文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 滑轮教学设计

滑轮教学设计

第二节:滑轮及其应用(教学设计)

教学目标

知识与技能

1.认识定滑轮和动滑轮,理解定滑轮、动滑轮的作用。

2.会根据要求使用和组装滑轮组

过程与方法

1.通过观察和实验,得出定滑轮、动滑轮的工作特点;

2.通过自制教具以及杠杆的平衡条件,对定滑轮、动滑轮的工作特点进行分析,培养学生的分析观察能力,得出定滑轮是一种等臂杠杆、动滑轮是一种省力杠杆的变形;3.在对实例的分析和解释中进一步理解定滑轮、动滑轮的应用。

情感、态度和价值观

1.意识到定滑轮和动滑轮的不同作用,提高探究简单机械的兴趣;

2.运用学过的科学知识解释生活中的滑轮,进一步感受到生活和科学的关系;

教学重点和难点

重点:定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用及特点。

难点:1.定滑轮是一种等臂杠杆、动滑轮是一种省力杠杆的变形;

2.找动滑轮的支点。

教学过程

一.引入:

演示:杠杆提水的实验

在杠杆的一端施加一个向下的动力,发现杠杆已经碰地了,小桶还没有离开井口。

提问:该怎么办呢?

将杠杆向上移动,就能使杠杆继续转动,小桶就会继续被举高。(边讲边做)如果杠杆能够连续转动,小桶就可以被举得更高。(演示)

提问:杠杆要是连续转动起来的话,大家想象一下,会是怎样的情况呢?

操作:转动红色的等臂杠杆

现象:看到它形成了一个圆。

操作:用自制教具改装。

讲授:像这样改装好的装置就叫做滑轮,滑轮实际上就是杠杆的变形,它也是一种简单机械。在现代化生产中,人们使用的往往是复杂的机械,但复杂机械中的许多部件就是由杠杆、滑轮等简单机械组合起来的。今天我们就开始学习滑轮。

二.新课教学:

请学生观察:滑轮由哪些部分组成呢?(PPT出现一个滑轮)

学生:有轮子(轮子的边缘有什么特点呢?)

学生:有凹陷(我们把它称为槽。)

教师:轮子会不会转呢?(会)

教师:绕着什么转?(绕着圆心)

教师:也就是绕着通过圆心的轴转动。

教师:轴用框固定。

教师:框的上下还各有一个钩子。

引入定义:像这样能够绕轴转动的,边缘有槽的轮子就叫做滑轮。

板书:一、滑轮

1.定义:能够绕……

2.组成部分:轮轴框钩

滑轮画法:(用PPT)先画轮,再画轴,然后框,最后钩。

再请学生观察:这两个滑轮在构造有没有不同呢?(没有)

老师利用其中一个滑轮将这个重物举高:

1.把滑轮挂在铁架台上

2.在绳子的一端挂上重物

3.将绳子绕过滑轮

4.在绳子的另一端施加一个向下的拉力

思考:教师提供一套完全相同的器材,请学生用这个滑轮想出另一种方法,同样也把这个重物举高。

学生讨论:请同学你上来表演。

(学生操作过程中,滑轮会打翻,可以提示:先将重物挂在滑轮上)

(注意:举高后一定要将绳子的自由端固定好。)

总结:操作步骤:

1.将绳子的一端固定在铁架台上

2.把重物挂在滑轮的下方

3.将绳子穿过滑轮

4.在绳子的另一端施加一个向上的拉力,重物就被举高了

操作:教师同时利用这两个滑轮将重物举高。(操作:两边同时拉)

思考:这两个滑轮在构造上是相同的,大家认真观察,它们在工作过程中有什么不同呢?(一个滑轮会动,另一个不会动)哪一个不会动?(左边)教师在左边这个滑轮上贴一个小圆点,当向下拉绳子的时候,看看滑轮有没在动?

总结:可见,不能说是滑轮不动,而是滑轮的轴不动。

而右边这个滑轮的轴会随着物体的运动而运动。(PPT)

定义:把在工作过程中轴固定不动的滑轮叫定滑轮。

把在工作过程中轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。

板书: 3. 分类:定滑轮:轴固定不动

动滑轮:轴随物体一起运动

可见,定滑轮和动滑轮不是构造不同,也不是一个会动,一个不会动。

而是由在工作过程中轴会不会随着物体一起运动来区分的。

二、定滑轮的工作特点

1.利用定滑轮工作有什么好处呢?

