八年級物理下冊-第2課時(shí) 滑輪組和其他簡單機(jī)械（教學(xué)設(shè)計(jì)）

第2節(jié)滑輪第2課時(shí)滑輪組和其他簡潔機(jī)械【教學(xué)目標(biāo)】一、學(xué)問與技能1．知道滑輪組的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用，會依據(jù)要求使用和組裝滑輪組.2．了解其他簡潔機(jī)械如輪軸和斜面的工作原理和使用方法.二、過程與方法經(jīng)歷組裝滑輪組的過程，學(xué)會按要求組裝滑輪組.三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.關(guān)心生活、生產(chǎn)中有關(guān)滑輪組、斜面和輪軸的實(shí)際使用.2.具有對現(xiàn)實(shí)生活中簡潔機(jī)械的應(yīng)用是否合理進(jìn)行評價(jià)的意識.3.通過了解簡潔機(jī)械的應(yīng)用，初步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)對人類社會進(jìn)展的作用.【教學(xué)重點(diǎn)】探究滑輪組的特點(diǎn)，會按要求組裝.【教學(xué)難點(diǎn)】了解輪軸和斜面的工作原理.【教具預(yù)備】多媒體課件、定滑輪、動滑輪、鉤碼、細(xì)繩、彈簧測力計(jì)、扳手、水龍頭、長木板等.【教學(xué)課時(shí)】1課時(shí)【鞏固復(fù)習(xí)】老師引導(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)生對學(xué)問的鞏固.【新課引入】師現(xiàn)實(shí)生活中我們除了應(yīng)用定滑輪和動滑輪，還使用了其他簡潔機(jī)械，如我們可以將動滑輪和定滑輪組裝起來，形成一種新的簡潔機(jī)械，并研究它的特點(diǎn)和組裝方式，請同學(xué)們說說生活中你還見過哪些簡潔機(jī)械.生：扳手、水龍頭等.老師提示：其實(shí)我們生活中還有許多常見的簡潔機(jī)械，比如汽車在蜿蜒回旋的公路上行駛到山頂便是利用了斜面這種簡潔機(jī)械；而汽車使用方向盤轉(zhuǎn)變方向、開門時(shí)使用門把手將門打開便是利用了輪軸這種簡潔機(jī)械.下面我們就一起來探究滑輪組、斜面、輪軸這三種簡潔機(jī)械吧.【進(jìn)行新課】學(xué)問點(diǎn)1滑輪組師我們知道使用定滑輪可以轉(zhuǎn)變力的方向，使用動滑輪可以省力，那能否把二者的優(yōu)點(diǎn)都利用起來，組合在一起構(gòu)成一個(gè)新機(jī)械呢？生討論、交流.師請同學(xué)們按你們的設(shè)想，將剛才的一個(gè)定滑輪、一個(gè)動滑輪組合起來，看哪一組做的又好又快，并且進(jìn)行試驗(yàn)，來驗(yàn)證是否既省力，又可以轉(zhuǎn)變力的方向.學(xué)生分組試驗(yàn)進(jìn)行探究，老師巡視指導(dǎo).學(xué)生完成試驗(yàn)，交流試驗(yàn)結(jié)論.師像這樣把定滑輪和動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？請大家分組進(jìn)行試驗(yàn)探究，找出其關(guān)系.老師參與試驗(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，然后請一名學(xué)生上臺用甲、乙兩個(gè)滑輪組將同一個(gè)鉤碼提起來.要求學(xué)生留意觀察、記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)，并說說甲、乙兩個(gè)滑輪組中動滑輪的繞線方法有何不同.師兩次示數(shù)不同的緣由是什么？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.老師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)數(shù)繩子段數(shù)的方法：數(shù)繞在動滑輪上和固定在動滑輪上的繩子段數(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)際情況中動滑輪的重力不能忽略，所以在試驗(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.老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，推斷滑輪組的省力情況.（讓學(xué)生體會相同數(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.）老師讓學(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：奇動偶定（繩子的固定端在動滑輪上，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)出繩子自由端拉力移動距離s和物體移動距離h之間的關(guān)系：s=nh.老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.也可以依據(jù)繩子自由端移動距離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)，依據(jù)每個(gè)動滑輪有2段繩子承擔(dān)，則動滑輪個(gè)數(shù)為n/2，定滑輪個(gè)數(shù)為，即比動滑輪少1個(gè)，若要轉(zhuǎn)變力的方向，則需要再加一個(gè)定滑輪，這時(shí)動滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等.當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，如不需要轉(zhuǎn)變力的方向，則動滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等，均為；若要轉(zhuǎn)變力的方向，則需要再加1個(gè)定滑輪，即動滑輪個(gè)數(shù)為，定滑輪個(gè)數(shù)為.