苏科版九年级上册 物理 教案 11.2滑轮 (1)

二
滑轮
教学目标
知识与技能
能够认识定滑轮和动滑轮，知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用，能识别出生活和生产中常见的滑轮，会根据要求使用和组装滑轮组。
过程与方法
通过参加科学探究活动，学习设计简单科学探究计划和实验方案，并设计出简单实验表格，培养初步的信息收集能力；
学习从观察到的物理现象中和实验中归纳出定滑轮、动滑轮的特点，尝试应用已知的科学规律解决某些具体问题。
情感、态度与价值观
通过探索性实验，培养严肃认真、实事求是的科学态度。
通过定滑轮、动滑轮、滑轮组在生活中的应用，认识到科学技术对于社会发展、人文环境及人类生活的影响，树立将科学服务于人类的意识。
教学重、难点
重点：定滑轮和动滑轮的特点及实质。
难点：滑轮组的特点和绕线规律
课前准备
教具、器材：
滑轮、双排滑轮、重物、绳子、钩码、弹簧测力计、铁架台
教学过程设计
（一）滑轮
活动
如何把木料运上楼
想一想，如何把木料运上楼？
请同学们选择合适的器材做一个模型，试一试,能否实现自己的设想?
学生活动:
学生尝试使用杠杆、滑轮等器材建构实验模型。发现使用杠杆时，虽然可以达到实验的目的，但如果要省力，就会费距离，而如果省距离，就会费力。使用滑轮时则较为方便，可以将滑轮固定向下拉或者提着滑轮一块向上运动都可以达到较好的效果。
大家发现两种方法各自有什么特点吗？
学生从实验中出发，发现将滑轮固定可以向下用力从而提起重物，很方便；而提着滑轮一块运动可以省一些力。
出示滑轮实物并拨动它转动。请大家分析滑轮有什么特点？
学生观察后得出：滑轮是一个周边有槽，可以绕着轴转动的小轮子。
在生活中，我们常常见到滑轮，你们还能举出生活中使用滑轮的例子吗？
学生从生活经验出发，举出生活中常见的滑轮的例子。例如：升国旗，搬运货物时等等。将物理与生活紧密的联系起来。
活动一：在使用滑轮时根据它的不同使用方法可分为两种类型
（1）定滑轮
什么是定滑轮？
出示实物并操作演示定滑轮的使用。请大家观察定滑轮在使用时自身运动和轴之间关系。
学生：滑轮在使用时，轮子绕着固定不动的轴转动。
象这样在工作的时候，轴固定不动的滑轮叫定滑轮。使用时，小轮在不停地转动，但位置不变。
这种定滑轮我们日常生活中经常见到吗？
学生回答：升国旗时旗杆顶端的滑轮，电梯上升时所用的滑轮，钓鱼杆上的收线装置等。
（2）动滑轮
什么是定滑轮？
出示实物并操作演示动滑轮的使用。请同学们观察定滑轮在使用时滑轮运动和重物运动之间关系。
学生：滑轮在使用时，滑轮和重物一起移动，轴不再是固定不动的了。
象这样在工作的时候，滑轮和重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
大家能举出动滑轮在生活中使用的实例吗？
学生回答：在建筑工地上提升重物时见过用动滑轮提升重物。
（二）定滑轮和动滑轮的特点
活动二：
探究定滑轮和动滑轮的特点
(
1
)1、使用定滑轮的特点
器材：滑轮、绳子、钩码、弹簧测力计、铁架台
按图1组装定滑轮。读取弹簧测力计的示数，探究其示数与钩码所受重力之间的关系；改变弹簧测力计的拉力方向，示数是否发生变化；改变钩码个数，情况如何？
将实验数据填入以下表格中。
实验次数
钩码所受的重力F2/N
弹簧测力计的示数F1/N
1
2
3
学生进行实验，教师指导。
学生体验探究过程，教师安排足够的时间让学生进行思考和讨论，进而得出自己的结论，培养学生初步的信息收集整理能力。
学生回答前面所提出的问题：弹簧测力计示数与钩码所受重力相等；拉力方向改变后，弹簧测力计示数与钩码所受重力依然相等；钩码个数改变后，弹簧测力计的示数也随之发生变化，但仍与钩码所受重力相等。
通过实验，你们发现使用定滑轮有什么特点？
学生归纳总结：（1）使用定滑轮不能省力；（2）使用定滑轮可以改变力的方向；（3）改变拉力的方向，拉力的大小不变。
