滑輪教學(xué)設(shè)計(jì).doc
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第二節(jié) 滑輪及其應(yīng)用 宿松縣木梓初級(jí)中學(xué) 王三虎 教學(xué)任務(wù)分析： 學(xué)生原有水平分析： （1）學(xué)生已經(jīng)知道了三種杠桿即省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿的特點(diǎn)。 （2）學(xué)生基本掌握了杠桿的平衡條件。 本節(jié)教學(xué)中，只有讓學(xué)生親自動(dòng)手去探究，才能使他們?cè)趯W(xué)習(xí)上獲得主動(dòng)權(quán)，才能擺脫傳統(tǒng)教學(xué)中教師“灌”的、陳舊的“填鴨式”的教學(xué)方式，問(wèn)題提出后，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄、比較歸納、討論交流等一系列的教與學(xué)的活動(dòng)，充分展現(xiàn)物理學(xué)科的特點(diǎn)和魅力，讓學(xué)生初步體驗(yàn)科學(xué)探究中的曲直與艱辛，滲透物理學(xué)的基本研究方法，培養(yǎng)學(xué)生帶著教材走向生活的學(xué)習(xí)習(xí)慣，注重多種能力的協(xié)調(diào)發(fā)展。真正做到從生活走向物理，從物理走向社會(huì)。 降低坡度，分散難點(diǎn)，強(qiáng)化重點(diǎn) “滑輪”是初中物理力學(xué)中比較重要的一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它是在同學(xué)們學(xué)習(xí)了杠桿后，對(duì)一些變形的杠桿的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，對(duì)生活中現(xiàn)象的進(jìn)一步觀察和應(yīng)用。由于滑輪按使用情況可以分為定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組，而且學(xué)生對(duì)滑輪組的繞線(xiàn)及段數(shù)的判斷不容易理解。為了降低坡度，分散教學(xué)難點(diǎn)，我們讓學(xué)生始終處于問(wèn)題的氛圍中，去猜想、去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并和其他的同學(xué)交流討論，學(xué)生在自評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)價(jià)的熱烈情境中，不知不覺(jué)加深了對(duì)知識(shí)的理解。 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 1．認(rèn)識(shí)定滑輪和動(dòng)滑輪，理解定滑輪、動(dòng)滑輪的作用。 2.會(huì)根據(jù)要求使用和組裝滑輪組。 過(guò)程與方法 1．通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)，得出定滑輪、動(dòng)滑輪的工作特點(diǎn)。 2．通過(guò)自制教具以及杠桿的平衡條件，對(duì)定滑輪、動(dòng)滑輪的工作特點(diǎn)進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析觀察能力，得出定滑輪是一種等臂杠桿、動(dòng)滑輪是一種省力杠桿。 3．在對(duì)實(shí)例的分析和解釋中進(jìn)一步理解定滑輪、動(dòng)滑輪的應(yīng)用。 情感、態(tài)度和價(jià)值觀 1．意識(shí)到定滑輪和動(dòng)滑輪的不同作用，提高探究簡(jiǎn)單機(jī)械的興趣； 2．運(yùn)用學(xué)過(guò)的科學(xué)知識(shí)解釋生活中的滑輪，進(jìn)一步感受到生活和科學(xué)的關(guān)系； 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)：定滑輪、動(dòng)滑輪及滑輪組的作用及特點(diǎn)。 難點(diǎn)：1.定滑輪是一種等臂杠桿、動(dòng)滑輪是一種省力杠桿的變形； 2.