滑輪組中動滑輪和定滑輪的個(gè)數(shù)可按“一動配確定，偶數(shù)減確定，變向加確定”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)在動滑輪上.即按“奇動偶定”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，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；圖乙是動滑輪，省一半的力，故拉力F乙＝1/2f；圖丙由確定滑輪和一個(gè)動滑輪組成，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，這就必需對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)，其簡化原理圖如圖所示.實(shí)際測量得到每個(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）請指出圖中的動滑輪、定滑輪；（2）每個(gè)水泥塊的重力是多少？（3）滑輪組對高壓線的拉力是多大？解：(1)圖中C是動滑輪，A、B是定滑輪.（2）每個(gè)水泥塊質(zhì)量m1=ρV=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)水泥塊對鋼絲繩的拉力為F1=20G1=20×390N=7.8×103N.由圖可知，動滑輪由3段繩子承擔(dān)，所以滑輪組對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)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)勁，沒有一種機(jī)械既省力又省距離.學(xué)問點(diǎn)2輪軸和斜面1.輪軸師同學(xué)們通過閱讀教材P83頁《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)動的簡潔機(jī)械叫輪軸.生2：輪軸上中間靠近轉(zhuǎn)動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.老師引導(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是動力，作用在軸上的力F2為阻力，輪半徑為R，軸半徑為r，由杠桿平衡條件可知F1R=F2r，R＞r，F(xiàn)1＜F2，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)動的簡潔機(jī)械，實(shí)質(zhì)是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿，使用輪軸可以省力.留意：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)用也有許多，你發(fā)覺四周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：卷揚(yáng)機(jī)的搖桿也是輪軸.2.斜面師了解了輪軸，再來討論斜面為什么也是簡潔機(jī)械，這種簡潔機(jī)械對我們有什么用呢？請同學(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頁圖12-2-6的模擬試驗(yàn)做一做.（學(xué)生操作、討論，然后交流）生1：使用斜面看起來是費(fèi)了距離，但是省了力，假如從山下直通山頂需要很大的力，不簡潔爬下去，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潔機(jī)械.留意：斜面長是斜面高度的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，期望同學(xué)們留心觀察，做生活的有心人.例題3人們在生產(chǎn)勞動的過程中表現(xiàn)出了非凡的制造性和聰慧才智.如圖甲是使用扳手?jǐn)Q螺母，它其實(shí)是一個(gè)_____，當(dāng)作用在手柄上的力為F1時(shí)，則擰開螺母的力F2_____F1（選填“＞”、“＝”或“＜”）.如圖乙是工人師傅將貨物搬運(yùn)到車上的情形，工人師傅這么做利用的科學(xué)學(xué)問是_______________________.解析：圖甲中的扳手可以看成是一個(gè)輪軸，當(dāng)動力作用在輪上時(shí)可以省力，即在手柄處用一個(gè)較小的力可以在螺母處產(chǎn)生一個(gè)較大的力.圖乙中的裝置是一個(gè)斜面，使用它可以省力.答案：輪軸＞斜面省力【老師結(jié)束語】通過這節(jié)課，我們共同學(xué)習(xí)了滑輪組的特點(diǎn)和組裝；了解了輪軸和斜面的工作原理和使用方法；我們還知道省力的機(jī)械就必定費(fèi)距離，省距離的機(jī)械必定費(fèi)勁，沒有一種機(jī)械既省力又省距離.總之，使用機(jī)械給我們的生活、生產(chǎn)帶來了便利.好，感謝大家！課后作業(yè)完成本課時(shí)對應(yīng)練習(xí).1.老師在教學(xué)過程中始終記住，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，尤其是在進(jìn)行探究試驗(yàn)教學(xué)中，老師要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，合理適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生，做到既要避開放羊式課堂，又要使每個(gè)學(xué)生參與教學(xué)中，動手探究，感受到自己在探究中求得學(xué)問，嘗到學(xué)習(xí)勝利的喜悅，體會到學(xué)習(xí)的輕松、歡樂.總之，老師要想熟練地駕馭課堂教學(xué)非一日之功，要常常不斷地積累和錘煉.2．對于閱讀材料的教學(xué)把握，我認(rèn)為應(yīng)在完成本節(jié)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容并且時(shí)間充裕的條件下，老師才適當(dāng)進(jìn)行教學(xué)，通常還是留給學(xué)生課后自學(xué)處理.1.滑輪