滑輪教學(xué)設(shè)計(jì)

1、 滑輪教學(xué)設(shè)計(jì) 一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1能識(shí)別定滑輪和動(dòng)滑輪，了解定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。2能根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的滑輪解決實(shí)際問題。3會(huì)安裝滑輪組，并能根據(jù)安裝情況分析施加的拉力與物重的關(guān)系。（二）過程與方法1經(jīng)歷探究定滑輪和動(dòng)滑輪工作特點(diǎn)的過程，進(jìn)一步掌握用觀察和對(duì)比來(lái)研究問題的方法。2經(jīng)歷組裝滑輪組的過程，學(xué)會(huì)按要求組裝滑輪組的方法。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1對(duì)實(shí)際中的滑輪的工作特點(diǎn)具有好奇心，關(guān)心生活、生產(chǎn)中有關(guān)滑輪的實(shí)際應(yīng)用。2具有對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中簡(jiǎn)單機(jī)械的應(yīng)用是否合理進(jìn)行評(píng)價(jià)的意識(shí)，具有利用簡(jiǎn)單機(jī)械改善勞動(dòng)條件的愿望。3通過了解簡(jiǎn)單機(jī)械的應(yīng)用，初步認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的作用。二

2、、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：研究定滑輪、動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。難點(diǎn)：判斷滑輪組的省力情況，會(huì)根據(jù)實(shí)際要求組裝簡(jiǎn)單的滑輪組?！眷柟虖?fù)習(xí)】教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時(shí)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固.【新課引入】師 同學(xué)們，我們?cè)谇懊鎸W(xué)習(xí)了杠桿，知道了杠桿的分類和特點(diǎn).現(xiàn)實(shí)生活中我們還應(yīng)用了其他簡(jiǎn)單機(jī)械.如我們每周一升國(guó)旗，升旗手用力向下拉繩子，我們會(huì)看到國(guó)旗緩緩上升；工人在動(dòng)滑輪的幫助下，居然用50N的力提起重95N的物體，你知道這些是應(yīng)用了什么嗎？生思考、討論.教師對(duì)學(xué)生的回答先不急于解答.師 你們知道定滑輪和動(dòng)滑輪有什么特點(diǎn)嗎？它們是如何工作的呢？我們學(xué)習(xí)了本課知識(shí)后，你就會(huì)明白了.【進(jìn)行新課

3、】 認(rèn)識(shí)定滑輪和動(dòng)滑輪師 好，請(qǐng)大家先看教材P81頁(yè)圖12.2-1漫畫，并提出問題：為什么大人能將重物吊到二樓，孩子卻被重物吊了起來(lái)？生思考、發(fā)表看法.教師展示一架定滑輪、動(dòng)滑輪裝置，并利用它們分別提起鉤碼，對(duì)滑輪的構(gòu)造簡(jiǎn)單介紹.引導(dǎo)學(xué)生注意觀察它們?cè)诠ぷ鬟^程中有什么不同？生：定滑輪工作時(shí)，軸不動(dòng)，輪轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)滑輪工作時(shí)，軸隨著物體一起上或下運(yùn)動(dòng).師 回答正確.好，下面請(qǐng)大家分組探究定滑輪、動(dòng)滑輪的特點(diǎn).學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究（可參照教材P82頁(yè)實(shí)驗(yàn)）.教師參與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，這樣便于降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)難度.設(shè)計(jì)表格（供參考）學(xué)生記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，得出結(jié)論.教師用多媒體播放課件“定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)”

4、，并講解.定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)（多媒體課件）（1）定滑輪是一個(gè)等臂杠桿.圖甲中所示定滑輪兩邊的力與輪相切，中心軸為杠桿的支點(diǎn)，輪的直徑可以看做是一根硬棒，動(dòng)力和阻力作用在直徑的兩端，動(dòng)力臂等于阻力臂.注意：用定滑輪提升重物時(shí)，動(dòng)力移動(dòng)的距離等于重物升高的高度.（2）動(dòng)滑輪是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿.如圖乙所示，動(dòng)滑輪由于一邊懸于固定點(diǎn)，重物的重力作用線通過滑輪中心軸，滑輪的“支點(diǎn)”位于固定邊與輪相切的地方.過“支點(diǎn)”的輪的直徑相當(dāng)于杠桿，重物的重力為作用在杠桿上的阻力，人施加的力為動(dòng)力，因此動(dòng)力臂是直徑，阻力臂是半徑，動(dòng)力臂是阻力臂的二倍.板書：定滑輪定義：使用時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪實(shí)

