沪科版物理八年级下学期：10.2 滑轮及其应用 教案+导学案+课时作业设计（含答案）

第二节 滑轮及其应用
一、教学目标
1．认识定滑轮、动滑轮，能识别生产、生活中常见的滑轮。
2．通过观察和实验探究了解定滑轮和动滑轮的结构、工作原理及特点。
二、教学重难点
重点：理解定滑轮、动滑轮的使用方法和工作特点。
难点：理解动滑轮的实质及工作特点。
教学过程
（教学案）
一、情境引入
升国旗时，升旗手没有站在旗杆顶端拉着国旗上升，而是站在地面上向下拉绳子就能使国旗冉冉升起，其中使用了什么装置？这种装置有什么作用？它有哪些特点？
二、互动新授
(一)认识滑轮
请学生观察桌面上的滑轮的结构有什么特点？
学生通过观察可以知道：滑轮是一个周边油槽，可以绕轴转动的小轮。
(二)定滑轮和动滑轮
1．组装滑轮
教师创设情境：工人要装修三楼的房子，需要把货物从地面运到三楼，工人甲在地面上，工人乙站在三楼，他们都想利用一根绳子和一只滑轮将货物从地面运到三楼。
提出问题：如果你是工人甲，你该怎么使用滑轮，将货物从地面运到三楼？如果你是工人乙，又该怎么使用滑轮将货物从地面运到三楼？
学生利用桌面上的器材：铁架台、细线、滑轮、钩码组装滑轮，小组将交流组装方法，并讨论组装方法有哪些异同。
小组实验并讨论得出两种组装方法，让学生说出组装特点，得出定滑轮和动滑轮的定义。
定滑轮：使用滑轮时，滑轮的轴固定不动的叫定滑轮；
动滑轮：使用滑轮时，轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。
2．定滑轮
(1)定滑轮的特点
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。
次数
钩码重/N
钩码提升的高度/cm
不使用定滑轮提升钩码
使用定滑轮提升钩码
拉力方向
弹簧测力计移动的距离/cm
拉力F/N
拉力方向
弹簧测力计移动的距离/cm
1
2
3
小组讨论归纳出定滑轮的特点：定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。
(2)定滑轮的实质
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。
3．动滑轮
(1)动滑轮的特点
学生结合教材图10－16进行实验探究，并记录数据。
次数
钩码重/N
钩码提升的高度/cm
不使用动滑轮提升钩码
使用动滑轮提升钩码
拉力方向
弹簧测力计移动的距离/cm
拉力F/N
拉力方向
弹簧测力计移动的距离/cm
1
2
3
小组讨论使用动滑轮时拉力与钩码重力的关系，拉力的方向与钩码重力的方向和拉力与钩码重力的大小关系，以及弹簧测力计与钩码提升高度的关系，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。
(2)动滑轮的实质
用课件展示动滑轮逐渐变化的过程。
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＋G滑轮＋f)/2。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。
(三)滑轮组
提出问题：使用定滑轮可以改变力的方向，使用动滑轮可以省一半力，如果既要省力，又想改变力的方向，可以采用什么方法呢？学生讨论可以明确将定滑轮和动滑轮组合起来使用。
1．定义：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。
2．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？对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着向上或向下拉，在指针稳定时读数，并及时记录相关数据。
物重G/N
拉力F/N
承担物重的绳子的段数n
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根数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F＝1/2 G总。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的力F＝1/3 G总。
进一步引导学生探究重物上升的高度与拉力通过的距离之间的关系：使用滑轮组提升重物时，物重由几段绳子承担，绳子自由端移动的距离s就是绳子段数n与物体实际移动距离h的几倍，即s＝nh。
3．请学生观察教材图几种机械，了解它们分别是由什么简单机械组成的，知道现代化的生产生活中，人们使用的复杂机械中的许多部件都是由杠杠、滑轮等简单机械组合起来的。
三、课堂小结
四、板书设计
第二节　滑轮及其应用
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：轴都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
(1)定义：动滑轮和定滑轮组合在一起就构成滑轮组。
(2)省力情况：使用滑轮组时，滑轮用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即F＝G。
五、教学反思
本节课首先让学生通过探究的方法，获得对定滑轮和动滑轮的认识，然后通过继续通过实验探究得出它们的使用特点。然后引导学生利用杠杆的平衡条件，进行分析和论证，得出定滑轮和动滑轮的实质。对滑轮组的组装理论上容易理解，在实际操作时需要通过小组合作来共同完成，既锻炼了学生的动手操作能力，又让学生之间的合作意识得到了加强。准确判断其省力情况又是学生易出错的知识点，采用多种方法让学生发现规律，并及时练习巩固，才能将其真正掌握。最后通过升降机的介绍，不仅拓宽了学生的知识面，而且让学生知道复杂机械中的许多部件都是由杠杆和滑轮等简单机械组成。
（导学案）
一、学法点津
本节课中要充分锻炼学生自主探究、合作交流的能力，教师注重启发引导，让学生在教师的指导下主动、积极地探索，用自己的实践亲自感悟、获取知识。
二、学点归纳总结
（一）知识要点总结
1．定滑轮：
(1)定义：使用滑轮时，其轴固定不动的滑轮。
(2)特点：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。
(3)实质：相当于等臂杠杆。
2．动滑轮：
(1)定义：使用滑轮时，滑轮的轴随物体一起运动的滑轮。
(2)特点：能够省一半力。
(3)实质：相当于动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。
3．滑轮组的组装和特点。
（二）规律方法总结
1．滑轮的判断：
对机械中的各个滑轮，先假设通过滑轮作用的物体被拉动，对照物体被拉动时滑轮轮轴的情况进行判断：滑轮轮轴位置静止不动的是定滑轮，随物体的移动而移动的是动滑轮。
2．判断滑轮组的省力情况，关键是确定承担重物的绳子的股数。确定承担物质的绳子股数的简单有效的方法是：与动滑轮相连的绳子的股数，就是承担物重的绳子的股数，包括加在动滑轮挂钩及从动滑轮引出的拉绳的自由端。
课时作业设计
一、选择题
1．关于定滑轮和动滑轮，以下说法不正确的是(　　)。
A．使用定滑轮虽然不省力，但可以改变力的方向
B．定滑轮实质是等臂杠杆，而动滑轮实质是不等臂杠杆
C．又省力又少移动距离的动滑轮是无法实现的
D．使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，只能省一半力
2．下图中利用了动滑轮的是(　　 )。
3．同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则(　　 )。
A．F甲＜F乙＜F丙　　 B．F甲＞F乙＞F丙 C．F甲＞F乙＝F丙　　 D．F甲＝F乙＞F丙
二、填空题
4. 红星中学举行升旗仪式，在国旗匀速上升的过程中(不计绳重和摩擦)，拉力_____(填“大于”、“小于”或“等于”)国旗的重力，旗杆末端的定滑轮可以改变_____。
5．如图所示，用滑轮组匀速提升物体A时，弹簧测力计的示数为_____N，如果不计滑轮重和摩擦，物体A的重力为_____N。
三、作图题
6．如图所示，某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B，画出最省力的绕线方式。
四、实验探究题
7．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示。
请你分析：
(1)比较测力计示数的大小可知：使用动滑轮的好处是____________；
(2)比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是______________；
(3)把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮________；
(4)在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择____________。
【参考答案】
1．D 2．D 3．B 4．等于　　 力的方向 5．5.4　　16.2
6．
7．(1)能省力　 (2)可以改变力的方向
(3)费距离(移动更多距离)　(4)由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组