找動(dòng)滑輪的支點(diǎn)。 教學(xué)過(guò)程 一．引入： 演示：杠桿提水的實(shí)驗(yàn) 在杠桿的一端施加一個(gè)向下的動(dòng)力，發(fā)現(xiàn)杠桿已經(jīng)碰地了，小桶還沒(méi)有離開(kāi)井口。 提問(wèn)：該怎么辦呢？ 操作：將杠桿向上移動(dòng)，就能使杠桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，小桶就會(huì)繼續(xù)被舉高。（邊講邊做）如果杠桿能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，小桶就可以被舉得更高。（演示） 提問(wèn)：杠桿要是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的話(huà)，大家想象一下，會(huì)是怎樣的情況呢？ 操作：轉(zhuǎn)動(dòng)紅色的等臂杠桿 現(xiàn)象：看到它形成了一個(gè)圓。 操作：用自制教具改裝。 講授：像這樣改裝好的裝置就叫做滑輪，滑輪實(shí)際上就是杠桿的變形，它也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，人們使用的往往是復(fù)雜的機(jī)械，但復(fù)雜機(jī)械中的許多部件就是由杠桿、滑輪等簡(jiǎn)單機(jī)械組合起來(lái)的。今天我們就開(kāi)始學(xué)習(xí)滑輪。 二．新課教學(xué)： 請(qǐng)學(xué)生觀察：滑輪由哪些部分組成呢？（PPT出現(xiàn)一個(gè)滑輪） 學(xué)生：有輪子 （輪子的邊緣有什么特點(diǎn)呢？） 學(xué)生：有凹陷 （我們把它稱(chēng)為槽。） 教師：輪子會(huì)不會(huì)轉(zhuǎn)呢？ （會(huì)） 教師：繞著什么轉(zhuǎn)？ （繞著圓心） 教師：也就是繞著通過(guò)圓心的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 教師：軸用框固定。 教師：框的上下還各有一個(gè)鉤子。 引入定義：像這樣能夠繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，邊緣有槽的輪子就叫做滑輪。 （板書(shū)：一、滑輪 1． 定義：能夠繞…… 2． 組成部分：輪 軸 框 鉤） 滑輪畫(huà)法：（用PPT） 先畫(huà)輪，再畫(huà)軸，然后框，最后鉤。 再請(qǐng)學(xué)生觀察：這兩個(gè)滑輪在構(gòu)造有沒(méi)有不同呢？（沒(méi)有） 老師利用其中一個(gè)滑輪將這個(gè)重物舉高： 1. 把滑輪掛在鐵架臺(tái)上 2. 在繩子的一端掛上重物 3. 將繩子繞過(guò)滑輪 4. 在繩子的另一端施加一個(gè)向下的拉力 思考：教師提供一套完全相同的器材，請(qǐng)學(xué)生用這個(gè)滑輪想出另一種方法，同樣也把這個(gè)重物舉高。 學(xué)生討論：請(qǐng)同學(xué)你上來(lái)表演。 （學(xué)生操作過(guò)程中，滑輪會(huì)打翻，可以提示：先將重物掛在滑輪上） （注意：舉高后一定要將繩子的自由端固定好。） 總結(jié)：操作步驟： 1. 將繩子的一端固定在鐵架臺(tái)上 2. 把重物掛在滑輪的下方 3. 將繩子穿過(guò)滑輪 4. 在繩子的另一端施加一個(gè)向上的拉力，重物就被舉高了 操作：教師同時(shí)利用這兩個(gè)滑輪將重物舉高。（操作：兩邊同時(shí)拉） 思考：這兩個(gè)滑輪在構(gòu)造上是相同的，大家認(rèn)真觀察，它們?cè)诠ぷ鬟^(guò)程中有什么不同呢？（一個(gè)滑輪會(huì)動(dòng)，另一個(gè)不會(huì)動(dòng)）哪一個(gè)不會(huì)動(dòng)？ （左邊）教師在左邊這個(gè)滑輪上貼一個(gè)小圓點(diǎn)，當(dāng)向下拉繩子的時(shí)候，看看滑輪有沒(méi)在動(dòng)？ 總結(jié)：可見(jiàn)，不能說(shuō)是滑輪不動(dòng)，而是滑輪的軸不動(dòng)。 而右邊這個(gè)滑輪的軸會(huì)隨著物體的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。