2020－2021学年人教版八年级物理下册教案-12.2　滑轮

滑轮
一、教学目标
1、知识与技能：理解滑轮。知道滑轮在生产生活中的应用，能用滑轮解决简单的实际问题。
2、过程与方法
（1）经历“探究滑轮的使用方法及工作特点”过程，运用实验归纳法得出结论。
（2）通过将定滑轮抽象成等臂杠杆、将动滑轮抽象成省力杠杆的过程，感受建模的科学方法。
3、情感、态度与价值观
（1）通过了解滑轮与生产、生活的密切联系，体验到生活中处处存在物理。
（2）通过“合作使用滑轮提升钩码”等活动，养成善于观察、勤于思考、乐于探究精神、团队协作的良好习惯。
二、教学重点和难点
重点：在科学探究过程中理解定滑轮、动滑轮的使用方法和工作特点。
难点：1、学生自主探究动滑轮的使用方法。??2、理解动滑轮的工作原理。
三、教学器材：铁架台、滑轮、刻度尺、钩码、弹簧测力计、细线等。
四、教学过程
（一）新课引入
我们知道了杠杆是一种简单机械，在生活生产中使用简单机械可以带来方便。今天我们再来学习另一种简单机械——滑轮
（二）新课学习
1、观察漫画，说说为什么会发生这种事情。观察滑轮，说出它的结构特点。（定义滑轮：周边有槽、能绕着轴转动的小轮。）
2、体验实验、观察比较。
（1）学生活动：（小组合作）探究滑轮的使用方法
（2）学生演示交流：有两种方法可将钩码提到高处
（3）教师再现滑轮的使用
提问：仔细观察两种情况下滑轮的运动情况，比较装置的不同之处。
定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮叫做定滑轮；
动滑轮：使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。
3、探究滑轮的使用特点
情境描述：工人丙，他没有使用滑轮，而是直接用绳子将货物提上来。
（1）提处问题：根据刚才的实验，你认为提升重物时使用滑轮与不使用滑轮相有什么不同吗？
（2）学生猜测。
学生a：可能省力；??学生b：可能费力。??学生c：…
（3）设计实验初步方案：
提问：你还需要什么器材来验证你的猜测。（弹簧测力计）
提问：你该怎么做？
学生讨论交流实验方案：使用弹簧测力计先测出直接提起钩码的拉力大小，再用弹簧测力计测出使用滑轮提起钩码时的拉力，比较两次拉力的大小。如图1
（4）学生使用工具收集证据
探究活动实验前的教师指导：
a??使用弹簧测力计之前要注意调零，向什么方向用力，就沿什么方向调零。
b??使用弹簧测力计时需要匀速缓慢拉动，使弹簧测力计示数保持相对稳定。?????????????????????????????????????????????????????表一
c??要在同一竖直平面内拉动，不然细线容易卡住。
（5）学生探究活动,使用工具收集证据，教师个别指导。
????钩码重力（n）
??使用定滑轮的拉力（n）
?
?
（6）收集数据，表达交流，解释问题。
1定滑轮
a?教师先请一位学生提供实验数据（填入右上表）以及由此得出“使用定滑轮不能省力”的结论。
钩码重力（n）
使用动滑轮竖直向上的拉力（n）
?
?
?
?
?
?
?
?
b???学生回答后，教师进一步提问：大家是否同意？你认为实验过程是否存在不足之处。
c???学生讨论：实验只有一组数据，不能归纳出普遍结论，应该多做几次
d???学生表达交流，完善实验过程。如图2所示，
e??（板书）?定滑轮的使用特点:使用定滑轮不能省力，但可以改变用力方向。?????????????????????????
?????????????????????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????????????????????表二
?????2动滑轮。
a???收集有关动滑轮使用的数据（进行多组实验，收集实验数据，进行分析，如图3。）
b??提问：观察实验数据以及相关现象，你能得出什么结论？???????????
