第五节 其他简单机械.docx

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第五节其他简单机械

第十三章力和机械

第五节其他简单机械

1课时新授课

【教学目标】

知识与技能

1．认识定滑轮、动滑轮。

　2．知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。

　　3．会根据要求使用和组装滑轮组。

过程与方法

1．经历探究定滑轮、动滑轮工作特点的过程，进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法。

　　2．经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法

情感、态度与价值观

1．关心生活、生产中有关滑轮的实际使用。

　2．对实践中的滑轮工作特点具有好奇心。

　3．具有利用简单机械改善劳动条件的愿望。

　4．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。

【教学重点】

定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用，滑轮的实质。

【教学难点】

正确判断滑轮组的省力情况。

【教学准备】

教师器材：

多媒体设备及课件，木板（带有螺丝钉、螺丝及螺母）、扳子、螺丝刀、手钻、另一套同学生使用的器材。

学生器材：

滑轮组（单2个双2个），铁架台，钩码，细线，弹簧秤，刻度尺。

学生两人一组。

【教学过程】

主要教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

一、情景设置，

导入新课

（设计意图：

激发学生对科学的求知欲以及探求科学知识的兴趣。

）

利用课本图13-8的漫画，通过课件演示。

问题：

为什么胖子能拉住包，瘦子却被包拉上去呢？

由学生的回答引出这里利用到的机械叫做滑轮，这节课我们探究一下滑轮等其他简单机械。

观看动漫,

说出其中的科学道理。

新课教学

1、定滑轮和动滑轮

（设计意图：

这样由学生自己探索并确定定滑轮、动滑轮的概念，学生会产生强烈的满足感、成就感。

有利于培养学生由感性到理性的认知规律，培养学生分析、概括、动手实验能力。

）

引导学生分析，星期一早晨学校升国旗时，为什么升旗手站在旗杆底下，就能把国旗升上去？

播放升旗视频。

类似的装置你还在哪里见过？

你能利用老师给你提供的器材组装这种滑轮吗？

你还知道与这种滑轮的使用不一样的滑轮吗？

请你再组装出来。

这两种滑轮在使用时有什么不同？

由此得出两种滑轮的定义：

轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。

轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。

观看视频，讨论交流：

旗杆顶端装有滑轮。

举例：

起重机起重杆上端的滑轮……

组装并展示。

起重机钢丝绳下吊着的滑轮……

组装后展示。

学生分析讨论得出：

旗杆顶端、起重机起重杆上端的滑轮只是转动，它的轴固定不动；起重机钢丝绳下吊着的滑轮随物体一起运动。

探究

2、比较定滑轮和动滑轮的特点。

猜想

设计实验

进行实验

分析论证得出结论：

使用定滑轮不省力，但是能改变力的方向；

使用动滑轮能省一半的力，但要费一倍的距离。

交流与评估

（设计意图：

培养学生在实验中发现问题，解决问题的能力及反思能力，学会书面或口头表述自己的观点，养成善于听取别人意见的习惯。

）

滑轮的实质：

定滑轮的实质是等臂杠杆；

动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂的2倍的杠杆。

（设计意图：

培养学生分析问题能力，建立物理模型的意识。

）

上节我们完成了对杠杆的学习，你还记得使用杠杆的目的是什么吗？

