初中物理探究滑轮的作用教案

时间:2023-03-01 06:30:41 教案 我要投稿
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初中物理探究滑轮的作用教案

  探究滑轮的作用

初中物理探究滑轮的作用教案

  1、教学目标:

  知识与技能

  ⑴知道什么是定滑轮和动滑轮及其特点,能根据杠杆平衡的条件对滑轮进行理论分析。

  ⑵知道使用滑轮组时拉力与物重的关系,会组装简单的滑轮组。

  过程与方法

  ⑶通过实验观察和理论分析,探究两种滑轮的作用和实质,培养学生的观察能力和理论分析能力。

  情感态度与价值观

  ⑷通过了解简单机械在实际中的应用,初步认识科学技术对社会发展的作用,树立学好科学文化知识为社会服务的观念。

  2、教材说明

  本节主要内容有:认识动滑轮和定滑轮的结构特点,探究动滑轮和定滑轮的作用,了解滑轮组工作时拉力与物重的关系,学习组装简单的滑轮组。

  本节知识具有承上启下的作用:滑轮是继上一节“杠杆”之后学生学习的又一种重要的简单机械,滑轮实质上是杠杆的变形,可以通过杠杆平衡条件来分析;同时滑轮也是以后学习功的原理、机械效率等知识的基础。通过对滑轮特点的理论分析,再次体会从具体到抽象的研究方法。

  本节的编写思路:教材首先从实物引入,通过活动1让学生认识滑轮、利用滑轮、区分滑轮;然后通过活动2,让学生探究使用定滑轮和动滑轮的好处,并从理论上分析滑轮的实质;然后指出如果把定滑轮和动滑轮组合起来使用,就可以既省力又方便,接着通过活动3研究使用滑轮组时拉力与物重的关系;最后利用信息浏览介绍了另一种常见的简单机械——轮轴,来拓宽学生的知识面。整节教材将一个个的学生活动串在一起,让学生在活动中动手操作,亲自观察,动脑分析,主动获取知识,充分调动了学生的主观能动性。

  本节教学重点:定滑轮、动滑轮和滑轮组在生活、生产中有着广泛的应用,又是进一步学习功、机械效率等知识的基础,所以探究定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用是本节的重点。

  本节教学难点:把滑轮看作是变形的杠杆,对学生来说比较抽象,尤其是确定动滑轮的支点,学生不容易想象;根据滑轮组的组装情况,判断绳子的股数,学生容易把握不准。所以滑轮的实质(尤其是动滑轮)和判定滑轮组的省力情况是本节的难点。

  3、教学建议

  本节课实验器材比较简单,知识的难度也不大,教师一定要让学生亲身实践,让他们通过实验探究,从中发现规律,老师当好组织者、引导者。

  关于课题的引入,教材采用的方法是,描述一个情景:工人在工厂里用手通过滑轮就把几吨重的机器缓缓拉起来了(最好用多媒体或视频展示此情景)。首先给学生一种震撼,原来这个小轮子竟然能起这么大的作用!极大地激发了学生的求知欲。

  也可以利用科学漫画引入,展示一组图片(如图6-33所示)。让学生观察并思考:(1)图中有几位人物?各有什么特征?(2)胖子想干什么?他想让瘦子做什么?(3)结果闹出什么笑话?这幅漫画说明什么道理?学生议论后,发表见解,教师归纳。

  也可以利用升旗仪式创设情景,提问引入。师:当我们参加升旗仪式时,看到站在地面上的人向下拉绳子,国旗就徐徐升起了(如图6-34所示)。你知道旗杆顶端有一个什么器件帮助把旗升上去的吗?你了解它的作用与实质吗?你还能举出它在其他方面的应用吗?

