沪科版八年级物理下册 第十章 第二节 滑轮及其应用 教案

第二节 滑轮及其应用
【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．
3.知道滑轮组的结构、特点和应用，会根据要求使用和组装滑轮组.
4.能识别生产、生活中常见的滑轮，能进行相关的计算．
二、过程与方法
经历探究定滑轮、动滑轮工作特点的过程，学会组装滑轮组，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、滑轮组的实际应用.
2.对实践中的滑轮的工作特点有好奇心.
3.具有利用简单机械改善条件的愿望.
4.具有对现实生活中简单机械的应用是否合理进行评价的意识.
5.通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用.
【教学重点】
探究定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点和应用.会按要求组装滑轮组.
【教学难点】
掌握定滑轮和动滑轮的实质.会进行滑轮组的相关计算.
【教具准备】
多媒体课件、定滑轮、动滑轮、钩码、细绳、弹簧测力计.
【教学课时】
1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，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】
教师播放大型起重机吊起大型钢梁的视频，引导学生观察思考，这些滑轮可分为几种类型？各有什么特点？它们是如何工作的？要知道答案，下面我们就来学习第二节“滑轮及其应用”.
【课堂导学】
【指导预习】
阅读课本P191－P193页的文字内容和插图，在基本概念、定义、规定及规律上，用红笔做上记号，并完成学案中“课前预习”部分.各小组内部交流讨论，提出预习疑问.
【交流展示】
1.各小组代表举手发言，报告“课前预习”答案，教师评价订正.
2.学生质疑，教师指导释疑.
【拓展探究】
知识点1 定滑轮
师：什么是定滑轮？其主要作用是什么？
生：其轴固定不动的滑轮，如旗杆上的定滑轮，可以改变作用力的方向.
师：学生小组实验探究：先用弹簧测力计测量钩码的重力，然后再用弹簧测力计测量利用定滑轮拉起钩码的拉力，并改变拉力的方向多次测量，如教材图10-14所示，记录每次拉力的大小和绳子移动的距离，然后对数据分析，比较拉力的大小与物重关系．
生：定滑轮不能省力.
师生互动归纳：
定滑轮不能省力，但可以改变力的方向.
引导学生利用杠杆平衡条件分析定滑轮的工作原理，并用课件加以展示分析.
教师提示，杠杆没有固定的形状，学生小组讨论分析如图10-15（a）（b）所示杠杆的动力、阻力、动力臂和阻力臂，然后利用杠杆平衡条件判断得出：定滑轮的实质是一个等臂杠杆.
知识点2 动滑轮
(1)学生小组内部讨论交流，回答什么是动滑轮？
师生互动归纳：
轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮.
(2)学生结合教材图10-16进行实验探究，并记录数据.
小组讨论使用动滑轮时拉力的方向与钩码重力的方向、拉力与钩码重力的大小以及弹簧测力计移动距离与钩码提升高度之间的关系，教师加以提示和补充，最后总结归纳出动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变力的方向.
教师结合课本图10-16动滑轮引导学生找出动滑轮的五要素，教师重点强调：动滑轮在使用时，杠杆的支点在哪个位置，然后利用杠杆平衡条件分析动滑轮的工作原理，得出拉力与物重的关系F＝G物/2（不计滑轮重及摩擦）.
最后总结出动滑轮实际上是动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆.
教师补充：使用动滑轮时，省一半力.但同时费了一倍的距离.
知识点3 滑轮组
（一）学生小组内部交流讨论，回答下列问题：
师：什么是滑轮组？滑轮组的作用怎样？
生：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组.使用滑轮组既能改变力的方向，又能省力.
（二）组装滑轮组并探究滑轮组的省力情况
教师出示：一个动滑轮和一个定滑轮、细线、钩码等器材，提出问题：把一个定滑轮和一个动滑轮组成一个滑轮组，有几种组合方式．学生小组合作，动手组装，得出两种绕线方式，并将其示意图画出．向其他小组成员进行展示，并加以说明：二者的不同是绳子的固定点的位置不同，第一种方式是绳子一端固定在定滑轮上，与动滑轮相连的绳子有两段，第二种方式是绳子的一端固定在动滑轮上，与动滑轮相连的绳子有三段．(如图甲、乙所示)
然后小组根据实验器材进行实验，观察两种滑轮组在提升重物时有什么特点？将提起重物所用的拉力与物重相比较，再数一数承担重物的绳子的段数，寻找其中的规律.