那么，我们使用滑轮是为什么？

你所做猜想的依据是什么？

让学生展示自己的猜想和依据。

让学生分组讨论设计实验方案,验证自己的猜想。

学生进行实验，教师巡回指导。

指导学生分析实验数据，结论要设计以下方面：

1、是否省力（或更费力）；

2、是否省距离（或需要移动更大距离）；

3、什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？

用实物投影投出学生的结论，再进行交流，得出定滑轮和动滑轮的特点。

（设计意图：

培养学生实验设计、实验操作、收集、处理数据的能力，并养成边实验边记录数据的严谨的科学态度。

）

指导学生进行交流与评估，反思实验中出现的问题：

1、实验设计有不合理、不充分及不完善之处吗？

2、操作中出现过什么失误或故障吗？

你是怎么解决的？

有哪些值得总结的经验？

3、测量结果是否可靠？

有什么因素可能会影响测量结果吗？

测量的数据中有没有不符合规律的数据？

提出问题：

如果把滑轮看作一个杠杆，你能找到它们的支点，标出动力臂、阻力臂吗？

再提出问题：

根据杠杆的平衡条件，你可以得到什么结论？

由此得出定滑轮、动滑轮的实质。

回答：

使用杠杆是为了改变动力方向、省力或省距离。

猜想一：

省力，如起重机……

猜想二：

改变动力方向，如旗杆顶端的滑轮……

分组讨论，设计实验方案，并展示给全班同学

学生动手进行实验，并将数据记录在自己设计的表格内（见附件1）。

学生分析数据和现象。

总结实验结论：

使用定滑轮不省力，但是能改变力的方向；

使用动滑轮能省一半的力，要费一倍的距离；

需要改变力的方向时，使用定滑轮，而需要省力时就要使用动滑轮。

展示交流，得出定滑轮和动滑轮的特点。

学生实验设计与过程交流与评估，反思实验中可能出现的问题。

找到滑轮的支点并标出动力臂、阻力臂

分析出：

定滑轮中动力臂等于阻力臂；

动滑轮的动力臂等于阻力臂的2倍。

探究

3、滑轮组的特点

省力又能改变力的方向

使用滑轮组时，有几端绳子作用在动滑轮上，所用拉力就是物重的几分之一。

F＝G/n

如果绳子通过的距离为S，物体上升的高度为h，那么S＝nh

小结

（设计意图：

培养学生运用已有知识对实验现象进行分析、比较、综合、抽象、概括等不同形式的思维能力，所得结论为分析斜面作准备）

过渡：

通过以上学习我们知道：

需要改变力的方向时，使用定滑轮，而需要省力时就要使用动滑轮。

提出问题：

如果我们在提升物体的时候既想省力又想改变力的方向，该怎么办？

请同学们按你们的设想，用刚才的一个定滑轮一个动滑轮组合起来看看，看哪一组做的又好又快，并且做实验来验证是不是又省力又改变了力的方向？

给出：

这样定滑轮和动滑轮组合在一起就是滑轮组。

用几个定滑轮和几个动滑轮也可以组成滑轮组，用滑轮组提升重物时拉力与物重之间有何关系？

仔细观察拉力大小与滑轮组的什么因素有关？

请大家动手实验，找出其关系。

指导学生进行实验

用实物投影投出学生组装的滑轮组及结论；再让学生进行交流实验结论，总结出滑轮组的特点。

强调：

所得结论是在不计绳、动滑轮重及摩擦力的情况下；如果只不计绳重及摩擦力，G还包含动滑轮重。

让学生分析讨论：

使用杠杆、滑轮等简单机械提起重物，有的省力，有的不省力；使用它们时，有的力可以移动较短的距离，有的力却要移动较长的距离。

通过这几种简单机械的学习，你认为省力或费力、省距离或费距离，它们之间有什么关系？

学生讨论得出方案：

把定滑轮、动滑轮组合起来。

学生两人一组进行组装滑轮组，完成实验。

展示所组装的滑轮组

学生分组进行实验，

展示组装的滑轮组（见附件1）及实验结论。

交流实验结果：

找出拉力与动滑轮上绳子段数的关系。

F＝G/n

分析讨论出：

没有既省力又省距离的机械；省力的机械费距离，省距离的机械费力；使用省力机械时省力越多，动力作用点通过的距离越大，即动力是阻力的n分之一，动力作用点通过的距离就是阻力作用点通过的距离的n倍。

