人教版物理八年级下册 第12章 第2节 滑轮教学设计

12．2.1　滑轮、滑轮组
【学习目标】
1．知道定滑轮、动滑轮、滑轮组并能识别它们。
2．理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点与实质，并能用来解决简单的实际问题。
3．会根据要求使用和组装简单的滑轮组。
重点难点：
1．定滑轮和动滑轮的实质分析。
2．用定滑轮、动滑轮和滑轮组解决省力和改变力的方向问题。
学习内容一：定滑轮和动滑轮
学习指导：阅读课本P82至P83内容，定滑轮、动滑轮的定义用红笔做上记号，并把两者的区别画上方框。
【自学检测】
1．滑轮是一个周边有槽并可以绕轴转动的轮子。
2．定滑轮是使用时滑轮不随物体一起被提升的滑轮，动滑轮是使用时滑轮跟被拉动的物体一起被提升的滑轮。
3．指出下列是定滑轮还是动滑轮。
【合作探究】教师巡视督促指导
一、定滑轮特点
利用图11.2－3乙图组装定滑轮，并用定滑轮做功(竖直匀速向下拉)，根据实验完成下表：
　　被测　物理量次数　　　 物重G物/N 物体被提升高度h/m 拉力F1/N 沿拉力方向移动的距离S/m
第一次
第二次
第三次
结论：①(不计摩擦)比较重物与拉力大小关系可得出：F＝G，可得出使用定滑轮不能(填“能”或“不能”)省力。
②比较物体提升高度h和拉力通过的距离s关系可得出：使用定滑轮不能(填“能”或“不能”)省距离，物体提升高度等于拉力通过的距离。
③观察拉力方向和物体运动方向可得出：当作用在定滑轮上的拉力方向竖直向下时，物体运动的方向是竖直向上，说明使用定滑轮可以改变拉力的方向。
二、动滑轮特点
根据图11.2－3丙图组装动滑轮并用动滑轮做功(竖直匀速向上拉，让拉力与阻力方向平行)，根据实验完成下表：
　　被测物　理量次数　　　 动滑轮自重G动/N 物重G物/N 物体随动滑轮提升高度h/m 拉力F1/N 沿拉力方向移动的距离S/m
第一次
第二次
第三次
结论：①比较物重、动滑轮自重、拉力三者的大小能得出：F1＝(G物＋G动)/2；说明使用动滑轮能省力，如果不计摩擦和滑轮自重时：即G动＝0，则F1＝G物/2，说明使用动滑轮能省一半力。
②观察拉力方向和物体运动方向可得出：拉力F1的方向竖直向上，重物运动的方向竖直向上，说明使用动滑轮不能(填“能”或“不能”)能改变用力方向。
③比较物体提升高度h和拉力通过的距离s可得出：拉力通过的距离等于物体提升高度的2倍(或s＝nh)。
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
1．定滑轮的实质：
①定滑轮可以围绕一个固定轴转动(请你在图上用O标出)，可以把它看成一个变形杠杆，在图中画出了定滑轮杠杆的五要素。
②比较定滑轮动力臂L1、阻力臂L2的长短可得出：L1＝L2，说明定滑轮相当于一个等臂杠杆，使用时不能(填“能”或“不能”)省力，可以改变用力方向。
③定滑轮的自重影不影响定滑轮平衡？为什么？
答：不影响，因为定滑轮的重力作用线通过支点(无力臂)
2．动滑轮的实质：
如果把动滑轮也看成一个变形杠杆，在图中画出了动滑轮杠杆的五要素：
①怎样确定支点位置？重物对动滑轮的作用力方向：竖直向下，拉力方向：竖直向上，异向(动力、阻力的方向相反)同侧(动力作用点、阻力作用点处在支点同一侧)，说明动滑轮的支点肯定在轴的左端点上，在右图中已画出动滑轮的杠杆五要素。
②比较动滑轮动力臂L1、阻力臂L2的长短可得出：L1＞L2，说明动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，根据杠杆的平衡条件可知：使用动滑轮能(填“能”或“不能”)省一半力；
③动滑轮的自重影不影响动滑轮平衡？为什么？
(影响，因为动滑轮的重力作用点在动滑轮的轴上，和阻力的作用点、方向都相同，如果把F1当动力，轮直径等于动力臂L1，阻力大小等于重物G物和动滑轮的重力G动之和，轮半径等于阻力臂L2，即：动滑轮平衡时，F1＝(F2＋G动)/2，如果不计动滑轮自重，可推得：F1＝F2/2)
【即时练习】
1．对于旗杆顶上的滑轮，其作用叙述正确的是(C)
A．省力杠杆，可改变力作用方向
B．费力杠杆，可改变力作用方向
C．等臂杠杆，可改变力作用方向
D．以上说法都正确
2.
