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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、教學目標：
知識與技能
�、胖朗裁词嵌ɑ喓蛣踊喖捌涮攸c，能根據(jù)杠桿平衡的條件對滑輪進行理論分析。
⑵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
⑶通過實驗觀察和理論分析，探究兩種滑輪的作用和實質(zhì)，培養(yǎng)學生的觀察能力和理論分析能力。
情感態(tài)度與價值觀
�、韧ㄟ^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(fā)展的作用，樹立學好科學文化知識為社會服務的觀念。
2、教材說明
本節(jié)主要內(nèi)容有：認識動滑輪和定滑輪的結構特點，探究動滑輪和定滑輪的作用，了解滑輪組工作時拉力與物重的關系，學習組裝簡單的滑輪組。
本節(jié)知識具有承上啟下的作用：滑輪是繼上一節(jié)“杠桿”之后學生學習的又一種重要的簡單機械，滑輪實質(zhì)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(jié)的編寫思路：教材首先從實物引入，通過活動1讓學生認識滑輪、利用滑輪、區(qū)分滑輪；然后通過活動2，讓學生探究使用定滑輪和動滑輪的好處，并從理論上分析滑輪的實質(zhì)；然后指出如果把定滑輪和動滑輪組合起來使用，就可以既省力又方便，接著通過活動3研究使用滑輪組時拉力與物重的關系；最后利用信息瀏覽介紹了另一種常見的簡單機械——輪軸，來拓寬學生的知識面。整節(jié)教材將一個個的學生活動串在一起，讓學生在活動中動手操作，親自觀察，動腦分析，主動獲取知識，充分調(diào)動了學生的主觀能動性。
本節(jié)教學重點：定滑輪、動滑輪和滑輪組在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應用，又是進一步學習功、機械效率等知識的基礎，所以探究定滑輪、動滑輪和滑輪組的作用是本節(jié)的重點。
本節(jié)教學難點：把滑輪看作是變形的杠桿，對學生來說比較抽象，尤其是確定動滑輪的支點，學生不容易想象；根據(jù)滑輪組的組裝情況，判斷繩子的股數(shù)，學生容易把握不準。所以滑輪的實質(zhì)（尤其是動滑輪）和判定滑輪組的省力情況是本節(jié)的難點。
3、教學建議
本節(jié)課實驗器材比較簡單，知識的難度也不大，教師一定要讓學生親身實踐，讓他們通過實驗探究，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，老師當好組織者、引導者。
關于課題的引入，教材采用的方法是，描述一個情景：工人在工廠里用手通過滑輪就把幾噸重的機器緩緩拉起來了（最好用多媒體或視頻展示此情景）。首先給學生一種震撼，原來這個小輪子竟然能起這么大的作用！極大地激發(fā)了學生的求知欲。
也可以利用科學漫畫引入，展示一組圖片（如圖6-33所示）。讓學生觀察并思考：（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）結果鬧出什么笑話？這幅漫畫說明什么道理？學生議論后，發(fā)表見解，教師歸納。
也可以利用升旗儀式創(chuàng)設情景，提問引入。師：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（如圖6-34所示）。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(zhì)嗎？你還能舉出它在其他方面的應用嗎？
動滑輪和定滑輪
“活動1”的目的有三個：一是認識滑輪的結構；二是嘗試利用滑輪提起重物，鍛煉學生的動手操作能力；三是學會區(qū)分兩類滑輪。
觀察滑輪時，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(zhuǎn)動的？在設計實驗方案時，有些學生可能不會纏繞繩子，可以啟發(fā)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。
教學中，可以讓學生以2－4人為一組進行活動。當學生用自己設計的方案（定滑輪和動滑輪）將鉤碼提起時，他們一定會體驗到成功的樂趣，并激發(fā)他們繼續(xù)探究的積極性。這時要提醒學生注意觀察和比較兩種滑輪的不同點，由此得出什么是動滑輪和定滑輪。
探究兩類滑輪的作用
根據(jù)前面的“活動1”，很自然地引導學生提出問題：用定滑輪和動滑輪提起同一個物體，所用的拉力是否相同？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(fā)彈簧測力計，進行活動2。
“活動2” 的目的有兩個：活動A探究使用定滑輪和動滑輪的好處，活動B從理論上分析定滑輪和動滑輪的的實質(zhì)。
活動A可讓學生先設計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格（如下表），然后按照教材上的步驟去操作。并畫出圖中三種方向的拉力示意圖。
實驗次數(shù) 鉤碼的重力G/N 彈簧測力計的拉力F/N
1
2
3
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(shù)據(jù)。
通過對數(shù)據(jù)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(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(zhì)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(jù)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6-35），并使裝置保持靜止。觀察兩個彈簧測力計的示數(shù)，并比較彈簧測力計的示數(shù)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C“使用滑輪時的理論分析”，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轉(zhuǎn)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（參照圖6-36），讓學生邊觀察動畫，邊操作實物轉(zhuǎn)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(jù)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(zhì)是個變形的等臂杠桿，不能省力。然后請學生根據(jù)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（參照圖6-37），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(zhuǎn)動，所以O點就是動滑輪的支點。可以向?qū)W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(jù)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(fā)學生討論：探究實驗的數(shù)據(jù)與理論分析有些偏差，原因是什么？（由于摩擦及動滑輪的自身重力的影響。）
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3”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?qū)W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(fā)揮想象力，大膽、科學地設計，實在設計不出來的話，可以參考教材圖6－57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(shù)據(jù)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(shù)。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(shù)據(jù)和吊起動滑輪的繩子的股數(shù)，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(jù)班級的實際情況，還可以提出如下問題，引導學生思考、討論。
�、偻ㄟ^觀察，你認為滑輪組省力的多少取決于什么？
�、谌舨挥嬆Σ恋紤]動滑輪重，則拉力與物重、動滑輪的重之間有什么關系？
�、塾^察如圖6-38所示的情景，你認為這可能嗎？理由是什么？
學完這部分內(nèi)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(zhì)
特點
在本節(jié)教學內(nèi)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。
4．教學評價
●課堂測評
1．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6-39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：________________________________________。
2．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)。
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。
5．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
6．如圖6-43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
7．如圖6-44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。
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動，此時彈簧測力計的讀數(shù)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(nèi)移動的距離是多少？
【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
●“自我評價與作業(yè)”指導
1．C 因為L1＞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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