第2节 滑轮
第1课时 定滑轮和动滑轮
【教学目标】
一、知识与技能
1.知道定滑轮、动滑轮,并能识别它们.
2.理解定滑轮、动滑轮的特点与实质,并能用它们来解决简单的问题.
二、过程与方法
经历探究定滑轮、动滑轮工作特点的过程,进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法.
三、情感、态度与价值观
1.关心生活、生产中有关定滑轮、动滑轮的实际使用.
2.对实践中的定滑轮和动滑轮的工作特点有好奇心.
3.具有利用简单机械改善劳动条件的愿望.
【教学重点】探究定滑轮、动滑轮的特点和应用.
【教学难点】会按要求组装滑轮,并画出它的绕线,掌握定滑轮和动滑轮的实质.
【教具准备】多媒体课件、定滑轮、动滑轮、钩码、细绳.
【教学课时】1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一课时内容,并讲解学生所做的课后作业,加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
师 同学们,我们在前面学习了杠杆,知道了杠杆的分类和特点.现实生活中我们还应用了其他简单机械.如我们每周一升国旗,升旗手用力向下拉绳子,我们会看到国旗缓缓上升;工人在动滑轮的帮助下,居然用50N的力提起重95N的物体,你知道这些是应用了什么吗?
生思考、讨论.教师对学生的回答先不急于解答.
师 你们知道定滑轮和动滑轮有什么特点吗?它们是如何工作的呢?我们学习了本课知识后,你就会明白了.
【进行新课】
认识定滑轮和动滑轮
师 好,请大家先看教材P81页图12.2-1漫画,并提出问题:为什么大人能将重物吊到二楼,孩子却被重物吊了起来?
生思考、发表看法.
教师展示一架定滑轮、动滑轮装置,并利用它们分别提起钩码,对滑轮的构造简单介绍.引导学生注意观察它们在工作过程中有什么不同?
生:定滑轮工作时,轴不动,轮转动;动滑轮工作时,轴随着物体一起上或下运动.师 回答正确.好,下面请大家分组探究定滑轮、动滑轮的特点.
学生分组进行实验探究(可参照教材P82页《实验》).教师参与实验指导,这样便于降低学生实验难度.
设计表格(供参考)
学生记录数据,进行分析,得出结论.
教师用多媒体播放课件“定滑轮和动滑轮的特点和实质”,并讲解.
定滑轮和动滑轮的特点和实质(多媒体课件)
(1)定滑轮是一个等臂杠杆.图甲中所示定滑轮两边的力与轮相切,中心轴为杠杆的支点,轮的直径可以看做是一根硬棒,动力和阻力作用在直径的两端,动力臂等于阻力臂.注意:用定滑轮提升重物时,动力移动的距离等于重物升高的高度.
(2)动滑轮是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆.如图乙所示,动滑轮由于一边悬于固定点,重物的重力作用线通过滑轮中心轴,滑轮的“支点”位于固定边与轮相切的地方.过“支点”的轮的直径相当于杠杆,重物的重力为作用在杠杆上的阻力,人施加的力为动力,因此动力臂是直径,阻力臂是半径,动力臂是阻力臂的二倍.
板书:
1. 定滑轮
定义:使用时,轴固定不动的滑轮
实质:等臂杠杆
特点:不能省力,但可以改变动力的方向
2. 动滑轮
定义:工作时,轴随物体一起运动的滑轮
实质:动力臂为阻力臂2倍的杠杆
特点:能省力,但要多移动距离
师 请同学结合刚才探究的结论,联系实际事例,说说在什么情况下使用定滑轮?什么情况下使用动滑轮?
学生回答:①需要改变用力的方向时,使用定滑轮,如站在地面上升旗的装置.②需要省力,用较小的力提起较重的物体时,使用动滑轮,如建筑工地上吊起建筑材料的装置.
例题1 (用多媒体展示)一辆汽车不小心陷进了泥潭中,按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中拉出.如果汽车的动力比阻力小800N,则甲图中人拉动汽车的拉力至少为_____N,乙图中人拉动汽车的拉力至少为_____N,其中比较省力的是_____图.(绳与滑轮间的摩擦不计)
解析:图甲是定滑轮,图乙是动滑轮.由于定滑轮不省力,动滑轮省力.根据题目的已知条件,必须给汽车提供至少800N的拉力,因此,如果利用甲图,则人必须至少施加800N的力才能把汽车拖出泥潭.如果使用乙图,人只需提供400N的拉力即可拖出汽车.由此可见,乙图更省力.
答案:800 400 乙
定滑轮和动滑轮的综合运用
教师引导学生思考:定滑轮可以任意改变力的方向;那么动滑轮是否能在任何时候都可以省一半的力?
学生猜想:这是肯定的,因为动滑轮是动力臂为阻力臂2倍的杠杆.
教师出示以下例题,帮助学生纠正错误观点.
例题2 (用多媒体展示)如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.20N B.25N C.30N D.35N
解析:利用动滑轮提升物体时能省一半的力是有条件的,那就是自由端拉力的方向应与阻力方向相反,且在一条直线上,从图示装置看, 力F的大小要大于动滑轮与重物总重的一半,答案为D.
答案:D
【教师结束语】
大家通过这节课的学习,收获确实不少:我们共同学习了定滑轮、动滑轮的特点,知道了定滑轮不省力,但能改变力的方向;动滑轮省一半的力,但要移动两倍的距离,下节课我们再一起来学习滑轮组的特点.这节课就学到这.好,谢谢大家!
课后作业
完成本课时对应练习.
本课内容属于实验探究,要求学生动手进行实验“探究定滑轮、动滑轮的特点”.大多数学生很容易想到定滑轮的绕线方法,但是在设计动滑轮绕线时,我发现接连几个学生设计的方法都还是定滑轮,因此,教师要适时引导,避免学生感到茫然,参与学生动手绕线,介绍二者的不同之处.这样不仅节约了教学时间,而且调动学生探究的积极性.在探究定滑轮、动滑轮特点的实验进行过程中,引导学生试图从拉力与钩码重力的大小、方向、移动距离等方面进行比较,鼓励每个小组的同学都动手参与实验,分工协作,如拉动弹簧测力计、读取测力计的示数、测量钩码上升的距离和测力计上升的距离、记录数据等,相互之间起到监督的作用,还有利于共同分析数据、归纳出结论、分享实验成果.
列表比较定滑轮和动滑轮