两个滑轮完全相同，其重力均为20N。分别用如图所示的两种方式，将重400N的物体以相同的速度匀速提升，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是(A)
A．F1大于F2
B．F1＝F2
C．F1小于F2
D．F1和F2大小无法确定
学习内容二：滑轮组
学习指导：阅读课本P83文字内容和插图，基本概念、定义用红笔做上记号。
【自学检测】
　把定滑轮和动滑轮组合在一起就构成滑轮组。
【合作探究】教师巡视指导
1．图12.2－4中都是由一个定滑轮和一个动滑轮组合在一起，图甲这样组合能省力，但不能改变拉力方向，图乙这样组合既能省力又能改变拉力方向，图甲有三段绳子吊着动滑轮，拉绳子所用的力就是总重的三分之一。图乙有二段绳子吊着动滑轮，拉绳子所用的力就是总重的二分之一。分析对比：甲、乙两种绕法有何不同？哪种更省力？
2．按照要求组装图A、B滑轮组。(动滑轮自重不计)
(1)用G/2的力提起重物；
(2)用G/3的力提起重物。
3．滑轮组横放(如图所示)
使用滑轮组时，滑轮组用两段绳子拉着物体做匀速直线运动，拉力F就是物体所受摩擦力f的二分之一，即：F＝f(不计绳与轮的摩擦)，物体水平移动的距离L与绳自由端移动距离s的关系为：L＝s。
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
1．判断滑轮组承担物重的绳子段数的常用方法。
先找出动滑轮，从定滑轮和动滑轮中间隔断，如图所示，然后只数出动滑轮上的绳子段数即可，不包含从定滑轮绕出来的绳子段数。
图甲有三段绳子承担重物，图乙有两段绳子承担重物。
2．根据你所掌握的滑轮知识，完成下列表格：
分类 优缺点 实　质
定滑轮 不能省力但能
改变拉力方向 等臂杠杆
动滑轮 能省一半力，不能
改变拉力方向 动力臂是阻力
臂2倍的杠杆
滑轮组 ①使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体用的力就是物重或物体与动滑轮总重的几分之一；绳子移动的距离就是物体移动距离的几倍，如：当动滑轮上的绳子段数为n，物体重力为G物，动滑轮重G动，自由端拉力为F，则有F＝(G物＋G动)/n(不计所有摩擦时)，物体提升的高度为h，自由端通过的距离为S，则s＝nh
③组装口诀：奇动偶定。
【即时练习】
1．如下图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体A，请画出最省力的绕绳方法。
2．如下图所示，用滑轮按甲、乙、丙三种方式拉同一重物在相同的水平面上做匀速直线运动，拉力分别为F1、F2、F3，比较它们的大小，其中正确的是(C)
A．F1＝F2＝F3　　　B．F1＜F2＜F3
C．F1＜F3＜F2 D．F3＜F1＜F2
3.
如图所示，重500N物体A在拉力F作用下以1m/s的速度匀速向左运动，已知F＝100N，不计滑轮自重﹑绳重及滑轮与绳子之间的摩擦，求：
(1)物体A受到地面的阻力；
(2)在5s内，绳子自由端移动的距离。
解：(1)物体A由2段绳子拉着，A受到地面阻力f＝2F＝2×100N＝200N，
(2)物体移动的距离S＝vt＝5s×1m/s＝5m，绳子自由端移动距离S绳＝2S物＝5×5m＝10m
4．课本P84第4题
12．2.2　轮轴和斜面
【学习目标】
1．轮轴的实质。
2．斜面的特点。
重点难点：
斜面和轮轴的实质分析。
学习内容：轮轴和斜面
学习指导：阅读课本P83科学世界内容，注意观察插图，基本概念、定义用红笔做上记号。
【自学检测】
轮轴是由共同转轴的大轮和和小轮组成的，通常把大轮叫轮，小轮叫轴，常见的轮轴有门把手、方向盘、扳手拧螺丝。
【合作探究】教师巡视指导
一、轮轴的几种情况。
1．(观察右图)轮轴的实质：轮轴相当于一根可连续转动的杠杆。轮轴的中心相当于杠杆的支点，轮半径R和轴半径r相当于杠杆的动力臂和阻力臂。
分析：轮轴静止或匀速转动时，由杠杆的平衡条件可得结论：轮半径R是轴半径r的几倍，作用在轮上的动力就是作用在轴上阻力的几分之一。轮轴平衡时，有F1×R＝F2×r。
2.
如图所示是自行车上两个典型的轮轴装置，从图中可知脚踏板与齿轮盘组成了一个省力的轮轴，飞轮与后车轮组成了一个费(选填“省”或“费”)力的轮轴。
3．在生产、生活中，人们常会用到轮轴，轮轴由具有公共转轴的轮和轴构成。
分析：辘轳截面图如图所示，它就是轮轴的一种。辘轳也可以看成是变形的杠杆，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手转动一圈就是如图所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，水桶对轴向下的拉力是阻力F2，请在辘轳的截面图上画出辘轳的杠杆示意图。通过示意图可以发现辘轳是省力(填“省力”或“费力”)杠杆。
二、提问：为什么上山的公路修成盘山路，而不是从山下直通山顶？
模拟实验：将三角形的纸片绕在铅笔上，如图所示。
讨论：汽车爬山相当于沿三角形的哪一边爬到山顶的？走的路程是多了还是少了？你明白了什么道理？还有哪些场合利用了斜面？
【展示交流】教师掌握情况
【精讲点拨】
使用任何机械，能省力就必然费距离，而省距离就必然费力，没有既省力又省距离的机械。
【即时练习】
1．斜面是省力(填“省力”或“费力”)的简单机械，但要费距离。
2．骑自行车上坡走“S”形路线，这样做的好处是(B)
A．省距离　　　　　　B．省力
C．费力，但省时间 D．以上说法都不对
3．我们生活中经常使用的工具和见到的情景，分别属于哪种简单机械？
a．用扳手拧螺钉：轮轴；
b．汽车走的盘山公路：斜面；
c．挑东西的扁担：杠杆。
4．用15N的力提起20N的物体，下列机械不可行的是(A)
A．定滑轮 B．动滑轮
C．滑轮组 D．杠杆
E．斜面 F．轮轴
5．如图所示，请你至少说出两项简单机械原理在自行车上的应用(包括结构和使用方面)。