  动滑轮和定滑轮

  “活动1”的目的有三个:一是认识滑轮的结构;二是尝试利用滑轮提起重物,锻炼学生的动手操作能力;三是学会区分两类滑轮。

  观察滑轮时,可以引导学生思考:滑轮主要由几部分组成?轮子周边的槽有什么作用?轮子是绕着什么转动的?在设计实验方案时,有些学生可能不会缠绕绳子,可以启发学生:绳子是要装在轮子的槽中的,绳子的两端应分别连接什么?钩码如何悬挂?这些都是学生实际操作中容易遇到的问题,教师可让学生互相交流自主解决,同时教师及时提供必要的帮助。

  教学中,可以让学生以2-4人为一组进行活动。当学生用自己设计的方案(定滑轮和动滑轮)将钩码提起时,他们一定会体验到成功的乐趣,并激发他们继续探究的积极性。这时要提醒学生注意观察和比较两种滑轮的不同点,由此得出什么是动滑轮和定滑轮。

  探究两类滑轮的作用

  根据前面的“活动1”,很自然地引导学生提出问题:用定滑轮和动滑轮提起同一个物体,所用的拉力是否相同?可以让学生先直接用手拉,感觉两次拉力的大小,然后再给各小组发弹簧测力计,进行活动2。

  “活动2” 的目的有两个:活动A探究使用定滑轮和动滑轮的好处,活动B从理论上分析定滑轮和动滑轮的的实质。

  活动A可让学生先设计记录实验数据的表格(如下表),然后按照教材上的步骤去操作。并画出图中三种方向的拉力示意图。

  实验次数 钩码的重力G/N 弹簧测力计的拉力F/N

  1

  2

  3

  学生实验前,教师要提醒学生拉动钩码时用力要均匀,使钩码匀速直线运动。实验过程中要求学生实事求是地记录数据。

  通过对数据的比较、分析,可得出结论:使用定滑轮不能省力。这时,可提出问题:使用定滑轮不省力,为什么我们还要使用它呢?让学生举例说明。最后,教师指出:在许多情况下,为了改变用力的方向,常常使用定滑轮,可给人们带来方便。

  活动B可参照活动A的方法,让学生先设计记录实验数据的表格,然后按照教材上的步骤去操作。这里需要提醒学生注意:用动滑轮提升物体时,一定要竖直向上拉,不要斜拉。

  由于动滑轮本身的重力会影响实验结果,所以应选用轻质的滑轮,钩码应尽量重些(当然不能超过弹簧测力计的量程)。另外,根据学生的实际情况,对于活动B还可以进行如下扩展:

  (1)把钩码挂在滑轮上,用弹簧测力计测出二者的重力之和。

  (2)再用两个弹簧测力计将该滑轮吊起(如图6-35),并使装置保持静止。观察两个弹簧测力计的示数,并比较弹簧测力计的示数与总重力的关系。

  通过实验探究、分析,可以得出初步结论:使用动滑轮可以省力。

  探究结束后,让学生在课堂上讨论:使用定滑轮和动滑轮各有什么好处?如何在实际使用中灵活选择它们?也可以增加一个练习:人站在岸上,想借助树桩,用一根绳和一个滑轮,把船拉到岸上,可有几种方法?用图表示出来。

  关于活动C“使用滑轮时的理论分析”,可首先向学生指出:滑轮在力的作用下都能绕着某一固定点转动,因此它们也是一种杠杆,同样有支点、动力作用点、阻力作用点。

  为了帮助学生从定滑轮抽象出杠杆模型,教学中可结合课件展示(参照图6-36),让学生边观察动画,边操作实物转动滑轮,寻找它们的支点、动力作用点、阻力作用点,并作出动力和阻力的示意图,分别画出动力臂和阻力臂。

  不难看出,定滑轮的支点在轴心,动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。再引导学生根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析,因为L1=L2,所以F1=F2。由此可以得出:定滑轮实质是个变形的等臂杠杆,不能省力。然后请学生根据以上分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小也不变。

  对于动滑轮,也可参照上述方法,结合课件展示(参照图6-37),让学生观察实物。动滑轮在上升过程中,绕着轮滑边缘O点转动,所以O点就是动滑轮的支点。可以向学生指出:当动滑轮运动时,O点的位置也在变化,所以动滑轮的支点实际上是瞬时支点。明确了动滑轮的支点在哪里,对“动滑轮相当于动力臂是阻力臂二倍的杠杆”就不难理解了。并引导学生根据杠杆的平衡条件分析,为什么动滑轮平衡时,可以省一半的力。

  最后启发学生讨论:探究实验的数据与理论分析有些偏差,原因是什么?(由于摩擦及动滑轮的自身重力的影响。)

  滑轮组

  综合前面定滑轮和动滑轮的工作特点,可以很自然地引出滑轮组:使用动滑轮可以省力,定滑轮能改变力的方向,如果我们既想省力,又要改变力的方向,大家想想有什么好办法?