5、質(zhì)：等臂杠桿特點(diǎn)：不能省力，但可以改變動(dòng)力的方向動(dòng)滑輪定義：工作時(shí)，軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿特點(diǎn)：能省力，但要多移動(dòng)距離師 請(qǐng)同學(xué)結(jié)合剛才探究的結(jié)論，聯(lián)系實(shí)際事例，說說在什么情況下使用定滑輪？什么情況下使用動(dòng)滑輪？學(xué)生回答：需要改變用力的方向時(shí)，使用定滑輪，如站在地面上升旗的裝置.需要省力，用較小的力提起較重的物體時(shí)，使用動(dòng)滑輪，如建筑工地上吊起建筑材料的裝置.例題1 （用多媒體展示）一輛汽車不小心陷進(jìn)了泥潭中，按如圖所示的甲、乙兩種方法安裝滑輪，均可將汽車從泥潭中拉出.如果汽車的動(dòng)力比阻力小800N，則甲圖中人拉動(dòng)汽車的拉力至少為_N，乙圖中人拉動(dòng)汽車的拉力至少為

6、_N，其中比較省力的是_圖.（繩與滑輪間的摩擦不計(jì)）解析：圖甲是定滑輪，圖乙是動(dòng)滑輪.由于定滑輪不省力，動(dòng)滑輪省力.根據(jù)題目的已知條件，必須給汽車提供至少800N的拉力，因此，如果利用甲圖，則人必須至少施加800N的力才能把汽車拖出泥潭.如果使用乙圖，人只需提供400N的拉力即可拖出汽車.由此可見，乙圖更省力.答案：800 400 乙 定滑輪和動(dòng)滑輪的綜合運(yùn)用教師引導(dǎo)學(xué)生思考：定滑輪可以任意改變力的方向；那么動(dòng)滑輪是否能在任何時(shí)候都可以省一半的力？學(xué)生猜想：這是肯定的，因?yàn)閯?dòng)滑輪是動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿.教師出示以下例題，幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤觀點(diǎn).例題2 (用多媒體展示)如圖所示，某同學(xué)用重為1

7、0N的動(dòng)滑輪勻速提升重為50N的物體.不計(jì)摩擦，則該同學(xué)所用拉力F的可能值是（ ）A.20N B.25N C.30N D.35N解析：利用動(dòng)滑輪提升物體時(shí)能省一半的力是有條件的，那就是自由端拉力的方向應(yīng)與阻力方向相反，且在一條直線上，從圖示裝置看， 力F的大小要大于動(dòng)滑輪與重物總重的一半，答案為D.答案：D知識(shí)點(diǎn)3 滑輪組師 我們知道使用定滑輪可以改變力的方向，使用動(dòng)滑輪可以省力，那能否把二者的優(yōu)點(diǎn)都利用起來(lái)，組合在一起構(gòu)成一個(gè)新機(jī)械呢？生討論、交流.師 請(qǐng)同學(xué)們按你們的設(shè)想，將剛才的一個(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪組合起來(lái)，看哪一組做的又好又快，并且進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證是否既省力，又可以改變力的方向.學(xué)生

8、分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，教師巡視指導(dǎo).學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，交流實(shí)驗(yàn)結(jié)論.師 像這樣把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起就是滑輪組，當(dāng)用滑輪組提升重物時(shí)拉力與物重之間有何關(guān)系？請(qǐng)大家分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，找出其關(guān)系.教師參與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并在黑板上畫出甲、乙兩組不同的滑輪組，并演示組裝，然后請(qǐng)一名學(xué)生上臺(tái)用甲、乙兩個(gè)滑輪組將同一個(gè)鉤碼提起來(lái).要求學(xué)生注意觀察、記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并說說甲、乙兩個(gè)滑輪組中動(dòng)滑輪的繞線方法有何不同.師 兩次示數(shù)不同的原因是什么？學(xué)生觀察、討論后回答：承擔(dān)鉤碼的繩子段數(shù)不同.師 你能數(shù)出有幾段繩子吊著鉤碼嗎？學(xué)生觀察、討論后進(jìn)行回答：甲有2段，乙有3段.教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)數(shù)繩子段數(shù)的方法：數(shù)

