八年級(jí)物理下冊(cè)-第2課時(shí) 滑輪組和其他簡(jiǎn)單機(jī)械（教學(xué)設(shè)計(jì)）

第2節(jié)滑輪第2課時(shí)滑輪組和其他簡(jiǎn)潔機(jī)械【教學(xué)目標(biāo)】一、學(xué)問(wèn)與技能1．知道滑輪組的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用，會(huì)依據(jù)要求使用和組裝滑輪組.2．了解其他簡(jiǎn)潔機(jī)械如輪軸和斜面的工作原理和使用方法.二、過(guò)程與方法經(jīng)歷組裝滑輪組的過(guò)程，學(xué)會(huì)按要求組裝滑輪組.三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.關(guān)心生活、生產(chǎn)中有關(guān)滑輪組、斜面和輪軸的實(shí)際使用.2.具有對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中簡(jiǎn)潔機(jī)械的應(yīng)用是否合理進(jìn)行評(píng)價(jià)的意識(shí).3.通過(guò)了解簡(jiǎn)潔機(jī)械的應(yīng)用，初步認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)進(jìn)展的作用.【教學(xué)重點(diǎn)】探究滑輪組的特點(diǎn)，會(huì)按要求組裝.【教學(xué)難點(diǎn)】了解輪軸和斜面的工作原理.【教具預(yù)備】多媒體課件、定滑輪、動(dòng)滑輪、鉤碼、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)、扳手、水龍頭、長(zhǎng)木板等.【教學(xué)課時(shí)】1課時(shí)【鞏固復(fù)習(xí)】老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時(shí)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)問(wèn)的鞏固.【新課引入】師現(xiàn)實(shí)生活中我們除了應(yīng)用定滑輪和動(dòng)滑輪，還使用了其他簡(jiǎn)潔機(jī)械，如我們可以將動(dòng)滑輪和定滑輪組裝起來(lái)，形成一種新的簡(jiǎn)潔機(jī)械，并研究它的特點(diǎn)和組裝方式，請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)說(shuō)生活中你還見(jiàn)過(guò)哪些簡(jiǎn)潔機(jī)械.生：扳手、水龍頭等.老師提示：其實(shí)我們生活中還有許多常見(jiàn)的簡(jiǎn)潔機(jī)械，比如汽車在蜿蜒回旋的公路上行駛到山頂便是利用了斜面這種簡(jiǎn)潔機(jī)械；而汽車使用方向盤(pán)轉(zhuǎn)變方向、開(kāi)門(mén)時(shí)使用門(mén)把手將門(mén)打開(kāi)便是利用了輪軸這種簡(jiǎn)潔機(jī)械.下面我們就一起來(lái)探究滑輪組、斜面、輪軸這三種簡(jiǎn)潔機(jī)械吧.【進(jìn)行新課】學(xué)問(wèn)點(diǎn)1滑輪組師我們知道使用定滑輪可以轉(zhuǎn)變力的方向，使用動(dòng)滑輪可以省力，那能否把二者的優(yōu)點(diǎn)都利用起來(lái)，組合在一起構(gòu)成一個(gè)新機(jī)械呢？生討論、交流.師請(qǐng)同學(xué)們按你們的設(shè)想，將剛才的一個(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪組合起來(lái)，看哪一組做的又好又快，并且進(jìn)行試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證是否既省力，又可以轉(zhuǎn)變力的方向.學(xué)生分組試驗(yàn)進(jìn)行探究，老師巡視指導(dǎo).學(xué)生完成試驗(yàn)，交流試驗(yàn)結(jié)論.