（PPT） 定義：把在工作過(guò)程中軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪。 把在工作過(guò)程中軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。 （板書(shū)： 3. 分類(lèi)：定滑輪：軸固定不動(dòng) 動(dòng)滑輪：軸隨物體一起運(yùn)動(dòng) ） 可見(jiàn)，定滑輪和動(dòng)滑輪不是構(gòu)造不同，也不是一個(gè)會(huì)動(dòng)，一個(gè)不會(huì)動(dòng)。 而是由在工作過(guò)程中軸會(huì)不會(huì)隨著物體一起運(yùn)動(dòng)來(lái)區(qū)分的。 （板書(shū)： 二、定滑輪的工作特點(diǎn)） 1.利用定滑輪工作有什么好處呢？ 分析：在沒(méi)有利用定滑輪時(shí)，要將重物舉高，力就要向上。（演示） 而用了定滑輪之后，力的方向可以向下。（邊講邊演示） 總結(jié)：使用定滑輪的好處是：可以改變力的方向。 2.利用定滑輪工作能不能省力呢？ 如果直接勻速向上（副板書(shū)：勻速）提起物體，需要多大的力？ 測(cè)量: 拉力為多少牛？ (2N) 那么物體的重力也就是2N。 即阻力為2N, 記為F2=G=2N (副板書(shū)) 而用了定滑輪之后，需要的拉力為多大呢？ 測(cè)量：此時(shí)拉力為多少？（2.1N）這是動(dòng)力，記為F1=5.2N (副板書(shū)) 分析：因?yàn)閯?dòng)力大于阻力， 所以使用定滑輪不省力。 3.為什么使用定滑輪不能省力呢？這個(gè)問(wèn)題如何分析？誰(shuí)想出來(lái)了？（請(qǐng)同學(xué)發(fā)言） 分析：剛才我們已經(jīng)知道了滑輪實(shí)際上就是杠桿的變形，（出示教具）現(xiàn)在我們?cè)侔阉兓馗軛U進(jìn)行分析。（將滑輪變回杠桿） 引導(dǎo)：大家觀察一下，當(dāng)提起重物時(shí)，支點(diǎn)在哪？（在軸上） 這是動(dòng)力作用線(xiàn)，這是阻力作用線(xiàn)，（邊講邊用手比劃） 從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線(xiàn)的距離為動(dòng)力臂；從支點(diǎn)到阻力作用線(xiàn)的距離為阻力臂。（用手比劃） 發(fā)現(xiàn)：動(dòng)力臂等于半徑，阻力臂也等于半徑，即l1=l2。 也就是說(shuō)定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)什么杠桿？（等臂杠桿）（再點(diǎn)PPT） 證明：當(dāng)勻速舉起重物時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)。 根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2 因?yàn)閘1= l2 所以F1 =F2 可是剛才我們測(cè)出F1=2.1，F(xiàn)2=2N；為什么實(shí)際過(guò)程中F1略大于F2呢？ 分析：因?yàn)檩喸诶@著軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸與輪之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，同時(shí)繩子與槽之間也有摩擦。若忽略摩擦力的話(huà)，則F1等于F2。 4.如果沿著不同方向拉繩子，一樣可以將物體勻速舉高，那么力的大小會(huì)一樣嗎？（會(huì)&不會(huì)）用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。 演示： 向下拉時(shí)，F(xiàn)1=2.1N 斜向下拉，F(xiàn)1‘=2.1N 水平拉時(shí)，F(xiàn)1‘‘=2.1N 無(wú)論沿哪個(gè)方向拉，力的大小都不變。這又是為什么呢？ 5.為什么沿不同方向拉繩子，力的大小都不變呢？ 分析：斜拉時(shí)，阻力和阻力臂不變，現(xiàn)在動(dòng)力是沿著這個(gè)方向的，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力臂還是等于半徑，即定滑輪還是個(gè)等臂杠桿。因此F1‘= F2。 