《滑轮》教学设计.docx
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《滑轮》教学设计.docx
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《滑轮》教学设计
《滑轮》教学设计
一、教学目标
(一)知识与技能
1.能识别定滑轮和动滑轮,了解定滑轮和动滑轮的特点。
2.能根据实际需要选择合适的滑轮解决实际问题。
3.会安装滑轮组,并能根据安装情况分析施加的拉力与物重的关系。
(二)过程与方法
1.经历探究定滑轮和动滑轮工作特点的过程,进一步掌握用观察和对比来研究问题的方法。
2.经历组装滑轮组的过程,学会按要求组装滑轮组的方法。
(三)情感态度与价值观
1.对实际中的滑轮的工作特点具有好奇心,关心生活、生产中有关滑轮的实际应用。
2.具有对现实生活中简单机械的应用是否合理进行评价的意识,具有利用简单机械改善劳动条件的愿望。
3.通过了解简单机械的应用,初步认识科学技术对人类社会发展的作用。
二、教学重难点
重点:
研究定滑轮、动滑轮的特点。
难点:
判断滑轮组的省力情况,会根据实际要求组装简单的滑轮组。
【巩固复习】
教师引导学生复习上一课时内容,并讲解学生所做的课后作业,加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
师同学们,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,我们会看到国旗缓缓上升;工人在动滑轮的帮助下,居然用50N的力提起重95N的物体,你知道这些是应用了什么吗?
生思考、讨论.教师对学生的回答先不急于解答.
师你们知道定滑轮和动滑轮有什么特点吗?
它们是如何工作的呢?
我们学习了本课知识后,你就会明白了.
【进行新课】
认识定滑轮和动滑轮
师好,请大家先看教材P81页图12.2-1漫画,并提出问题:
为什么大人能将重物吊到二楼,孩子却被重物吊了起来?
生思考、发表看法.
教师展示一架定滑轮、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有什么不同?
生:
定滑轮工作时,轴不动,轮转动;动滑轮工作时,轴随着物体一起上或下运动.师回答正确.好,下面请大家分组探究定滑轮、动滑轮的特点.
学生分组进行实验探究(可参照教材P82页《实验》).教师参与实验指导,这样便于降低学生实验难度.
设计表格(供参考)
学生记录数据,进行分析,得出结论.
教师用多媒体播放课件“定滑轮和动滑轮的特点和实质”,并讲解.
定滑轮和动滑轮的特点和实质(多媒体课件)
(1)定滑轮是一个等臂杠杆.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,轮的直径可以看做是一根硬棒,动力和阻力作用在直径的两端,动力臂等于阻力臂.注意:
用定滑轮提升重物时,动力移动的距离等于重物升高的高度.
(2)动滑轮是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆.如图乙所示,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.
板书:
定滑轮
定义:
使用时,轴固定不动的滑轮
实质:
等臂杠杆
特点:
不能省力,但可以改变动力的方向
动滑轮
定义:
工作时,轴随物体一起运动的滑轮
实质:
动力臂为阻力臂2倍的杠杆
特点:
能省力,但要多移动距离
师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.
例题1(用多媒体展示)一辆汽车不小心陷进了泥潭中,按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中拉出.如果汽车的动力比阻力小800N,则甲图中人拉动汽车的拉力至少为_____N,乙图中人拉动汽车的拉力至少为_____N,其中比较省力的是_____图.(绳与滑轮间的摩擦不计)
解析:
图甲是定滑轮,图乙是动滑轮.由于定滑轮不省力,动滑轮省力.根据题目的已知条件,必须给汽车提供至少800N的拉力,因此,如果利用甲图,则人必须至少施加800N的力才能把汽车拖出泥潭.如果使用乙图,人只需提供400N的拉力即可拖出汽车.由此可见,乙图更省力.
答案:
800400乙
定滑轮和动滑轮的综合运用
教师引导学生思考:
定滑轮可以任意改变力的方向;那么动滑轮是否能在任何时候都可以省一半的力?
学生猜想:
这是肯定的,因为动滑轮是动力臂为阻力臂2倍的杠杆.
教师出示以下例题,帮助学生纠正错误观点.
例题2(用多媒体展示)如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是()
A.20NB.25NC.30ND.35N
解析:
利用动滑轮提升物体时能省一半的力是有条件的,那就是自由端拉力的方向应与阻力方向相反,且在一条直线上,从图示装置看,力F的大小要大于动滑轮与重物总重的一半,答案为D.
答案:
D
知识点3滑轮组
师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?
生讨论、交流.
师请同学们按你们的设想,将刚才的一个定滑轮、一个动滑轮组合起来,看哪一组做的又好又快,并且进行实验,来验证是否既省力,又可以改变力的方向.
学生分组实验进行探究,教师巡视指导.学生完成实验,交流实验结论.
师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拉力与物重之间有何关系?
请大家分组进行实验探究,找出其关系.
教师参与实验指导,并在黑板上画出甲、乙两组不同的滑轮组,并演示组装,然后请一名学生上台用甲、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.
师两次示数不同的原因是什么?
学生观察、讨论后回答:
承担钩码的绳子段数不同.