分析:在没有利用定滑轮时,要将重物举高,力就要向上。(演示)

而用了定滑轮之后,力的方向可以向下。(边讲边演示)

总结:使用定滑轮的好处是:可以改变力的方向。

2.利用定滑轮工作能不能省力呢?

如果直接匀速向上(副板书:匀速)提起物体,需要多大的力?

测量: 拉力为多少牛?(2N) 那么物体的重力也就是2N。

即阻力为2N, 记为F2=G=2N (副板书)

而用了定滑轮之后,需要的拉力为多大呢?

测量:此时拉力为多少?(2.1N)这是动力,记为F1=5.2N (副板书)

分析:因为动力大于阻力,所以使用定滑轮不省力。

3.为什么使用定滑轮不能省力呢?这个问题如何分析?谁想出来了?(请同

学发言)

分析:刚才我们已经知道了滑轮实际上就是杠杆的变形,(出示教具)现在我们再把它变回杠杆进行分析。(将滑轮变回杠杆)

引导:大家观察一下,当提起重物时,支点在哪?(在轴上)

这是动力作用线,这是阻力作用线,(边讲边用手比划)

从支点到动力作用线的距离为动力臂;从支点到阻力作用线的距离为阻力

臂。(用手比划)

发现:动力臂等于半径,阻力臂也等于半径,即l1=l2。

也就是说定滑轮的实质是一个什么杠杆?(等臂杠杆)(再点PPT)

证明:当匀速举起重物时,杠杆处于平衡状态。

根据杠杆的平衡条件:F1×l1=F2×l2 因为l1= l2 所以F1 =F2

可是刚才我们测出F1=2.1,F2=2N;为什么实际过程中F1略大于F2呢?

分析:因为轮在绕着轴转动时,轴与轮之间会产生摩擦,同时绳子与槽之间也有摩擦。

若忽略摩擦力的话,则F1等于F2。

4.如果沿着不同方向拉绳子,一样可以将物体匀速举高,那么力的大小会一样

吗?(会&不会)用实验来验证。

演示:向下拉时,F1=2.1N

斜向下拉,F1‘=2.1N

水平拉时,F1‘‘=2.1N

无论沿哪个方向拉,力的大小都不变。这又是为什么呢?

5.为什么沿不同方向拉绳子,力的大小都不变呢?

分析:斜拉时,阻力和阻力臂不变,现在动力是沿着这个方向的,发现动力臂还是等于半径,即定滑轮还是个等臂杠杆。因此F1‘= F2。

水平拉时,动力臂仍然等于半径,说明它仍然是一个等臂杠杆,则F1‘‘= F2

总结:所以,无论我们沿什么方向拉,定滑轮始终是一个等臂杠杆。

综上所述,定滑轮工作的特点是:

板书: 1.可以改变力的方向 2.不能省力 3.实质:等臂杠杆

三、动滑轮的工作特点

1.利用动滑轮工作会不会改变力的方向呢?请一个同学来分析。

分析:在没有利用动滑轮时,要将重物竖直向上举高,力的方向要竖直向上。而用了动滑轮,力的方向还是竖直向上。(边讲边演示)

总结:利用动滑轮不能改变力的方向。

2.利用动滑轮工作能不能省力呢?

演示:现在我用了动滑轮也把重物匀速举高,所需要的拉力为多少呢?再用弹簧测力计测一下。(1.3N)记为动力F1=1.3N

发现动力小于阻力,所以使用动滑轮可以省力。

3.为什么使用动滑轮可以省力呢?该如何分析?

再将动滑轮变回杠杆来分析。

分析:当提起重物的时候,支点在哪里?

在绳子和轮接触的地方这是动力作用线,这是阻力作用线,(边讲边用手比

划)把动力臂和阻力臂画出来从支点到动力作用线的距离为动力臂;从支点

到阻力作用线的距离为阻力臂。(先用手比划)动力臂等于直径,阻力臂等

于半径,即l1=2l2。

也就是说动滑轮的实质是一个省力杠杆

4.那使用动滑轮可以省多少的力呢?请一个同学到黑板上证明:

当匀速举起重物时,杠杆出于平衡状态。

根据杠杆的平衡条件:F1×l1=F2×l2

因为l1=2 l2 所以F1 =1/2F2即使用动滑轮可以省多少的力?(一半)若学生没有写根据杠杆平衡条件四个字,就问学生,这个公式成立的条件是什么呢?(杠杆要平衡)那现在杠杆平衡了吗?(平衡了)

为什么呢?因为我们是匀速举起重物,杠杆是匀速转动,所以杠杆处于平衡

状态。

5.刚才我们测出F2=2N,F1=2.1N,为什么实际过程中F1略大于1/2F2?

