滑轮教学设计

一、教学目标
(一)知识储备点
1 认识定滑轮和动滑轮的本质及其作用。
2 知道简单机械的一些应用。
3 知道轮轴和斜面也能省力。
(二)能力培养点
1 通过观察和实验，了解定滑轮和动滑轮的结构，培养学生的观察能力。
2 通过探究，了解定滑轮和动滑轮的特点，培养学生探究物理规律的能力。
(三)情感体验点
1 多姿多彩的简单机械激发学生学习的兴趣，使学生乐于探索物理学原理。
2 通过讨论交流、实验探究，增强学生之间的协作意识和团结精神。
3 通过了解简单机械的广泛应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用。
二、教学设想
1 重点、难点、疑点
定滑轮、动滑轮的本质及其作用是重点。滑轮组的装配及省力情况是难点。斜面可以省力是疑点。
2 课型及基本教学思路
本节课内容为新授课。采用以直观式为主的综合启发式教学，渗透探究式的学习方法。
三、教具学具
滑轮、细线、钩码、铁架台、弹簧测力计、长木板、长方体木块。
四、课时安排
1课时。
五、教学步骤
(一)教学流程
1．情境导入
上一节课我们学习了杠杆，认识到了杠杆在日常生活中的一些应用，其实在日常生产、生活中还有其他的一些机械对我们还有帮助。如升旗时，我们站在地面上就能把五星红旗升到高高的旗杆上，这里就应用到了滑轮，今天我们一起讨论“滑轮”(板书)。
2．课前热身
到建筑工地上去观察大吊塔的工作，组织学生热烈讨论，那么笨重的水泥板等重物怎么一下子就吊起来的呢？
3．解读探究
(1)整体感知
在研究定滑轮、动滑轮的作用、原理时，应从理论和实验两个方面进行：首先，通过实验和观察，分析定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用，这是研究问题的主线。然后，将滑轮作为变形杠杆看待，应用杠杆的平衡条件来分析定滑轮、动滑轮的作用，其中动滑轮可以看成变形杠杆是教学的难点，应在教师的指导下，启发学生自己通过探索研究来解决。定滑轮、动滑轮的作用及滑轮组的省力情况应用探究的方法进行教与学。
(2)四边互动
互动1
教科书中图12.2-1所示的科学漫画说明什么科学道理？
明确 图中的滑轮是一个定滑轮，左图说的是一个瘦子，看到一个胖子正在用定滑轮把重物拉上去；中图表示胖子让瘦子替自己拉着重物，自己上楼去取重物；右图表示胖子到了楼上，看到瘦子没有拉住重物，反而被重物拉上去。这个故事是讽刺一个不懂得定滑轮作用的人在使用定滑轮时闹出的笑话。这则科学漫画可以激发学生的好奇心，想知道定滑轮到底有什么作用？带着这样的兴趣开始学习滑轮。
互动2
定滑轮的作用是什么？
明确 定滑轮实质上是一个等臂杠杆；理论和实验都证明了使用定滑轮不省力，但是能改变力的方向。这部分内容的学习，应先引导学生认识定滑轮的实质是等臂杠杆，再根据杠杆的平衡条件得出假设，然后由学生分组实验来检验这个假设，从而得出正确的结论，在论证所提出的假设时，教师要为学生自己分析、总结实验结果铺平道路。实验中应要求学生注意：(1)拉力的大小跟钩码所受的重力大小相等，而拉力的方向的钩码的运动方向并不相同；(2)为了减小实验中的误差，在弹簧测力计的称量限度内尽可能选用重的钩码，使弹簧测力计本身受到的重力和定滑轮的轮与轴之间的摩擦的影响相对减小。
互动3
动滑轮的作用是什么？
明确 动滑轮实质上是一个省力杠杆，动力臂是阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮可以省一半力。这部分内容的教学不必涉及动滑轮使用时支点随时间变化的问题，这个问题在初中不宜展开，若学生问到，可告诉他们支点是随时变化的，而我们这里研究的是某一时刻的情况。在探究动滑轮的省力情况时，要注意的是：(1)跨过动滑轮的两段绳子一定要平行(初中不要涉及两段绳不平行的情况)；(2)当钩码重远大于动滑轮重时，动滑轮的重力可忽略不计。因此，在实验时，在不超过弹簧测力计的称量限度的前提下，钩码应尽量重些，这样可以更方便地归纳出使用动滑轮的作用。
互动4
定滑轮和动滑轮可以组成滑轮组，滑轮组有什么作用？
明确 定滑轮和动滑轮组成滑轮组可以省力也可以改变力的方向，对于滑轮组的实验，学生第一次接触时，往往不易做好，建议以教师演示、学生观察为主进行。让学生将教师多次演示实验的数据填写在教科书的表格内，以便师生共同分析、归结总结出滑轮组省力的规律。学生在判断滑轮组“由几股绳子承担物重”时，往往会感到困惑，这里不妨做一个破坏性实验，即剪断其中一股，让学生观察所发生的现象。以加深印象，并明确其余几股绳都是承担重力的。至于手拉的那股绳如果直接由定滑轮拉出，所承担的重力已记入跨接定滑轮的另一端的绳重，不应重复考虑。在做滑轮组的演示实验中，常易出现弹簧测力计的示数偏大的情况，为此建议采取分步处理的方法来解决，即实验时适当增加钩码的数目，以便相对地减小动滑轮的自重和摩擦带来的影响；从而较顺利地得出正确的结论：绳子自由端移动的距离s是物体移动距离h的几倍，即s＝nh；绳子移动的速度v绳是物体移动速度v物的几倍，即v绳＝n·v物；绳子自由端的拉力F与动滑轮的重量G动和重物的重量G之间的数量关系为
(不计绳重和摩擦)。
互动5
日常生活中还有哪些简单机械？
明确 轮轴和斜面也是日常生活中常用的简单机械，螺丝钉和盘山公路也是斜面的变形。用扳子拧螺母时螺丝部分相当于轮，手柄部分相当于轴，自行车的车闸、车把、脚蹬子和飞轮等都是简单机械。利用斜面可以省力，斜面的坡度越小，越省力。找一块木板，用书把木板的一端垫高，木板就构成了一个斜面。把一个木块放在斜面底端，用测力计沿斜面拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力。用书把斜面加高，重新测出拉木块所需的拉力，就会发现，斜面越陡所需拉力就越大。
互动6
人类为了方便而使用简单机械的目的是什么？
明确 人类为了方便而使用了简单机械。如旗杆上端的定滑轮改变了力的方向，方便了升旗。不管使用何种简单机械，在省力的同时一定费了距离；在省距离的同时一定费了力。既省力又省距离的机械是不存在的。其中原因，我们将在今后的物理学中学到。
5．学习小结
(1)内容总结
这节课大家学习了一些杠杆以外的其他简单机械，如滑轮、滑轮组、轮轴和斜面等，主要学习了定滑轮、动滑轮的实质都是变形了的杠杆，初步研究了定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用。
(2)方法归纳
本课运用了以观察、实验操作为主的教学方法，运用了探究的学习方法。
(二)延伸拓展
1．链接生活
当把一个很重的物体搬运到高处去时，我们经常会看到工人师傅找来一块结实的木板，在地面和高处架一起一道斜坡充作“桥梁”，通过这座“桥梁”就能把物体比较容易地搬运到高处去了，你能解释清楚这样做的道理吗？
2．实践探索
(1)实践活动
用同一辆自行车爬上同一座高桥，第一次按直线爬上桥，第二次按“S”型路线爬上桥，比较哪一次要省力些？
(2)巩固练习
①如果所示，绳子能承受的最大拉力100 N，动滑轮重40 N，那么此滑轮组最多能吊起 260 N的重物。


