资源简介

12.2滑轮
【学习目标】
1．认识定滑轮和动滑轮。
2．知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用。
3．会根据要求使用和组装滑轮组。
4．了解其他简单机械的一些应用。
5．经历探究定滑轮、动滑轮的工作特点的过程，进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法。
【教学重难点】
重点：探究定滑轮、动滑轮的使用特点。
难点：滑轮组的组装及作用。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
我们先来观察一幅科学漫画
这个故事中起到关键作用的是哪个部件？你在哪里见到过吗？
新课讲授：
探究点一、定滑轮和动滑轮
活动1：杠杆是一种常用的简单机械。除了杠杆之外，滑轮（pulley）也是一种简单机械，它在日常生活中的应用也很广泛。
活动2：观察并总结
滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
活动2：思考与讨论：
问题1：我们可以直接用手将物体提升，但如果高度太高，手够不到怎么办呢？比如把国旗提升到顶端，这个时候就要用到滑轮了，现在我们就来模拟用滑轮提升国旗。
问题2：滑轮在使用时有什么样的特点？滑轮在转动，滑轮的轴不随物体一起运动，将这样的滑轮称为定滑轮。
问题3：使用机械的作用在于省力或者省距离，那么定滑轮的作用是什么呢？
演示定滑轮，请同学们回答以下问题：
(1)钩码重力和竖直拉动时拉力大小是多少？
(2)钩码移动距离和绳子自由端移动距离是多少？
(3)钩码移动方向和拉力的方向如何？
总结：定滑轮的特点是不省力、不省距离，但可以改变力的方向。
问题4：斜着拉动时拉力大小还等于物体重力吗？
强调：沿任何方向拉动定滑轮，力的大小都是一样的。
问题5：为什么沿各个方向拉动时拉力大小都一样呢？
定滑轮的实质是l1＝l2的等臂杠杆。
活动4：思考与讨论：
问题1：滑轮除了刚才的用法，还有其他用法来提升物体吗？演示使用动滑轮。
问题2：滑轮在使用时有什么样的特点？滑轮在转动，滑轮的轴随物体一起运动，将这样的滑轮称为动滑轮。
问题3：使用定滑轮可以改变力的方向，那么使用动滑轮的作用是什么呢？
演示动滑轮，请同学们回答以下问题：
(1)钩码重力和竖直拉动时拉力大小是多少？
(2)钩码移动距离和绳子自由端移动距离是多少？
(3)钩码移动方向和拉力的方向如何？
问题4：此时有几段绳子拉着重物？
问题5：物体重2 N，将绳子自由端挂在顶端时，绳子拉力大小为多少？
问题6：如果用手拉着绳子自由端，则手的拉力大小为多少？
总结：动滑轮特点是可以省一半力，但费一倍的距离，不可以改变力的方向。
问题7：斜着拉动时拉力大小还是重力一半吗？
强调：只有竖直方向拉动时，才能省一半的力。
问题8：为什么沿斜向拉动时拉力大小不等于重力的一半呢？
动滑轮的实质是l1＝2l2的省力杠杆。
探究点二、滑轮组
活动1：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？
让学生们动手实验。
实验的目的有两个：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
教师引导：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。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课本表格中，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：拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子段数n有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用力就是物重的几分之一即
F= 1/n G或F=1/n(G+G动)，S=nh。
滑轮组的设计
(1)滑轮组绕出绳子的股数：n个滑轮可以绕出n股绳子，也可以绕出n+1股绳子。
(2)绕绳子采用奇动偶定的方法，由里向外或由外向里。
活动2：知识拓展：用滑轮组水平拉物体前进实验表明，使用滑轮组拉重物时，若动滑轮重和摩擦不计，动滑轮被几股绳子拉住，所用的力就是物体与接触面摩擦力的几分之一。即F= 1/n f。
如图所示，拉力F的大小等于1/3f。
课堂练习：
1．用图中所示装置提升重为的物体。不计摩擦和滑轮与绳的自重，下列说法正确的是　　
A．两个滑轮均为定滑轮
B．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为
C．人将绳子拉过，物体也上升
D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向
【解答】B
【解答】由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，故错误；
