第二節(jié)滑輪及其應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)1.知道定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。2.了解動(dòng)滑輪、定滑輪和滑輪組的作用。3.會(huì)判斷滑輪或滑輪組的省力情況。4.會(huì)根據(jù)要求正確組裝滑輪組。能力目標(biāo)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究?jī)煞N滑輪的作用和實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力。素養(yǎng)目標(biāo)通過(guò)了解簡(jiǎn)單機(jī)械在實(shí)際生活中的應(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。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的特點(diǎn)及應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)判斷動(dòng)滑輪的支點(diǎn)、滑輪組的組裝。

教學(xué)過(guò)程

一、新課導(dǎo)入當(dāng)我們參加升旗儀式時(shí)，站在地面上的人向下拉繩子，國(guó)旗就能徐徐升起。你知道旗桿頂端幫助我們把國(guó)旗升上去的裝置是什么嗎？二、教學(xué)步驟探究點(diǎn)1定滑輪及其特點(diǎn)［閱讀課本］P264~265“定滑輪及其特點(diǎn)”［思考］觀察滑輪主要由哪幾部分組成？［提示］熟悉與滑輪相關(guān)的幾個(gè)名詞（輪、槽、軸），并明確其所在的位置。［思考］你認(rèn)為輪邊的槽有什么作用呢？［提示］繩子繞在輪子的槽中，拉動(dòng)時(shí)才會(huì)方便自如。［思考］如果將滑輪的軸固定，繩子的兩端分別連接什么呢？［提示］繩子的一端連接物體，另一端用手拉動(dòng)。升旗時(shí)，旗子系在繩子的一端，另一端用手拉，旗子就能徐徐升起。［思考］這類滑輪有什么特點(diǎn)？［提示］滑輪的軸固定，將重物系在繩子的一端。［小結(jié)］使用滑輪時(shí)，其軸固定不動(dòng)的滑輪叫做定滑輪。［實(shí)驗(yàn)］探究定滑輪的特點(diǎn)。［思考］先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼的重力是為什么？［提示］測(cè)量出鉤碼的重力，可以比較拉力和鉤碼重力的大小，從而判斷該機(jī)械是否省力。［思考］改變彈簧測(cè)力計(jì)的拉力方向的目的是什么？［提示］通過(guò)改變彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向，可以驗(yàn)證拉力的大小與拉力的方向是否有關(guān)。［思考］通過(guò)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為定滑輪有什么特點(diǎn)呢？［提示］拉力的大小和物重的大小相同；改變拉力的方向，拉力的大小不變。［小結(jié)］使用定滑輪不省力，但可以改變力的方向。［思考］觀察圖11?20，把定滑輪看作一個(gè)杠桿，它的支點(diǎn)在哪？［提示］定滑輪的小輪繞著固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑輪的軸心相當(dāng)于支點(diǎn)。［思考］如何畫定滑輪的力臂呢？［提示］沿著繩子的方向，作出軸心（支點(diǎn)）到繩子（力的作用線）的距離，即對(duì)應(yīng)的力臂，觀察可知，其力臂就是滑輪的半徑。［思考］改變拉力的方向，動(dòng)力的力臂會(huì)改變嗎？［提示］拉力的方向與滑輪相切，軸心到拉力作用線的距離始終等于滑輪的半徑。［思考］根據(jù)杠桿的平衡條件，可以得出什么結(jié)論？［提示］定滑輪的阻力臂和動(dòng)力臂的長(zhǎng)度都是圓的半徑，其大小相等。由F1l1=F2l2可得，當(dāng)l1=l2時(shí)，F(xiàn)1=F2，即F=G。［歸納提升］定滑輪可以等效為杠桿，支點(diǎn)O在固定軸上；動(dòng)力為拉力F，阻力為物重G；動(dòng)力臂和阻力臂都等于定滑輪的半徑，所以定滑輪的實(shí)質(zhì)是等臂杠桿。拉力與阻力的關(guān)系為F=G；拉力方向改變后，動(dòng)力臂和阻力臂仍為定滑輪的半徑，拉力與阻力的關(guān)系仍為F=G。探究點(diǎn)2動(dòng)滑輪及其特點(diǎn)［閱讀課本］P265~266“動(dòng)滑輪及其特點(diǎn)”［思考］如果將重物掛在滑輪的掛鉤上，繩子的兩端分別連接什么呢？［提示］繩子的一端固定，另一端用手向上拉，重物隨滑輪一起運(yùn)動(dòng)。［思考］這類滑輪有什么特點(diǎn)？［提示］繩子的一端固定，重物隨滑輪一起運(yùn)動(dòng)。［小結(jié)］使用滑輪時(shí)，滑輪的軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪。［實(shí)驗(yàn)］探究動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。［思考］使用動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體時(shí)，拉力與物重有什么關(guān)系呢？［提示］拉力的大小接近物重的一半。