師像這樣把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起就是滑輪組，當(dāng)用滑輪組提升重物時(shí)拉力與物重之間有何關(guān)系？請(qǐng)大家分組進(jìn)行試驗(yàn)探究，找出其關(guān)系.老師參與試驗(yàn)指導(dǎo)，并在黑板上畫(huà)出甲、乙兩組不同的滑輪組，并演示組裝，然后請(qǐng)一名學(xué)生上臺(tái)用甲、乙兩個(gè)滑輪組將同一個(gè)鉤碼提起來(lái).要求學(xué)生留意觀察、記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并說(shuō)說(shuō)甲、乙兩個(gè)滑輪組中動(dòng)滑輪的繞線方法有何不同.師兩次示數(shù)不同的緣由是什么？學(xué)生觀察、討論后回答：承擔(dān)鉤碼的繩子段數(shù)不同.師你能數(shù)出有幾段繩子吊著鉤碼嗎？學(xué)生觀察、討論后進(jìn)行回答：甲有2段，乙有3段.老師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)數(shù)繩子段數(shù)的方法：數(shù)繞在動(dòng)滑輪上和固定在動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù).有幾段繩子吊著物體，拉力就是鉤碼重的幾分之一.但是在實(shí)際情況中動(dòng)滑輪的重力不能忽略，所以在試驗(yàn)中得出的拉力并不是鉤碼重的幾分之一，而是稍大于這個(gè)值.老師在黑板上畫(huà)出股數(shù)分別是2、3、4、5的滑輪組的繞法圖，如圖所示，讓學(xué)生數(shù)數(shù)是幾段繩子吊著物體，推斷滑輪組的省力情況.（讓學(xué)生體會(huì)相同數(shù)目的滑輪采用不同的繞線方式，承擔(dān)重物的繩子段數(shù)不同，導(dǎo)致省力多少不同.）老師讓學(xué)生觀察四個(gè)不同的繞法圖，引導(dǎo)學(xué)生找出其中的規(guī)律，得出關(guān)于繩子繞法的結(jié)論：奇動(dòng)偶定（繩子的固定端在動(dòng)滑輪上，則為奇數(shù)段繩子；繩子的固定端在定滑輪上，則為偶數(shù)段繩子），并且進(jìn)一步總結(jié)出繩子自由端拉力移動(dòng)距離s和物體移動(dòng)距離h之間的關(guān)系：s=nh.老師用多媒體播放課件“滑輪組的組裝”，并講解.滑輪組的組裝（多媒體課件）組裝滑輪組需要解決三個(gè)方面的問(wèn)題：（1）確定承擔(dān)物重的繩子段數(shù).由滑輪組的省力情況或，可得承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，n應(yīng)取整數(shù)，且要采用進(jìn)位法.也可以依據(jù)繩子自由端移動(dòng)距離s與物體上升高度h之間的關(guān)系確定，即.（2）確定滑輪個(gè)數(shù).當(dāng)承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，依據(jù)每個(gè)動(dòng)滑輪有2段繩子承擔(dān)，則動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)為n/2，定滑輪個(gè)數(shù)為，即比動(dòng)滑輪少1個(gè)，若要轉(zhuǎn)變力的方向，則需要再加一個(gè)定滑輪，這時(shí)動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等.當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，如不需要轉(zhuǎn)變力的方向，則動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等，均為；若要轉(zhuǎn)變力的方向，則需要再加1個(gè)定滑輪，即動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)為，定滑輪個(gè)數(shù)為.滑輪組中動(dòng)滑輪和定滑輪的個(gè)數(shù)可按“一動(dòng)配確定，偶數(shù)減確定，變向加確定”的方法確定.