9、繞在動(dòng)滑輪上和固定在動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù).有幾段繩子吊著物體，拉力就是鉤碼重的幾分之一.但是在實(shí)際情況中動(dòng)滑輪的重力不能忽略，所以在實(shí)驗(yàn)中得出的拉力并不是鉤碼重的幾分之一，而是稍大于這個(gè)值.教師在黑板上畫出股數(shù)分別是2、3、4、5的滑輪組的繞法圖，如圖所示，讓學(xué)生數(shù)數(shù)是幾段繩子吊著物體，判斷滑輪組的省力情況.（讓學(xué)生體會(huì)相同數(shù)目的滑輪采用不同的繞線方式，承擔(dān)重物的繩子段數(shù)不同，導(dǎo)致省力多少不同.）教師讓學(xué)生觀察四個(gè)不同的繞法圖，引導(dǎo)學(xué)生找出其中的規(guī)律，得出關(guān)于繩子繞法的結(jié)論：奇動(dòng)偶定（繩子的固定端在動(dòng)滑輪上，則為奇數(shù)段繩子；繩子的固定端在定滑輪上，則為偶數(shù)段繩子），并且進(jìn)一步總結(jié)出繩子自由端拉力

10、移動(dòng)距離s和物體移動(dòng)距離h之間的關(guān)系：s=nh.教師用多媒體播放課件“滑輪組的組裝”，并講解.滑輪組的組裝（多媒體課件）組裝滑輪組需要解決三個(gè)方面的問題：（1）確定承擔(dān)物重的繩子段數(shù).由滑輪組的省力情況或，可得承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，n應(yīng)取整數(shù)，且要采用進(jìn)位法.也可以根據(jù)繩子自由端移動(dòng)距離s與物體上升高度h之間的關(guān)系確定，即.（2）確定滑輪個(gè)數(shù).當(dāng)承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，按照每個(gè)動(dòng)滑輪有2段繩子承擔(dān)，則動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)為n/2，定滑輪個(gè)數(shù)為，即比動(dòng)滑輪少1個(gè)，若要改變力的方向，則需要再加一個(gè)定滑輪，這時(shí)動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等.當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，如不需要改變力的方向，則動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等，均為；若要

11、改變力的方向，則需要再加1個(gè)定滑輪，即動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)為，定滑輪個(gè)數(shù)為.滑輪組中動(dòng)滑輪和定滑輪的個(gè)數(shù)可按“一動(dòng)配一定，偶數(shù)減一定，變向加一定”的方法確定.（3）確定繩子的起點(diǎn).當(dāng)承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起點(diǎn)在定滑輪上；當(dāng)承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起點(diǎn)在動(dòng)滑輪上.即按“奇動(dòng)偶定”的方法確定.例題1（用多媒體展示）同一物體沿相同水平地面做勻速移動(dòng)，如圖所示，拉力分別為F甲、F乙、F丙，不計(jì)滑輪與輕繩間的摩擦，比較它們的大小，則（）A.F甲F乙F丙B.F甲F乙F丙C.F甲F乙F丙D.F甲F乙F丙解析：甲圖為一個(gè)定滑輪，因?yàn)槎ɑ啿皇×?，故拉力大小等于阻力f，即F甲f；圖乙是動(dòng)滑輪，省

12、一半的力，故拉力F乙1/2f；圖丙由一定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成，有三段繩子承擔(dān)，故拉力F丙1/3f.綜上所述，符合題意的是B項(xiàng).答案：B例題2 (用多媒體展示)電氣化鐵路的高壓輸電線，無(wú)論嚴(yán)冬還是盛夏都要繃直，才能使高壓線與列車的電極接觸良好，這就必須對(duì)高壓線施加恒定的拉力.為此，工程師設(shè)計(jì)了如圖所示的恒定拉力系統(tǒng)，其簡(jiǎn)化原理圖如圖所示.實(shí)際測(cè)量得到每個(gè)水泥塊的體積為1.5×10-2m3，共懸掛20個(gè)水泥塊.已知水泥塊的密度為2.6×103kg/m3，g取10N/kg.（1）請(qǐng)指出圖中的動(dòng)滑輪、定滑輪；（2）每個(gè)水泥塊的重力是多少？（3）滑輪組對(duì)高壓線的拉力是多大？解：(1)