学生回答：使用动滑轮可以省力，但不能改变用力方向。
4、物理建模，分析滑轮的工作原理?
??设问：使用滑轮，有省力、不省力等等情况，使用杠杆，也有省力、不省力等类似情况，能不能将滑轮看成杠杆呢？
（1）动画分析定滑轮
a??请仔细观察定滑轮工作时滑轮的运动情况，可否将定滑轮看成杠杆，为什么？
?学生回答：可以，因为它也是在力的作用下能绕固定点转动的“硬棒”，只不过这根硬棒是圆形的。
b??既然定滑轮是杠杆，请找出杠杆的五个要素即动力、阻力、支点以及动力臂和阻力臂。（教师在学生一边回答时画图）
c??根据做出的力臂情况，你能否解释为什么使用定滑轮不能省力？
????????????????????????????????????????????????????????????
学生回答：定滑轮的动力臂与阻力臂都等于滑轮的半径，所以它实际上是等臂杠杆，由f1×l1=f2×l2得出当l1=l2时f1=f2，所以使用定滑轮不能省力。
d??为什么使用定滑轮沿不同的方向用力，力的大小始终不变呢？
学生回答：因为使用定滑轮沿不同的方向用力，动力臂与阻力臂始终等于滑轮的半径，所以力的大小始终不变。
钩码重力（n）
使用定滑轮竖直向下的拉力（n）
使用定滑轮斜向下的拉力（n）
使用定滑轮水平方向的拉力（n）
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
e??板书??（定滑轮的）工作原理：实质上是等臂杠杆。
（2）分析动滑轮
问题：都是滑轮，为什么作为定滑轮使用时不能省力而作为动滑轮使用时会省力呢？
a、?根据动滑轮的工作情况，先找出动力、阻力；
b、?播放动滑轮演变为直杠杆的模型，确定动滑轮的支点；
c、?在图上画出动力臂、阻力臂。
d、?讨论得出动滑轮的动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，动力臂是阻力臂的两倍，由此得出动滑轮可以看作一个省一半力的杠杆。
e、?板书（动滑轮的工作原理）实质上是动力臂是阻力臂的两倍的省力的杠杆。
f、?分析讨论表3??
?问题：从动滑轮的工作原理来看，使用动滑轮的拉力应该是不使用动滑轮时拉力的一半，但实验的结果似乎并非如此，只是将近物体重力的一半。你认为这可能是什么原因呢？
学生讨论得出：因为动滑轮本身也有重力。使用动滑轮时，绳子需要承担滑轮与物体总重一半的力。
教师请学生测出动滑轮的重力，填入表格，发现使用动滑轮提升重物，所用拉力是滑轮与物体总重的一半。
g??在什么情况使用动滑轮，拉力会是物体重力的一半？（动滑轮重力以及摩擦忽略不计）
这可能吗？（不可能），所以使用动滑轮省力一半只是一种理想状态。
f??使用动滑轮省了力，你认为付出了什么代价?能不能用实验证明？需要比较哪些物理量？
（注意说明：1、使用简易刻度板研究上述问题。2、简易刻度板上每一个格子之间的间隔是相等的。3、注意移动动滑轮之前先记录钩码的起始位置和绳子自由端的起始位置）
学生补充实验：利用简易刻度板测钩码上升的距离h和绳子自由上升的距离s。
得出结论：绳子自由上升的距离s是钩码上升的距离h的两倍。
5、滑轮组
在生产生活中如果既想改变力的方向，又想省力，那又该如何操作呢？（生：将定滑轮和动滑轮组合起来使用。）
（三）小结
（一）定滑轮
1?滑轮的位置固定不变。
2?不省力,可以改变力的方向。
（二）动滑轮
1?滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动。
2?可以省一半力,但不能改变用力方向。
?（三）滑轮组
???????1?使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向。
???????2?提升物体时，若不计滑轮重和摩擦，拉力物重的关系为：f=g/n