师你能数出有几段绳子吊着钩码吗?
学生观察、讨论后进行回答:
甲有2段,乙有3段.
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,拉力就是钩码重的几分之一.但是在实际情况中动滑轮的重力不能忽略,所以在实验中得出的拉力并不是钩码重的几分之一,而是稍大于这个值.
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和物体移动距离h之间的关系:
s=nh.
教师用多媒体播放课件“滑轮组的组装”,并讲解.
滑轮组的组装(多媒体课件)
组装滑轮组需要解决三个方面的问题:
(1)确定承担物重的绳子段数.由滑轮组的省力情况
或
,可得承担物重的绳子段数
,n应取整数,且要采用进位法.也可以根据绳子自由端移动距离s与物体上升高度h之间的关系确定,即
.
(2)确定滑轮个数.当承担物重的绳子段数n为偶数时,按照每个动滑轮有2段绳子承担,则动滑轮个数为n/2,定滑轮个数为
,即比动滑轮少1个,若要改变力的方向,则需要再加一个定滑轮,这时动滑轮和定滑轮个数相等.当n为奇数时,如不需要改变力的方向,则动滑轮和定滑轮个数相等,均为
;若要改变力的方向,则需要再加1个定滑轮,即动滑轮个数为
,定滑轮个数为
.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.
(3)确定绳子的起点.当承担物重的绳子股数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.
例题1(用多媒体展示)同一物体沿相同水平地面做匀速移动,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
解析:
甲图为一个定滑轮,因为定滑轮不省力,故拉力大小等于阻力f,即F甲=f;图乙是动滑轮,省一半的力,故拉力F乙=1/2f;图丙由一定滑轮和一个动滑轮组成,有三段绳子承担,故拉力F丙=1/3f.综上所述,符合题意的是B项.
答案:
B
例题2(用多媒体展示)电气化铁路的高压输电线,无论严冬还是盛夏都要绷直,才能使高压线与列车的电极接触良好,这就必须对高压线施加恒定的拉力.为此,工程师设计了如图所示的恒定拉力系统,其简化原理图如图所示.实际测量得到每个水泥块的体积为1.5×10-2m3,共悬挂20个水泥块.已知水泥块的密度为2.6×103kg/m3,g取10N/kg.
(1)请指出图中的动滑轮、定滑轮;
(2)每个水泥块的重力是多少?
(3)滑轮组对高压线的拉力是多大?
解:
(1)图中C是动滑轮,A、B是定滑轮.
(2)每个水泥块质量m1=ρV=2.6×103kg/m3×1.5×10-2m3=39kg.每个水泥块的重量为G1=m1g=39kg×10N/kg=390N.
(3)水泥块对钢丝绳的拉力为F1=20G1=20×390N=7.8×103N.由图可知,动滑轮由3段绳子承担,所以滑轮组对高压输电线的拉力为F2=3F1=3×7.8×103N=2.34×104N.
师我们通过学习杠杆,知道有的杠杆省力,有的杠杆省距离,定滑轮不省力,动滑轮省一半的力,但要费二倍的距离.大家思考,有没有一种机械既省力,又省距离呢?
生思考、交流、讨论:
省力的机械就必定费距离,省距离的机械必定费力,没有一种机械既省力又省距离.
知识点4轮轴和斜面
1.轮轴
师同学们通过阅读教材P83页《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.
生1:
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.
生2:
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.
生3:
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.
教师引导学生分析:
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.
板书:
轮轴:
由一个轴和一个大轮组成能绕共同的轴线转动的简单机械,实质是一个可以连续转动的杠杆,使用轮轴可以省力.
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.
师轮轴在生活中的应用也有很多,你发现周围还有哪些物体是轮轴?
生1:
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.
生2:
拖拉机或汽车用人工发动时使用的摇把也是一个轮轴.
生3:
电视中见过以前农村常用的辘轳也是轮轴.
生4:
卷扬机的摇杆也是轮轴.
2.斜面
师了解了轮轴,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?
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,然后按教材P84页图12-2-6的模拟实验做一做.
(学生操作、讨论,然后交流)
生1:
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,不容易爬下去,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.
生2:
我们常见的螺丝钉就可以认为是一种斜面.
板书:
斜面:
是一个费了距离但能省力的简单机械.
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.
师斜面在生活和生产中也有许多的应用,希望同学们留心观察,做生活的有心人.
例题3人们在生产劳动的过程中表现出了非凡的创造性和聪明才智.如图甲是使用扳手拧螺母,它其实是一个_____,当作用在手柄上的力为F1时,则拧开螺母的力F2_____F1(选填“>”、“=”或“<”).如图乙是工人师傅将货物搬运到车上的情形,工人师傅这么做利用的科学知识是_______________________.
解析:
图甲中的扳手可以看成是一个轮轴,当动力作用在轮上时可以省力,即在手柄处用一个较小的力可以在螺母处产生一个较大的力.图乙中的装置是一个斜面,使用它可以省力.
答案:
轮轴>斜面省力
课后作业
完成本课时对应练习.
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- 滑轮 教学 设计
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