学生:因为有摩擦力。

补充:除了有摩擦力之外,还有其他原因吗?

刚才我们将物体举高的时候,什么也被举高了?(动滑轮也被举高了),如果

忽略摩擦力,也忽略了动滑轮和绳子的重的话,则F1等于1/2F2。

综上所述,我们可以总结出利用动滑轮工作的特点是:

板书: 1.不能改变力的方向 2.可以省力 3.实质:省力杠杆

四.滑轮组

现在请大家欣赏一幅漫画:

(PPT第一幅图)大家看漫画里有两个人,一个胖子,一个瘦子,还有一袋很重的面粉。

(PPT第二幅图)他让瘦子帮他抓住绳子,自己上楼去搬,

提问:大家猜猜看,胖子会成功吗?

(PPT打出第三幅图):我们看到面粉落地了,瘦子反而被提起来了,所以,胖子失败了。请大家分析一下胖子失败的原因是什么?

(因为瘦子比面粉轻,瘦子力气不够大……)

PPT 失败原因:1. G瘦子

2. 使用定滑轮不能省力

思考:现在,还是这袋面粉,还是这个定滑轮,面粉和瘦子都在地面上,老师再给你一个滑轮,请你帮助他们想想办法,怎样才能让瘦子把面粉拉到二楼的窗口

呢?大家讨论一下。

分析:

首先,老师提供给你的滑轮必须把它组装成动滑轮呢还是定滑轮呢?(动)对,因为我们要省力,所以必须把它组装成动滑轮,用它来省力;其次,原来的那个定滑轮还要不要用呢?(要)

还需要一个定滑轮来改变力的方向;

总结:那既要用动滑轮来省力,又要用定滑轮来改变力的方向,因此,我们就必须将动滑轮和定滑轮组合起来使用。怎么组合呢?也就是绳子怎么绕呢?(边说边组装成并列的滑轮组)实际上动滑轮固定在铁架台上的绳子可以直接挂在定滑轮的钩子上,也是一样的。

那我们来看一下正确的绕线方法:应当是从内到外绕的:

PPT: 应当是从内到外绕的:先从定滑轮的钩子开始从上往下绕过动滑轮,再从下往上绕过定滑轮,最后拉力的方向是往下的。

定义:像这样,将动滑轮和定滑轮组合在一起的装置就叫做滑轮组。它既可以省力,又可以改变力的方向。

思考;请大家思考一下,使用这样的滑轮组可以省多少的力呢?

分析:我们把面粉和动滑轮看成一个整体,大家想想这里是几段绳子在承担物重呢?

现在我们把绳子剪断,大家可以看到这两段绳子是吊着物体的,而另外一段

直接就落地了,所以承当物重的绳子只有这两段,即n=2,若忽略了动滑轮

的重的话,每一段绳子只承当二分之一的G

物,即F

=1/2G

物,

也就是可以

省一半的力。若面粉重300N,则拉力只要150N.

思考:再请大家思考一下,如果我要用100N即1/3 G

的力将面粉提到二楼,还是这个滑轮组,那又该如何组装呢?请大家讨论。

分析:首先力要用1/3 G

,那n要等于多少?也就是必须有三段绳子来承当物重。刚才吊着动滑轮的只有两段,现在还需要一段,该系在哪里呢?只能系在钩子上。PPT: 绳子从动滑轮的钩子上开始往上绕过定滑轮,再往下绕过动滑轮,最后拉力的方向是向上得,所以此时,瘦子必须跑到二楼去拉。

那这样的连接方式对不对呢?我们再用刚才的方法分析一下。

PPT: 我们再把绳子剪断,发现这三端都是吊这动滑轮的,可见每一段都承当1/3G物,即100N的力就可以把面粉提到二楼。

思考:再请大家看这个滑轮组,承当物重的绳子有几段?4

那这个滑轮组呢?承当物重的绳子有几段?5

若用n来表示承担物重的绳子的段数的话,则F拉=1/nG物

五.小结:

1.定滑轮:

(1)特点:可以改变力的方向,但不省力

(2)实质:是一个等臂杠杆

2.动滑轮:

(1)特点:不能改变力的方向,但可以省一半的力

(2)实质:动力臂是阻力臂二倍的杠杆

3.滑轮组:

(1)使用优点:既可省力,又可改变力的方向)公式

(2)公式:F拉= G物(不计动滑轮的重及摩擦)

n

1

相关文档
相关文档 最新文档