［思考］改變拉力的方向，不再豎直拉動(dòng)，而是斜著拉，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)改變嗎？［提示］當(dāng)拉力的方向改變時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大。［思考］通過(guò)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為動(dòng)滑輪有什么特點(diǎn)呢？［提示］豎直拉動(dòng)時(shí)，拉力的大小接近物重的一半；改變拉力的方向，拉力的大小發(fā)生改變。［小結(jié)］使用動(dòng)滑輪可以省力，但不改變力的方向，且費(fèi)距離。［思考］觀察圖11?21（b），把動(dòng)滑輪看作一個(gè)杠桿，它的支點(diǎn)在哪？［提示］當(dāng)動(dòng)滑輪靜止時(shí)，繩子的左端與滑輪相切，對(duì)滑輪有力的作用，掛重物的鉤碼對(duì)滑輪有力的作用，繩子的右端與滑輪相切，對(duì)滑輪有力的作用。為了探究拉力與物重的關(guān)系，選擇繩子的左端與滑輪的相切處為支點(diǎn)。［思考］動(dòng)滑輪的支點(diǎn)有什么特點(diǎn)呢？［提示］當(dāng)重物上升時(shí)，動(dòng)滑輪的支點(diǎn)也隨之上升，所以動(dòng)滑輪的支點(diǎn)是動(dòng)支點(diǎn)。［思考］根據(jù)杠桿的平衡條件，你認(rèn)為拉力（方向豎直向上）的大小與物重有什么關(guān)系？［提示］動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑，根據(jù)F1l1=F2l2可得，當(dāng)l1=2l2時(shí)，F(xiàn)1=12F2，即F=12［思考］改變拉力的方向，動(dòng)力臂如何變化？拉力和物重有什么關(guān)系？［提示］拉力的方向改變后，動(dòng)力臂變小，且小于動(dòng)滑輪直徑，所以拉力與物重的關(guān)系為F>12G［歸納提升］動(dòng)滑輪可以等效為杠桿，支點(diǎn)O在動(dòng)滑輪的邊緣上；動(dòng)力為拉力F，阻力為物重G；動(dòng)力臂為動(dòng)滑輪的直徑，阻力臂為動(dòng)滑輪的半徑，所以動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂等于阻力臂2倍的杠桿。拉力與阻力的關(guān)系為F=12G。拉力的方向改變后，阻力臂仍是動(dòng)滑輪的半徑，動(dòng)力臂發(fā)生改變且小于動(dòng)滑輪直徑，阻力與阻力臂不變，不再滿足F=12［思考］實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與理論分析有偏差，分析誤差產(chǎn)生的原因。［提示］繩子與滑輪間有摩擦、動(dòng)滑輪自身的重力。探究點(diǎn)3滑輪組［閱讀課本］P266~267“滑輪組”［思考］觀察圖11?22，你認(rèn)為滑輪組的組裝是怎樣的？［提示］定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起組成的裝置叫做滑輪組。［思考］滑輪組中繩子的兩端有什么特點(diǎn)？［提示］繩子的一端固定，稱為固定端；另一端可以自由拉動(dòng)，稱為自由端。［思考］觀察圖11?22，試著分析該滑輪組的組裝特點(diǎn)。［提示］由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成。繩子的固定端系在定滑輪上，自由端拉力的方向向下。［思考］同樣一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組，還有其他的組裝方式嗎？［提示］可以把繩子的固定端系在動(dòng)滑輪上，自由端拉力的方向向上，如圖所示。［思考］比較這兩種組裝方式，它們各有幾股繩子拉住動(dòng)滑輪？［提示］第一種方法有2股繩子拉住動(dòng)滑輪，第二種方法有3股繩子拉住動(dòng)滑輪。［思考］實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，分別測(cè)出不同情況下拉力F和物體的重力G，你能得出什么結(jié)論？［提示］當(dāng)有2股繩子拉住動(dòng)滑輪時(shí)，拉力F=12G；當(dāng)有3股繩子拉住動(dòng)滑輪時(shí)，拉力F=13［思考］比較第一種方法和第二種方法，它們都能改變力的方向嗎？［提示］第一種方法中，繩子的自由端通過(guò)定滑輪，可以改變力的方向；第二種方法中，繩子的自由端通過(guò)動(dòng)滑輪，不能改變力的方向。［思考］如果增加滑輪的個(gè)數(shù)和繩子的股數(shù)，再次組裝滑輪組，你認(rèn)為拉力F與物重G之間會(huì)有怎樣的關(guān)系？［提示］拉力F、物重G和繩子股數(shù)n的關(guān)系為F=1nG［思考］若動(dòng)滑輪的重力不能忽略，那么拉力F、物重G物、動(dòng)滑輪重G動(dòng)和繩子股數(shù)n之間會(huì)有什么關(guān)系呢？［提示］拉力F、物重G物、動(dòng)滑輪重G動(dòng)和繩子股數(shù)n的關(guān)系為F=1n（G物+G動(dòng)［思考］滑輪在日常生活中有哪些應(yīng)用？［提示］起重機(jī)、電梯、吊車等。三、板書設(shè)計(jì)第二節(jié)滑輪及其應(yīng)用1.定滑輪及其特點(diǎn)2.動(dòng)滑輪及其特點(diǎn)3.滑輪組（1）特點(diǎn)（2）滑輪組的組裝（3）