力？ （2）設計實驗與進行實驗 教師可以向學生簡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驗的關鍵。讓學生充分發揮想象力，大膽、科學地設計，實在設計不出來的話，可以參考教材進行實驗。然后讓學生交流設計的方案，并給予鼓勵。 讓學生按照設計的方案進行操作，準確記錄實驗數據并填在教材表格中，引導學生觀察吊起動滑輪的繩子的股數。再次提醒學生注意操作安全，加強合作。 （3）分析論證與實驗結論 分析表格中的數據和吊起動滑輪的繩子的股數，可以得出結論：使用滑輪組吊重物時，若動滑輪重和摩擦不計，動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 根據班級的實際情況，還可以提出如下問題，引導學生思考、討論。 ①通過觀察，你認為滑輪組省力的多少取決于什么？ ②若不計摩擦但考慮動滑輪重，則拉力與物重、動滑輪的重之間有什么關系？ ③觀察如圖所示的情景，你認為這可能嗎？理由是什么？ 學完這部分內容后，可以引導學生通過表格的形式對定滑輪、動滑輪和滑輪組進行對比總結。 定滑輪動滑輪滑輪組定義實質特點
在本節教學內容的基礎上，可以通過“信息瀏覽”介紹輪軸和簡單機械的組合，來擴大學生的知識面。還可以通過圖片、錄像等媒體資料介紹我國古代對簡單機械的利用情況，進行愛國主義教育。 課堂小結 一、定滑輪 1.定義：使用時，其軸固定不動的滑輪。 2.特點：不能省力，但可以改變拉力的方向。 3.實質：是一個等臂杠桿。 二、動滑輪 1.定義：使用時，滑軸隨物體一起運動的滑輪。 2.特點：可以省力，但不改變拉力的方向。 3.實質：是一個動力臂是阻力臂二倍的省力杠桿。 三、滑輪組 1.定義：動滑輪和定滑輪組合在一起的裝置。 2.特點：可以省力，也可以改變拉力的方向。 3.公式：；。 4.滑輪組的繞線原則 （1）“奇動、偶定”原則； （2）“由內到外”繞線原則。 當堂達標 1．學校升國旗的旗桿頂上有一個滑輪，升旗時往下拉動繩子，國旗就會上升。關于這個滑輪，下列說正確的是（ ） A．這是一個動滑輪，可省力 B．這是一個定滑輪，可省力 C．這是一個動滑輪，可改變力的方向 D．這是一個定滑輪，可改變力的方向 答案：D 2．如圖是滑輪的兩種用法，以下說法中正確的是（ ） A．甲是動滑輪，使用時不能省力 B．乙是動滑輪，使用時可以省力 C．甲是定滑輪，使用時可以省力 D．乙是定滑輪，使用時不能省力 答案：B 3．某同學研究定滑輪的特點，他每次都勻速提起鉤碼，實驗過程如圖所示，請仔細觀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：_______________________________。 答案：使用定滑輪不省力 定滑輪可以改變力的方向 4．動滑輪下面掛一個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(動滑輪的重不計，g取10N/Kg)。 答案：200 100 5．如圖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＝ ，F2＝ ，F3＝ （不計滑輪本身的重和摩擦）。 答案：G/3 G/4 G/5 6．如圖所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為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 N。 答案：2 80 7．如圖所示有兩個滑輪，請設計一個最省力的滑輪組將陷在泥中的汽車拉出來。 答案：如圖所示 8．如圖所示，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動，此時彈簧測力計的讀數為5N，若不計動滑輪、繩子、彈簧測力計的重力和動滑輪的摩擦，求： （1）物體A與水平面的摩擦力大小為多大？ （2）拉力F在2s內移動的距離是多少？ 答案：10N 4m 板書設計 第6節　探究滑輪的作用 一、定滑輪 1.定義：使用時，其軸固定不動的滑輪。 2.特點：不能省力，但可以改變拉力的方向。 3.實質：是一個等臂杠桿。 二、動滑輪 1.定義：使用時，滑軸隨物體一起運動的滑輪。 2.特點：可以省力，但不改變拉力的方向。 3.實質：是一個動力臂是阻力臂二倍的省力杠桿。 三、滑輪組 1.定義：動滑輪和定滑輪組合在一起的裝置。 2.特點：可以省力，也可以改變拉力的方向。 3.公式：；。 4.滑輪組的繞線原則 （1）“奇動、偶定”原則； （2）“由內到外”繞線原則。 教學反思

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