4、轮轴和斜面

轮轴是由一个轴和一个大轮组成。

轮轴是省力机械，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一。

斜面：

一种省力的简单机械。

（设计意图：

体现出“从生活走向物理，从物理走向社会”的物理新课程理念，培养学生建立物理模型的意识）

问学生：

生活中除了杠杆和滑轮，你还知道哪些简单机械？

出示带有螺丝钉、螺丝及螺母的木板、扳子、螺丝刀、手钻，依次让学生从木板上拧下螺丝，在木板上钻孔。

问学生：

使用这几个工具时有什么共同之处？

请看课本71页图13.5-5，找出它们的共同特点。

引出这些工具的共同名称——轮轴。

它们都是由一个轴和一个大轮组成。

出示轮轴挂图，让学生指出哪部分是轮，哪部分是轴。

如果把它们看作杠杆，支点在哪里？

找出动力臂、阻力臂。

提问：

根据杠杆的平衡条件，你可以得到什么结论？

让学生讨论交流，得出轮轴的特点。

提问：

你还知道哪些物体是轮轴？

播放汽车行驶在盘山公路上的视频，让学生观察，同时提出问题：

上山的公路为什么修得弯弯曲曲如盘龙，而不是从山下直通山顶？

让学生准备一张直角三角形的纸，按照课本图13.5-8所示，模拟盘山公路。

展开这张纸，问学生：

汽车是沿哪条边爬到山峰的？

与直通山顶的路相比，走的路是多了还是少了？

为什么这样走？

演示斜面：

找一个学生给全体学生演示用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块，比较拉力和重力大小。

由此给出斜面这个名词，再让学生说一下哪些场合还利用到斜面。

说出所知道的简单机械，如螺丝刀、扳子等。

上讲台用螺丝刀、扳手拧螺丝钉、螺丝，用手钻在木板上钻孔。

其他学生注意观察。

分析讨论，找出这些工具在使用时的共同特点——都绕着一个轴转动。

在挂图中指出轮、轴、支点的位置。

分析出：

轮半径是动力臂，轴半径是阻力臂。

通过讨论交流得出：

轮轴是一个省力机械，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一。

说出所知道轮轴的实物。

观看视频，比较斜面中拉木块所用拉力与木块重力大小，发表自己的看法。

回答教师的问题并分析出：

根据刚才小结所知，省力的机械费距离，使用省力机械时省力越多，动力作用点通过的距离越大，那么盘山公路修得越长，汽车爬山所需的动力越小。

说出自己所知还利用到斜面的场合。

反馈练习

教师巡视检查

完成反馈练习

见附件1

三、课堂小结

让学生谈本课收获,

谈本课收获：

；

还想知道：

。

四、课堂检测

教师巡视、讲评。

完成检测题，

见附件2。

五、布置作业

出示作业题题目，见附件3

课后完成。

【板书设计】

第五节其他简单机械

1、定滑轮和动滑轮3、滑轮组的特点

轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。

使用滑轮组时，有几端绳子作用在动滑轮

轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。

上，所用拉力就是物重的几分之一。

2、比较定滑轮和动滑轮的特点。

F＝G/n

使用定滑轮不省力，但是能改变力的方向；4、轮轴和斜面

使用动滑轮能省一半的力，但要费一倍的轮轴是由一个轴和一个大轮组成。

距离。

轮轴是省力机械，轮半径是轴半径的几倍，

定滑轮的实质是等臂杠杆；作用在轮上的动力就是阻力的几分之一。

动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂的2倍斜面：

的杠杆。

一种省力的简单机械。

【教学反思】

一、案例的“亮点”

1、整个教学活动设计以教师为主导，学生为主体。

给学生创设开放的学习氛围，提供足够充分的活动时间和空间，注重知识的发生、发展和形成过程，使学生积极主动地参与学习活动。

在探究性实验中帮助学生掌握科学研究的方法，培养学生的创新意识。

通过对实验现象的观察，学生运用已有知识对实验现象进行分析、比较、综合、抽象、概括等不同形式的思维活动，刺激学生积极思考，探究其中奥秘，进而为创造性思维的发展奠定一个良好的基础。