13、圖中C是動(dòng)滑輪，A、B是定滑輪.（2）每個(gè)水泥塊質(zhì)量m1=V=2.6×103kg/m3×1.5×10-2m3=39kg.每個(gè)水泥塊的重量為G1=m1g=39kg×10N/kg=390N.(3)水泥塊對(duì)鋼絲繩的拉力為F1=20G1=20×390N=7.8×103N.由圖可知，動(dòng)滑輪由3段繩子承擔(dān)，所以滑輪組對(duì)高壓輸電線的拉力為F2=3F1=3×7.8×103N=2.34×104N.師 我們通過學(xué)習(xí)杠桿，知道有的杠桿省力，有的杠桿省距離，定滑輪不省力，動(dòng)滑輪省一半的力，但要費(fèi)二倍的距離.大家思考，有沒有一種機(jī)

14、械既省力，又省距離呢？生思考、交流、討論：省力的機(jī)械就必定費(fèi)距離，省距離的機(jī)械必定費(fèi)力，沒有一種機(jī)械既省力又省距離.知識(shí)點(diǎn)4 輪軸和斜面1.輪軸師 同學(xué)們通過閱讀教材P83頁(yè)科學(xué)世界及圖12.2-5中實(shí)例，歸納它們的共同特征，總結(jié)出輪軸的概念.生1：由一個(gè)軸和一個(gè)大輪組成，并能繞共同的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)械叫輪軸.生2：輪軸上中間靠近轉(zhuǎn)動(dòng)軸線半徑較小的是軸，離軸線較遠(yuǎn)半徑較大的是輪.生3：動(dòng)力一般是作用在輪上，阻力作用在軸上，因此，輪軸是省力機(jī)械.教師引導(dǎo)學(xué)生分析：輪軸也相當(dāng)于一個(gè)杠桿.（如圖）輪和軸的中心O點(diǎn)是支點(diǎn)，作用在輪上的力F1是動(dòng)力，作用在軸上的力F2為阻力，輪半徑為R，軸半徑為r，由杠

15、桿平衡條件可知F1R=F2r，Rr，F(xiàn)1F2，所以輪軸省力.板書：輪軸：由一個(gè)軸和一個(gè)大輪組成能繞共同的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)械，實(shí)質(zhì)是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，使用輪軸可以省力.注意：輪軸使用時(shí)，當(dāng)輪半徑是軸半徑的n倍時(shí)，在不計(jì)摩擦情況下，作用在輪上的力的大小為作用在軸上的力的大小的n分之一.師 輪軸在生活中的應(yīng)用也有很多，你發(fā)現(xiàn)周圍還有哪些物體是輪軸？生1：用螺絲刀擰螺絲時(shí)，手抓的木柄較粗的部分是輪，金屬桿部分較細(xì)的是軸，因此螺絲刀擰螺絲是輪軸.生2：拖拉機(jī)或汽車用人工發(fā)動(dòng)時(shí)使用的搖把也是一個(gè)輪軸.生3：電視中見過以前農(nóng)村常用的轆轤也是輪軸.生4：卷?yè)P(yáng)機(jī)的搖桿也是輪軸.2.斜面師 了解了輪軸，再來(lái)討論斜面為什么也是簡(jiǎn)單機(jī)械，這種簡(jiǎn)單機(jī)械對(duì)我們有什么用呢？請(qǐng)同學(xué)們想想騎自行車上坡直線行駛和彎曲行駛時(shí)的情景，然后按教材P84頁(yè)圖12-2-6的模擬實(shí)驗(yàn)做一做.（學(xué)生操作、討論，然后交流）生1：使用斜面看起來(lái)是費(fèi)了距離，但是省了力，如果從山下直通山頂需要很大的力，不容易爬下去，而沿著彎彎曲曲的盤山公路行走就可以用較小的力爬上山頂.生2：我們常見的螺絲釘就可以認(rèn)為是一種斜面.板書：斜面：是一個(gè)費(fèi)了距離但能省力的簡(jiǎn)單機(jī)械.注意：斜面長(zhǎng)是斜面高度的n倍時(shí)，在不計(jì)摩擦的情況下，所用的推力為物重的n分之一.師 斜面在生活和生產(chǎn)中也有許多的應(yīng)用