第 十二 章第 2 节 主备人: 审核人:
课题 第十二章 简单机械 第二节 滑轮 课时 第 1 课时 课 型 新授课
总 1 课时 授课人
主备教师设计思路 授课教师二次备课
教学目标: 能识别定滑轮和动滑轮。 能通过实验,认识定滑轮和动滑轮的特点,并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。 会安装滑轮组,并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系。
教学重点: 研究定滑轮和动滑轮的特点 教学难点: 滑轮组的工作特点
教学方法:自主学习法、分组讨论法
课前自学
自学活动:阅读课本81-84内容后完成自学反馈内容 自学质疑:我的问题是: 。
课上研学
自学反馈 定滑轮:工作时, 固定不动的滑轮。 动滑轮:工作时, 随着物体一起上下运动的滑轮。 定滑轮的工作特点:使用定滑轮不省力,但可以改变 。 动滑轮的工作特点:使用动滑轮可以 ,但 ,而且费 。 人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起,构成了 。它既可以 ,又可以 。 二、聚焦问题 1. 定滑轮和动滑轮工作的特点是什么? 滑轮组的工作特点是什么? 三、研究分享 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,我们会看到国旗通过滑轮缓缓上升;工人在滑轮的帮助下,可以用50N的力提起重95N的物体。 像这种周边有槽,能绕轴转动的小轮,我们称它为滑轮。那它有什么特点吗?是如何工作的呢?我们学习了本课知识后,你们就会明白了。 知识点1认识定滑轮和动滑轮 教师展示定滑轮、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的特点。 定滑轮工作时,轴不动,轮转动;动滑轮工作时,轴随着物体一起向上或向下运动。 进行实验探究。 记录数据,进行分析,得出结论。 使用定滑轮既不省力也不省距离,但可以改变力的方向。相当于是一个等臂杠杆。 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,轮的直径可以看作是一根硬棒,动力和阻力作用在直径的两端,动力臂等于阻力臂。 使用动滑轮可以省力但费距离。相当于是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。 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。 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。 知识点2 滑轮组 我们知道使用定滑轮可以改变力的方向,使用动滑轮可以省力,那能否把二者的优点都利用起来,组合在一起构成一个新机械呢? 像这样把定滑轮和动滑轮组合在一起就是滑轮组,当用滑轮组提升重物时,省力的多少与什么因素有关呢? 进行实验探究。 组装甲、乙两组不同的滑轮组,用甲、乙两个滑轮组将同一个钩码提起来。要求学生注意观察、记录弹簧测力计的示数,并说说甲、乙两个滑轮组中动滑轮的绕线方法有何不同。 教师进一步引导学生总结数绳子段数的方法:数绕在动滑轮上和固定在动滑轮上的绳子段数。有几段绳子吊着物体,拉力就是钩码重和动滑轮重的几分之一。教师在黑板上画出股数分别是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。) 教师让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和物体上升的高度h之间的关系:s=nh。 确定承担物重的绳子段数:由滑轮组的省力情况或, 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。 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。 四、深度构建 知识点3 轮轴和斜面 轮轴 同学们通过阅读教材P83《科学世界》及图12。2-5中实例,归纳它们的共同特征,总结出轮轴的概念。由一个轴和一个大轮组成,并能绕共同的轴线转动的简单机械叫轮轴。轮轴上中间靠近转动轴线半径较小的是轴,离轴线较远半径较大的是轮。动力一般是作用在轮上,阻力作用在轴上,因此,轮轴是省力机械。 轮轴也相当于一个杠杆。(如图)轮和轴的中心O点是支点,作用在轮上的力F1是动力,作用在轴上的力F2为阻力,轮半径为R,轴半径为r,由杠杆平衡条件可知F1R=F2r,R>r,F1<F2,所以轮轴省力。 注意:轮轴使用时,当轮半径是轴半径的n倍时,在不计摩擦情况下,作用在轮上的力的大小为作用在轴上的力的大小的n分之一。 轮轴在生活中的应用也有很多: 用螺丝刀拧螺丝时,手抓的木柄较粗的部分是轮,金属杆部分较细的是轴,因此螺丝刀拧螺丝是轮轴。拖拉机或汽车用人工发动时使用的摇把也是一个轮轴。电视中见过以前农村常用的辘轳也是轮轴。卷扬机的摇杆也是轮轴。 斜面 请同学们想想骑自行车上坡直线行驶和弯曲行驶时的情景,再来讨论斜面为什么也是简单机械,这种简单机械对我们有什么用呢? 使用斜面看起来是费了距离,但是省了力,如果从山下直通山顶需要很大的力,不容易爬上去,而沿着弯弯曲曲的盘山公路行走就可以用较小的力爬上山顶。 注意:斜面长是斜面高度的n倍时,在不计摩擦的情况下,所用的推力为物重的n分之一。
课后拓学
巩固知识 1.如图所示, 是定滑轮,能改变力的 , 省力、 省距离(后两空选填“能”或“不能”),它的实质是一个 杠杆; 是动滑轮,动滑轮不能改变力的 , 省一半的力, 省距离(后两空选填“能”或“不能”),它的实质是一个 的杠杆。 2.滑轮组是把定滑轮和动滑轮 使用。一般地,使用滑轮组既可以 ,又可以 。 3.使用滑轮组时动滑轮上有几段绳子承担物重,提起物体所用的力就是物重的 。使用滑轮组虽然省了 ,但是要费 ,绳子自由端拉出的长度是物体上升高度的 。 4.如图所示,小明利用滑轮组提升重为300 N的重物,该滑轮组提升动滑轮和重物的绳子的段数n= 。若不计滑轮重和摩擦,则拉力F= N时,可以使重物匀速提升;若不计摩擦,动滑轮的重为30 N,则拉力F= N时,可以使重物匀速提升;若物体被提升的高度为9 m,则绳子自由端上升的距离为 m。 二、拓展提升 5. 用右图所示的滑轮提起重物,请回答:①不计动滑轮自重和摩擦,若拉力F为50N,则物重G为 N,若绳子的自由端向上拉0.6m,则重物升高 m,拉力做的功为 ,如果直接将重物提升同样的高度,则需做功为 ;②若G=300N,则作用在绳子自由端的拉力F=_____N时可使重物G匀速上升;③如果物重G=180N,不计摩擦,绳端的拉力是F=100N,动滑轮重为 N。
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