（3）確定繩子的起點(diǎn).當(dāng)承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起點(diǎn)在定滑輪上；當(dāng)承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起點(diǎn)在動(dòng)滑輪上.即按“奇動(dòng)偶定”的方法確定.例題1（用多媒體展示）同一物體沿相同水平地面做勻速移動(dòng)，如圖所示，拉力分別為F甲、F乙、F丙，不計(jì)滑輪與輕繩間的摩擦，比較它們的大小，則（）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：甲圖為一個(gè)定滑輪，因?yàn)槎ɑ啿皇×?，故拉力大小等于阻力f，即F甲＝f；圖乙是動(dòng)滑輪，省一半的力，故拉力F乙＝1/2f；圖丙由確定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成，有三段繩子承擔(dān)，故拉力F丙＝1/3f.綜上所述，符合題意的是B項(xiàng).答案：B例題2(用多媒體展示)電氣化鐵路的高壓輸電線，無(wú)論嚴(yán)冬還是盛夏都要繃直，才能使高壓線與列車的電極接觸良好，這就必需對(duì)高壓線施加恒定的拉力.為此，工程師設(shè)計(jì)了如圖所示的恒定拉力系統(tǒng)，其簡(jiǎn)化原理圖如圖所示.實(shí)際測(cè)量得到每個(gè)水泥塊的體積為1.5×10-2m3，共懸掛20個(gè)水泥塊.已知水泥塊的密度為2.6×103kg/m3，g取10N/kg.（1）請(qǐng)指出圖中的動(dòng)滑輪、定滑輪；（2）每個(gè)水泥塊的重力是多少？（3）滑輪組對(duì)高壓線的拉力是多大？解：(1)圖中C是動(dòng)滑輪，A、B是定滑輪.（2）每個(gè)水泥塊質(zhì)量m1=ρV=2.6×103kg/m3×1.5×10-2m3=39kg.每個(gè)水泥塊的重量為G1=m1g=39kg×10N/kg=390N.(3)水泥塊對(duì)鋼絲繩的拉力為F1=20G1=20×390N=7.8×103N.由圖可知，動(dòng)滑輪由3段繩子承擔(dān)，所以滑輪組對(duì)高壓輸電線的拉力為F2=3F1=3×7.8×103N=2.34×104N.師我們通過(guò)學(xué)習(xí)杠桿，知道有的杠桿省力，有的杠桿省距離，定滑輪不省力，動(dòng)滑輪省一半的力，但要費(fèi)二倍的距離.大家思考，有沒(méi)有一種機(jī)械既省力，又省距離呢？生思考、交流、討論：省力的機(jī)械就必定費(fèi)距離，省距離的機(jī)械必定費(fèi)勁，沒(méi)有一種機(jī)械既省力又省距離.學(xué)問(wèn)點(diǎn)2輪軸和斜面1.輪軸師同學(xué)們通過(guò)閱讀教材P83頁(yè)《科學(xué)世界》及圖12.2-5中實(shí)例，歸納它們的共同特征，總結(jié)出輪軸的概念.生1：由一個(gè)軸和一個(gè)大輪組成，并能繞共同的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)潔機(jī)械叫輪軸.生2：輪軸上中間靠近轉(zhuǎn)動(dòng)軸線半徑較小的是軸，離軸線較遠(yuǎn)半徑較大的是輪.生3：動(dòng)力一般是作用在輪上，阻力作用在軸上，因此，輪軸是省力機(jī)械.老師引導(dǎo)學(xué)生分析：輪軸也相當(dāng)于一個(gè)杠桿.（如圖）輪和軸的中心O點(diǎn)是支點(diǎn)，作用在輪上的力F1是動(dòng)力，作用在軸上的力F2為阻力，輪半徑為R，軸半徑為r，由杠桿平衡條件可知F1R=F2r，R＞r，F(xiàn)1＜F2，所以輪軸省力.板書(shū)：輪軸：由一個(gè)軸和一個(gè)大輪組成能繞共同的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)潔機(jī)械，實(shí)質(zhì)是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，使用輪軸可以省力.