  “活动3”的目的有两个:一是让学生练习组装简单的滑轮组;二是探究滑轮组在工作时的省力情况。

  (1)提出问题

  用一个动滑轮和一个定滑轮组合起来提升重物,你能设计出多少种方法?每种方法分别能省多少力?

  (2)设计实验与进行实验

  教师可以向学生简单介绍一下绳子的固定端与自由端的概念,提醒他们绳子的绕法是设计实验的关键。让学生充分发挥想象力,大胆、科学地设计,实在设计不出来的话,可以参考教材图6-57进行实验。然后让学生交流设计的方案,并给予鼓励。

  让学生按照设计的方案进行操作,准确记录实验数据并填在教材表格中,引导学生观察吊起动滑轮的绳子的股数。再次提醒学生注意操作安全,加强合作。

  (3)分析论证与实验结论

  分析表格中的数据和吊起动滑轮的绳子的股数,可以得出结论:使用滑轮组吊重物时,若动滑轮重和摩擦不计,动滑轮被几股绳子吊起,所用的力就是物重的几分之一,即F= G。

  (4)拓展与提高

  根据班级的实际情况,还可以提出如下问题,引导学生思考、讨论。

  ①通过观察,你认为滑轮组省力的多少取决于什么?

  ②若不计摩擦但考虑动滑轮重,则拉力与物重、动滑轮的重之间有什么关系?

  ③观察如图6-38所示的情景,你认为这可能吗?理由是什么?

  学完这部分内容后,可以引导学生通过表格的形式对定滑轮、动滑轮和滑轮组进行对比总结。

  定滑轮 动滑轮 滑轮组

  定义

  实质

  特点

  在本节教学内容的基础上,可以通过“信息浏览”介绍轮轴和简单机械的组合,来扩大学生的知识面。还可以通过图片、录像等媒体资料介绍我国古代对简单机械的利用情况,进行爱国主义教育。

  4.教学评价

  ●课堂测评

  1.某同学研究定滑轮的特点,他每次都匀速提起钩码,实验过程如图6-39所示,请仔细观察图中的操作和测量结果,然后归纳得出初步结论。

  比较(a)、(b)两图可知:_________________________ ____ ______;

  比较(b)、(c)、(d)三图可知:________________________________________。

  2.动滑轮下面挂一个20kg的物体(如图6-40),挂物体的钩子承受 N的力,拉绳子的力F为 N(动滑轮的重不计,g取10N/Kg)。

  3.如图6-41所示表示三种不同的滑轮组,用它们提起重为G的相同重物,在A端所用的拉力分别为F1= ,F2= ,F3= (不计滑轮本身的重和摩擦)。

  4.如图6-42所示,建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶,动滑轮重为20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。 若工人将绳子匀速向上拉6m,则泥桶上升____ __m,手拉绳子的力为__ ___N。

  5.学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮,升旗时往下拉动绳子,国旗就会上升。关于这个滑轮,下列说正确的是( )

  A.这是一个动滑轮,可省力 B.这是一个定滑轮,可省力

  C.这是一个动滑轮,可改变力的方向 D.这是一个定滑轮,可改变力的方向

  6.如图6-43是滑轮的两种用法,以下说法中正确的是( )

  A.甲是动滑轮,使用时不能省力 B.乙是动滑轮,使用时可以省力

  C.甲是定滑轮,使用时可以省力 D.乙是定滑轮,使用时不能省力

  7.如图6-44所示有两个滑轮,请设计一个最省力的滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来。

  8.如图6-45所示,在水平拉力F的作用下,物体A沿水平面以lm/s的速度做匀速直线运动,此时弹簧测力计的读数为5N,若不计动滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和动滑轮的摩擦,求:

  (1)物体A与水平面的摩擦力大小为多大?

  (2)拉力F在2s内移动的距离是多少?

  【参考答案】

  1.使用定滑轮不省力 定滑轮可以改变力的方向 2. 200 100 3. G/3 G/4 G/5 4 .2 80 5. D 6. B 7.如图6-46所示 8 .10N 4m

  ●“自我评价与作业”指导

  1.C 因为L1>L2>L3,而物体的重力和阻力臂不变,根据杠杆平衡的条件可知,F1<F2<F3。

  2.滑轮组绕法如图6-47所示

  3.G1:G2=1:2

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