②如图所示，物重G＝20 N，动滑轮自重不计时F＝ 40 N。若动滑轮重为10 N时，拉力F＝ 50 N。


③如图所示，在水平拉力F的作用下，重100 N的物体匀速前进了6 cm，此时弹簧测力计的示数为10 N，不计滑轮重及滑轮间的摩擦，则拉力F为 10 N，绳子自由端通过的距离为 0.18 m，物体所受的摩擦力为 30 N。


④如图所示，在两堵墙之间用一水平面上的P、Q两点用弹簧测力计和滑轮相连，不计摩擦和绳、滑轮、弹簧测力计的质量。若拉力F＝5 N，则P点处弹簧测力计的读数是 15 N，Q点处弹簧测力计的读数是 10 N。


⑤如图所示的装置中，物体B和动滑轮总重为10 N，且恰好匀速下滑。若用一个水平向左的力拉物体A，使其向左匀速运动，则这个拉力的大小为F＝ 10 N。


⑥如图所示，物体重量为G，在水平拉力F的作用下匀速前进，这时物体受到的摩擦力等于 2F 。


(三)板书设计
滑轮
一、定滑轮的实质和作用
1．实质：等臂杠杆
2．作用：改变力的方向
二、动滑轮的实质和作用
1．实质：省力杠杆
2．作用：省一半的力
三、滑轮组
1．
(不计绳重和摩擦)
2．s＝n v绳＝nv物