水平拉時(shí)，動(dòng)力臂仍然等于半徑，說(shuō)明它仍然是一個(gè)等臂杠桿，則F1‘‘= F2 總結(jié)：所以，無(wú)論我們沿什么方向拉，定滑輪始終是一個(gè)等臂杠桿。 綜上所述，定滑輪工作的特點(diǎn)是： （板書(shū)： 1.可以改變力的方向 2.不能省力 3.實(shí)質(zhì)：等臂杠桿） （板書(shū)：三、動(dòng)滑輪的工作特點(diǎn)） 1.利用動(dòng)滑輪工作會(huì)不會(huì)改變力的方向呢？請(qǐng)一個(gè)同學(xué)來(lái)分析。 分析：在沒(méi)有利用動(dòng)滑輪時(shí)，要將重物豎直向上舉高，力的方向要豎直向上。而用了動(dòng)滑輪，力的方向還是豎直向上。（邊講邊演示） 總結(jié)：利用動(dòng)滑輪不能改變力的方向。 2.利用動(dòng)滑輪工作能不能省力呢？ 演示：現(xiàn)在我用了動(dòng)滑輪也把重物勻速舉高，所需要的拉力為多少呢？再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)一下。（1.3N）記為動(dòng)力F1=1.3N 發(fā)現(xiàn)動(dòng)力小于阻力，所以使用動(dòng)滑輪可以省力。 3.為什么使用動(dòng)滑輪可以省力呢？該如何分析？ 再將動(dòng)滑輪變回杠桿來(lái)分析。 分析：當(dāng)提起重物的時(shí)候，支點(diǎn)在哪里？ 在繩子和輪接觸的地方這是動(dòng)力作用線(xiàn)，這是阻力作用線(xiàn)，（邊講邊用手比劃）把動(dòng)力臂和阻力臂畫(huà)出來(lái)從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線(xiàn)的距離為動(dòng)力臂；從支點(diǎn)到阻力作用線(xiàn)的距離為阻力臂。（先用手比劃）動(dòng)力臂等于直徑，阻力臂等于半徑，即l1=2l2。 也就是說(shuō)動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿 4.那使用動(dòng)滑輪可以省多少的力呢？請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上證明： 當(dāng)勻速舉起重物時(shí)，杠桿出于平衡狀態(tài)。 根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2 因?yàn)閘1=2 l2 所以F1 =1/2F2即使用動(dòng)滑輪可以省多少的力？（一半） 若學(xué)生沒(méi)有寫(xiě)根據(jù)杠桿平衡條件四個(gè)字，就問(wèn)學(xué)生，這個(gè)公式成立的條件是什么呢？（杠桿要平衡）那現(xiàn)在杠桿平衡了嗎？（平衡了） 為什么呢？因?yàn)槲覀兪莿蛩倥e起重物，杠桿是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以杠桿處于平衡狀態(tài)。 5.剛才我們測(cè)出F2=2N， F1=2.1N，為什么實(shí)際過(guò)程中F1略大于1/2F2？ 學(xué)生：因?yàn)橛心Σ亮Α? 補(bǔ)充：除了有摩擦力之外，還有其他原因嗎？ 剛才我們將物體舉高的時(shí)候，什么也被舉高了？（動(dòng)滑輪也被舉高了），如果忽略摩擦力，也忽略了動(dòng)滑輪和繩子的重的話(huà)，則F1等于1/2F2。 綜上所述，我們可以總結(jié)出利用動(dòng)滑輪工作的特點(diǎn)是： （板書(shū)： 1.不能改變力的方向 2.可以省力 3.實(shí)質(zhì)：省力杠桿） （板書(shū)： 四．滑輪組） 現(xiàn)在請(qǐng)大家欣賞一幅漫畫(huà)： (PPT第一幅圖)大家看漫畫(huà)里有兩個(gè)人，一個(gè)胖子，一個(gè)瘦子，還有一袋很重的面粉。 （PPT第二幅圖）他讓瘦子幫他抓住繩子，自己上樓去搬， 提問(wèn)：大家猜猜看，胖子會(huì)成功嗎？ （PPT打出第三幅圖）：我們看到面粉落地了，瘦子反而被提起來(lái)了， 所以，胖子失敗了。請(qǐng)大家分析一下胖子失敗的原因是什么？ （因?yàn)槭葑颖让娣圯p，瘦子力氣不夠大……） PPT 失敗原因： 1. 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