学生实验，教师指导，提示学生在实验中使用弹簧测力计时要匀速竖直向上或向下拉，在指针稳定时读数，并及时记录相关数据.
学生根据实验数据分析可得结论：使用滑轮组提升重物时，物重由几段绳子承担，所用拉力就是物重的几分之一.
教师针对学生回答情况进行补充：可用隔离法判断与动滑轮相连绳子的段数，把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来，就很容易弄清直接与动滑轮连接的绳子的段数n，在图甲中我们把重物和动滑轮从滑轮组隔离，以重物和动滑轮为研究对象，有两段绳子承担动滑轮及重物，所以用力，同理分析乙图可知，提起重物及动滑轮的力．
教师在黑板上画出段数分别是2、3、4、5的滑轮组的绕法图，如图所示，让学生数数是几段绳子吊着物体，判断滑轮组的省力情况．(让学生体会相同数目的滑轮采用不同的绕线方式，承担重物的绳子段数不同，导致省力多少不同)
教师就学生观察四个不同的绕法图，引导学生找出其中的规律，得出关于绳子绕法的结论：奇动偶定 (绳子的固定端在动滑轮上，则为奇数段绳子；绳子的固定端在定滑轮上，则为偶数段绳子)，并且进一步总结出绳子自由端拉力移动距离s和物体移动距离h之间的关系：s=nh.
教师用多媒体播放课件“滑轮组的组装”，并讲解.
滑轮组的组装(多媒体课件)
组装滑轮组需要解决三个方面的问题：
(1)确定承担物重的绳子段数．由滑轮组的省力情况或，可得承担物重的绳子段数或，n应取整数，且要采用进位法．也可以根据绳子自由端移动距离s与物体上升高度h之间的关系确定，即.
(2)确定滑轮个数．当承担物重的绳子段数n为偶数时，按照每个动滑轮有2段绳子承担，则动滑轮个数为，定滑轮个数为-1，即比动滑轮少1个，若要改变力的方向，则需要再加一个定滑轮，这时动滑轮和定滑轮个数相等．当n为奇数时，如不需要改变力的方向，则动滑轮和定滑轮个数相等，均为;若要改变力的方向，则需要再加1个定滑轮，即动滑轮个数为，定滑轮个数为．滑轮组中动滑轮和定滑轮的个数可按 “一动配一定，偶数减一定，变向加一定”的方法确定．
(3)确定绳子的起点．当承担物重的绳子段数n为偶数时，绳子的起点在定滑轮上；当承担物重的绳子段数n为奇数时，绳子的起点在动滑轮上．即按“奇动偶定”的方法确定.
课堂小结
教师指导学生归纳总结本节课学到了什么.
1.定滑轮：
（1）定义：使用滑轮时，轴固定不动的滑轮叫定滑轮.
（2）特点：既不省力，又不省距离，但可以改变力的方向.
（3）实质：等臂杠杆.
2.动滑轮：
（1）定义：轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮.
（2）特点：能省一半的力，但要费二倍的距离，不能改变力的方向.
（3）实质：动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆.
3.滑轮组：
既能省力，又能省距离，滑轮组中承担物重的绳子有几段，拉力就是物重的几分之一.
课后作业
1.请同学们完成课本P193-P194页作业1、2、3、4、5.
2.请同学们完成本课时对应的练习.
教材习题解答(P193-P194)
1.D 2.左 动 定 3.200 100 4.100N 500N 5.250N
1.列表比较定滑轮和动滑轮
2.滑轮组
(1)定义：由两个以上的滑轮组合而成的装置叫滑轮组．?
(2)好处：既省力又改变用力的方向．
(3)缺点：多移动距离；结构复杂，需要较多的滑轮．
(4)滑轮组中拉力F、物重G与绳子段数n的关系：.
(5)物体移动的距离h、自由端移动的距离s与绳子段数n的关系：s=nh．
本课内容属于实验探究，要求学生动手进行实验.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，少数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、动滑轮和滑轮组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．