(
2
)2、使用动滑轮的特点
按图2所示，组装动滑轮。竖直向上拉弹簧测力计，使钩码保持平衡状态，读取弹簧测力计的示数，这个示数与钩码所受的重力有何关系？改变钩码的个数，弹簧测力计的示数如何变化？把测得的数据填入自己设计的表格中。教师引导学生设计表格，提醒学生注意需要测哪些物理量，实验需要做几次？
学生设计表格，相互之间进行交流，并在全班展示。
实验次数
动滑轮的重力G动/N
钩码所受的重
G物/N
弹簧测力计的示数F1/N
1
2
3
学生发现，弹簧测力计的示数为钩码和动滑轮的重力之和的一半；当改变钩码的个数后，弹簧测力计的示数也随之发生变化，但依然等于钩码和动滑轮的重力之和的一半。
通过实验，你发现使用动滑轮有什么特点？
学生归纳总结（1）用动滑轮可以省一半的力，此时的省力省的是物体总重的一半，物体总重为物重和动滑轮重力之和，当不计动滑轮重力时，拉力F与物重G的关系为F
=
G/2；（2）使用动滑轮不可以改变力的方向；（3）改变拉力的方向，拉力的大小发生变化。
3、定滑轮和动滑轮的本质
请大家画出定滑轮和动滑轮的杠杆示意图。
(
3
)学生在画图时，对于定滑轮的杠杆示意图，一般不会存在太大的问题。而对于动滑轮是怎样的杠杆，学生可能会判断失误，以为动滑轮的支点在圆心处，应对这一问题进行着重分析。动滑轮的支点在绳与滑轮的接触点，可用如图3所示的杠杆加以分析，使学生认识到滑轮实质是连续转动的杠杆，是无数杠杆的组合。
(
4
)学生在教师的指导下画出杠杆的示意图，并加以展示。如图4所示。
滑轮实质上是变形杠杆，定滑轮本质上是等臂杠杆；动滑轮本质上是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。
（三）滑轮组
在实际生活中，单独的动滑轮和定滑轮都并不常见，人们常将动滑轮和定滑轮结合起来，这种定滑轮和动滑轮的组合被称为滑轮组。
大家在生活中见到过那些滑轮组呢？
(
5
)学生回答：在建筑工地的起重机上可以看到，在装饰公司中起吊重物的滑轮组。
展示一些常见的滑轮组，如图5所示。
学生观察，找出滑轮组中的定滑轮和动滑轮的位置，分析如何判断滑轮组中的动滑轮和定滑轮，并请学生着重注意各种不同的滑轮组的绕线方式的不同。
我们知道，动滑轮和定滑轮有它们各自的特点，那么滑轮组有什么特点呢？
(
6
)
活动
探究滑轮组的特点
（1）按照图6所示组装滑轮组，在下方的动滑轮下挂上钩码，竖直向下拉弹簧测力计，使钩码保持平衡状态，读取弹簧测力计读数，分析与钩码的重力之间有何关系？并观察拉力的方向和钩码所受重力方向之间的区别。
改变钩码的个数，弹簧测力计的读数有何变化？并将实验数据填如下表中。
实验次数
动滑轮的重力G动
钩码所受的重G物/N
弹簧测力计的示数F1/N
1、
2、
3、
学生实验，发现弹簧测力计的示数小于钩码的重力，并且拉力的方向和钩码重力的方向相反。
师生交流，总结得出，滑轮组结合了定滑轮和动滑轮的特点，既能省力，又能改变力的方向。
请同学们观察一下，在的滑轮组中，承受物重的绳子有几段？
学生观察后得出，这时只有两段绳子承受物重，最后从定滑轮绕出的一段只改变力的方向，不承担重力。
请同学们分析表格中的实验数据，在两段绳子承受物重时，拉力与物重之间有什么关系？
学生经过自主分析后得出，拉力为物重和动滑轮重力之和的一半，即
(
图
7
)F
=
(G物+G动)/2
（提醒学生此时摩擦力忽略不计）
教师进一步推导得出，在不计动滑轮重力时，拉力为物重的一半，即F
=
G物/2
（2）按图7所示组装滑轮组，在下方的动滑轮下挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，使钩码保持平衡状态，读取弹簧测力计读数，分析与钩码的重力之间有何关系？并观察拉力的方向和钩码所受重力方向之间的区别。