不计摩擦和滑轮与绳的自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为，则拉力为，故正确；
使用动滑轮时，物体上升，则绳子的自由端会通过，故错误；
由图可知，使用该装置既能省力，又能改变力的方向，故错误。
故选：。
2．如图所示，，，用力将重物以的速度匀速提升，则所需拉力及力拉绳的速度分别为（不计摩擦）　　
A．， B．，0.2
C．，0.05 D．，0.05
【解答】D
【解答】图中动滑轮一共有两根绳子承担重力，，拉力；绳子自由端移动的速度与拉力移动速度的关系为：，得，选项符合题意。
故选：。
3．如图所示，用滑轮装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则省力情况相同的是　　
A．①④ B．③④ C．②③ D．①②
【解答】A
【解答】若不计滑轮自重及摩擦，
①是动滑轮，省一半力，；
②是定滑轮，单独使用都不能省力，；
③滑轮组有三段绳子承担物重故；
④滑轮组有二段绳子承担物重故。
则省力情况相同的是①④。
故选：。
4．如图所示，物体，的重分别为、，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体在水平面上向右作匀速直线运动，若用力向左拉物体，使物体向左作匀速直线运动，则　　
A． B． C． D．
【解答】A
【解答】
滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，由图知，此滑轮组由2段绳子承担物体的重力，
所以物体在水平面上向右作匀速直线运动时，绳子上的拉力；
向右做匀速直线运动时，在水平方向受到的摩擦力和绳对的拉力平衡，所以，方向水平向左；
若使物体向左做匀速直线运动，此时受向左的拉力、向右的摩擦力和向右的绳子拉力，且对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则受到的摩擦力大小不变（仍为，
因处于平衡状态且绳子上的拉力大小不变，则由力的平衡条件可得向左的拉力：。
故选：。
5．如图所示为我国第一部物理学著作《远西奇器图说》所记载的一机械装置，书中对小球、的质量大小关系作出了正确的推测。若小球的质量为10克，不考虑摩擦和绳重，则两小球匀速移动时，小球的质量可能为　　
A．14克 B．12克 C．10克 D．8克
【解答】D
【解答】不考虑摩擦和绳重，定滑轮即不省力又不省距离，则绳子对的拉力等于的重力，当下降时，下降的高度等于沿斜面上升的距离大于竖直上升的高度，根据功的原理可知，重力对做的功等于绳子的拉力对做的功，也等于克服的重力做的功，即，因为，所以，因此的质量肯定小于。
故选：。
课堂小结：
1．定滑轮：
(1)使用特点：可以改变力的方向，不省力也不费力，不省距离也不费距离
(2)实质：等臂杠杆
2．动滑轮：
(1)使用特点：能省一半的力，但是不改变力的方向，要多移动一倍距离
(2)实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆
3．滑轮组：
使用特点：使用滑轮组既可以省力； 又可以改变力的方向。
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
12.2滑轮
一、定滑轮：
1．定义：工作时，轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮。
2．特点：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。
二、动滑轮：
1．定义：工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。
2．特点：使用动滑轮可以省力；但费距离，且不改变力的方向。
三、滑轮组：
1．定义：定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
2．特点：使用滑轮组既可以省力；又可以改变力的方向。
总结：
n为承担物重的绳子段数。
【课后反思】
把课堂演示为主的实验改为学生探究为主的实验。根据本节课的教学目标和重点要求，为了让学生更确切的理解定滑轮，动滑轮及滑轮组的作用，单靠教师在课堂演示，学生很难体会到这一作用。因此，安排学生在教师的指导下有目的亲自动手操作，通过读取数据，分析修正，让学生自己得出滑轮特点，在探究中拓展了学生团队合作和交流能力，培养学生实事求是和勇于探索精神，这比单纯教师演示效果要好些。
层层追问，探究环环相扣使结论自然呈现。滑轮组的省力情况是本课的难点之一，为了达到突破的目的，在得出动滑轮省力一半结论之后，不失时机的让学生分析提起重物及动滑轮的绳子段数，这为分析滑轮组的绳子段数做了铺垫，通过由特殊到一般的思维过程，培养了学生严密的逻辑思维能力，突破了教学难点。
F
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