留意：輪軸使用時(shí)，當(dāng)輪半徑是軸半徑的n倍時(shí)，在不計(jì)摩擦情況下，作用在輪上的力的大小為作用在軸上的力的大小的n分之一.師輪軸在生活中的應(yīng)用也有許多，你發(fā)覺(jué)四周還有哪些物體是輪軸？生1：用螺絲刀擰螺絲時(shí)，手抓的木柄較粗的部分是輪，金屬桿部分較細(xì)的是軸，因此螺絲刀擰螺絲是輪軸.生2：拖拉機(jī)或汽車用人工發(fā)動(dòng)時(shí)使用的搖把也是一個(gè)輪軸.生3：電視中見(jiàn)過(guò)以前農(nóng)村常用的轆轤也是輪軸.生4：卷?yè)P(yáng)機(jī)的搖桿也是輪軸.2.斜面師了解了輪軸，再來(lái)討論斜面為什么也是簡(jiǎn)潔機(jī)械，這種簡(jiǎn)潔機(jī)械對(duì)我們有什么用呢？請(qǐng)同學(xué)們想想騎自行車上坡直線行駛和彎曲行駛時(shí)的情景，然后按教材P84頁(yè)圖12-2-6的模擬試驗(yàn)做一做.（學(xué)生操作、討論，然后交流）生1：使用斜面看起來(lái)是費(fèi)了距離，但是省了力，假如從山下直通山頂需要很大的力，不簡(jiǎn)潔爬下去，而沿著彎彎曲曲的盤(pán)山公路行走就可以用較小的力爬上山頂.生2：我們常見(jiàn)的螺絲釘就可以認(rèn)為是一種斜面.板書(shū)：斜面：是一個(gè)費(fèi)了距離但能省力的簡(jiǎn)潔機(jī)械.留意：斜面長(zhǎng)是斜面高度的n倍時(shí)，在不計(jì)摩擦的情況下，所用的推力為物重的n分之一.師斜面在生活和生產(chǎn)中也有許多的應(yīng)用，期望同學(xué)們留心觀察，做生活的有心人.例題3人們?cè)谏a(chǎn)勞動(dòng)的過(guò)程中表現(xiàn)出了非凡的制造性和聰慧才智.如圖甲是使用扳手?jǐn)Q螺母，它其實(shí)是一個(gè)_____，當(dāng)作用在手柄上的力為F1時(shí)，則擰開(kāi)螺母的力F2_____F1（選填“＞”、“＝”或“＜”）.如圖乙是工人師傅將貨物搬運(yùn)到車上的情形，工人師傅這么做利用的科學(xué)學(xué)問(wèn)是_______________________.解析：圖甲中的扳手可以看成是一個(gè)輪軸，當(dāng)動(dòng)力作用在輪上時(shí)可以省力，即在手柄處用一個(gè)較小的力可以在螺母處產(chǎn)生一個(gè)較大的力.圖乙中的裝置是一個(gè)斜面，使用它可以省力.答案：輪軸＞斜面省力【老師結(jié)束語(yǔ)】通過(guò)這節(jié)課，我們共同學(xué)習(xí)了滑輪組的特點(diǎn)和組裝；了解了輪軸和斜面的工作原理和使用方法；我們還知道省力的機(jī)械就必定費(fèi)距離，省距離的機(jī)械必定費(fèi)勁，沒(méi)有一種機(jī)械既省力又省距離.總之，使用機(jī)械給我們的生活、生產(chǎn)帶來(lái)了便利.好，感謝大家！課后作業(yè)完成本課時(shí)對(duì)應(yīng)練習(xí).1.老師在教學(xué)過(guò)程中始終記住，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，尤其是在進(jìn)行探究試驗(yàn)教學(xué)中，老師要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，合理適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生，做到既要避開(kāi)放羊式課堂，又要使每個(gè)學(xué)生參與教學(xué)中，動(dòng)手探究，感受到自己在探究中求得學(xué)問(wèn)，嘗到學(xué)習(xí)勝利的喜悅，體會(huì)到學(xué)習(xí)的輕松、歡樂(lè).總之，老師要想熟練地駕馭課堂教學(xué)非一日之功，要常常不斷地積累和錘煉.2．對(duì)于閱讀材料的教學(xué)把握，我認(rèn)為應(yīng)在完成本節(jié)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容并且時(shí)間充裕的條件下，老師才適當(dāng)進(jìn)行教學(xué)，通常還是留給學(xué)生課后自學(xué)處理.1.滑輪