改变钩码的个数，弹簧测力计的读数有何变化？并将实验数据填如下表中。
实验次数
动滑轮的重力G动
钩码所受的重G物/N
弹簧测力计的示数F1/N
1、
2、
3、
学生进行实验，记录数据。
再请同学们观察一下，在图11-15所示的滑轮组中，承受物重的绳子有几段？
学生观察后得出：绕成三段绳子时，最后一段从动滑轮绕出来直接承担重力，因此这时有三段绳子承担总重。
请同学们分析表格中的实验数据，在三段绳子承受物重时，拉力与物重之间有什么关系？
学生经过自主分析后得出，拉力为物重和动滑轮重力之和的三分之一，即
F
=
(G物+G动)/3
（同样提醒学生此时摩擦力忽略不计）
教师进一步推导得出，在不计重力时，拉力为物重的一半，即F
=
G物/3
请大家对比以下两个实验，在绳子的段数为两段和三段时，它们的拉力与物重的关系是怎样的？你们能从中得出什么启示吗？
同学之间相互交流，在教师的引导下得出：要求动力的大小，关键是要根据滑轮组的绕线方法判断出绳子段数n，而判断n的关键是看从滑轮中绕出来的最后这一段是从定滑轮绕出来的，则这段只改变用力方向而不承担重力，因此不计算在内；若最后这一段是从动滑轮绕出来的，则这段绳子直接承担重力，因此要计算在内。所以，具体分析时还要能根据图形，分辩出滑轮组中哪些滑轮是定滑轮，哪些是动滑轮。
而此时拉力在不计摩擦和动滑轮重力时F
=
G物/n。
对于拉绳子的动力大小都可归纳到滑轮组的公式Ｆ＝１／nＧ总解决。当单独使用定滑轮时，n＝１；单独使用动滑轮时，n＝２。
教师进一步分析指出，滑轮组的绕法为：承受物重的绳子段数为偶数时，绳子固定端与定滑轮框架上的挂钩相连；承受物重的绳子段数为奇数时，绳子固定端与动滑轮框架上的挂钩相连。这种方法可简称为“奇动偶定”原则。
生活·物理·社会
轮轴和斜面
请大家阅读生活·物理·社会中有关知识，看看你们学到了什么？
学生阅读，发现，轮轴和斜面都是简单机械，其中轮轴是杠杆的变形，为省力杠杆，斜面也是一种简单机械，在斜面上运动比竖直向上将物体提上去更省力，它也是一种省力的简单机械。
学到了什么
本节课我们学习了滑轮的知识，知道了滑轮可分为定滑轮和动滑轮两类。其中在工作的时候，轴固定不动的滑轮叫定滑轮，而在工作的时候，滑轮和重物一起移动的滑轮叫动滑轮。定滑轮的特点为：使用定滑轮不能省力，使用定滑轮可以改变力的方向，改变拉力的方向，拉力的大小不变。动滑轮的特点为：用动滑轮可以省一半的，使用动滑轮不可以改变力的方向，改变拉力的方向，拉力的大小发生变化。定滑轮本质上是等臂杠杆，动滑轮本质上是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。我们了解了有关滑轮组的知识，知道了使用滑轮组既可省力又可改变力的方向且使工作方便。在使用动滑轮时，拉力在不计摩擦和动滑轮重力时F
=
G物/n，而具体计算的关键是判断承受物重的绳子段数n。但判断n的关键又是看从滑轮中绕出来的最后那段算不算在内。若这段是从定滑轮绕出来的，则不算；若是从动滑轮绕过来的，则要算。
布置作业
板书设计
第一课时
二
滑轮
一、滑轮
1、定滑轮：工作的时候，轴固定不动的滑轮叫定滑轮
2、动滑轮：在工作的时候，滑轮和重物一起移动的滑轮叫动滑轮
二、定滑轮和动滑轮的特点
1、定滑轮的特点：使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向
(
图
11-17
)2、动滑轮的特点：用动滑轮可以省一半的力，但不可以改变力的方向
3、定滑轮和动滑轮的本质（如图11-17所示）
定滑轮本质上是等臂杠杆
动滑轮本质上是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆
三、滑轮组
1、滑轮组的特点：既省力，又可改变力的方向，使用方便
2、承受物重的绳子为n段时
拉力Ｆ＝１／nＧ总
3、滑轮组的绕法：奇动偶定原则