2、教学过程中引导学生分析出滑轮、轮轴的实质，培养学生构建物理模型的能力。

3、本课利用了许多生活中利用滑轮、斜面的视频，科学世界中的轮轴、斜面利用生活中的实物演示，体现出“从生活走向物理，从物理走向社会”的物理新课程理念。

二、教学中易出现的问题

1、在探究滑轮、滑轮组的特点时，拉力大于理想状态的物重的n分之一，注意引导学生分析产生误差的原因：

摩擦力和动滑轮的重力。

因此，把滑轮组省力的特点分为两种情况：

在不计绳、动滑轮重及摩擦力的情况下有几端绳子作用在动滑轮上，所用拉力就是物重的几分之一；如果只不计绳重及摩擦力，G还包含动滑轮重。

2、动滑轮的支点是一个动点。

附件1

总结本节课的探究环节：

情景设置，提出问题——做出猜想——合作交流，设计方案——进行实验，收集数据——分析推理，得出结论——交流评估。

学生设计的探究定滑轮和动滑轮的特点表格

实验次数

滑轮

物体重力（N）

物体升高的高度（cm）

弹簧秤示数（N）

弹簧秤升高的高度（cm）

用力方向

1

2

3

学生组装的滑轮组

【反馈练习】

1、升旗的时候，我们看到旗手用力向下拉绳子，旗子就升上去了，这是因为旗杆顶端有一个。

这个事例告诉我们，这种简单机械能够改变。

2、我们生活中经常使用的工具和见到的情景，分别属于哪种简单机械？

a、用扳手拧上螺丝：

；b、用露螺丝刀拧下螺丝钉：

；

c、汽车走的盘山公路：

；d、挑东西的扁担：

。

3、如右图所示，若每个滑轮重均为1N，在绳的自由端用力将重25N的物体匀速提起，不计摩擦，则拉力F=________N。

4、下面能够省距离的简单机械是（）

A、定滑轮B、动滑轮C、杠杆D、斜面

5、在生活和生产中经常使用简单机械，其目的在于（）

A、省力B、省距离C、改变力的方向D、工作的方便

6

、如右图所示，通过定滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3，则三个力大小关系是（　　）

A、F1最大　　　　　　B、F2最大　　　　　

C、F3最大　　　　　　D、一样大

7、要用30N的力刚好提起重40N的物体，下列简单机械中可以采用的是（不计机械本身重和摩擦）（　　）

A、一个定滑轮B、一个动滑轮

C、杠杆D、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组

8、如下图所示，人对绳的拉力都是F，将各重物匀速提起。

不计动滑轮重，物重最大的是（　　）

A、G1B、G2

C、G3D、G4

附件2：

【课堂检测】

1、定滑轮实质是________杠杆，不省力也不费力，但是可以改变________的作用方向；动滑轮实质是________________的杠杆，省力________，多费________的距离，不能改变________的作用方向。

2、滑轮组是由________和________组成的，________省力，________改变力的作用方向（选填“能”或“不能”）；若滑轮组由n段绳子吊着物体，则提起物体所用的力是物重的________。

3、如下图所示，若拉力F=900N，物体A重1500N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。

当绳子自由端移动3m，则沿水平方向匀速拉动物体A前进时，物体A与地面间摩擦力是_________N，物体A移动_________m。

4、如右图所示，滑轮A上挂一重10N的物体B，C为固定点（地面），当滑轮A在力F的作用下向上匀速上升时，滑轮A的速度为重物B上升时速度的________，力F应为_______N（滑轮A和绳重及摩擦均不计）。

5、如右图所示，若每个滑轮重均为1N，在绳的自由端用力将重25N的物体匀速提起，不计摩擦，则拉力F=________N。

6、如下图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3。

则（　　）

A、F1＞F2＞F3B、F1＜F2＜F3C、F2＞F1＞F3D、F2＜F1＜F3

7、如图下所示，若加在绳的自由端的拉力F=G/3，试画出绳子的绕法。

附件3

【作业题】

1、一条绳子最多能承受1000N的拉力。

请设计一个滑轮组,用这条绳子吊起3300N的重物，画出滑轮组安装示意图。

（动滑轮重及摩擦不计）

2、如下图所示，利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。

已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。

则：

（1）不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时，提升的物重分别是G甲=______N，

G乙=________N，G丙=________N。

（2）动滑轮重3N，不计绳与滑轮之间摩擦，提升的物重分别是G甲=______N，

G乙=________N，G丙=________N。

（3）当物体被提升2m时，绳子自由端移动的距离分别是s甲=_______m，

s乙=_______m，s丙=________m。

（4）如果物体被提升的速度都是0.2m/s时，绳子自由端移动的速度分别是：

v甲=________m/s，v乙=________m/s，v丙=________m/s。

3、如图13-9中甲、乙所示的装置里，用多少力就可以把重物提起？

（不计摩擦力和滑轮重）

4、在3000多年前，我们的祖先就设计了结构合理的辘轳，直到现在，也还有些地方在使用它，去查找资料，看它是什么样的结构，有什么用？

是属于哪一种简单机械？