《滑輪和機械效率備考》（教學(xué)設(shè)計）一、教學(xué)目標(biāo)知識與技能1．認(rèn)識定滑輪和動滑輪，理解定滑輪、動滑輪的作用。2.會按照要求使用和組裝滑車架3.理解機械效率的含意，會進(jìn)行相關(guān)估算。過程與技巧1．通過觀察，得出定滑輪、動滑輪的工作特性；曉得定滑輪是一種等臂杠桿、動滑輪是一種省力杠桿的變型；2．在對實例的剖析和解釋中進(jìn)一步理解定滑輪、動滑輪和滑車架的應(yīng)用。3、知道機械效率，并能進(jìn)行估算。情感、態(tài)度和價值觀1．意識到定滑輪和動滑輪的不同作用，提升探究簡單機械的興趣；2．運用學(xué)過的科學(xué)知識解釋生活中的滑輪，進(jìn)一步感遭到生活和科學(xué)的關(guān)系；教學(xué)重點和難點重點：定滑輪、動滑輪及滑車架的作用及特性。難點：滑車架的機械效率及估算教學(xué)過程一．引入：演示：杠桿提水的實驗在杠桿的一端施加一個向上的動力，發(fā)覺杠桿早已碰地了，大桶還沒有離開井口。提問：該如何辦呢？將杠桿向下聯(lián)通，才能使杠桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，大桶都會繼續(xù)被舉高。（邊講邊做）假如杠桿才能連續(xù)轉(zhuǎn)動，大桶就可以被舉得更高。（演示）提問：杠桿要是連續(xù)轉(zhuǎn)動上去的話，你們想像一下，會是如何的情況呢？操作：轉(zhuǎn)動白色的等臂杠桿現(xiàn)象：看見它產(chǎn)生了一個圓。操作：用自制教具加裝。講授：像這樣加裝好的裝置就稱作滑輪，滑輪實際上就是杠桿的變型，它也是一種簡單機械。
在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，人們使用的常常是復(fù)雜的機械，但復(fù)雜機械中的許多部件就是由杠桿、滑輪等簡單機械組合上去的。明天我們就開始學(xué)習(xí)滑輪。二．新課教學(xué)：請中學(xué)生觀察：滑輪由什么部份組成呢？（PPT出現(xiàn)一個滑輪）中學(xué)生：有輪子（輪子的邊沿有哪些特征呢？）中學(xué)生：有凹坑（我們把它稱為槽。）班主任：輪子會不會轉(zhuǎn)呢？（會）班主任：繞著哪些轉(zhuǎn)？（繞著圓心）班主任：也就是繞著通過圓心的軸轉(zhuǎn)動。班主任：軸用框固定。班主任：框的上下還各有一個鉤子。引入定義：像這樣才能繞軸轉(zhuǎn)動的，邊沿有槽的輪子就稱作滑輪。板書：一、滑輪定義：才能繞……組成部份：輪軸框鉤滑輪畫法：（用PPT）先畫輪，再畫軸，之后框，最后鉤。再請中學(xué)生觀察：這兩個滑輪在構(gòu)造有沒有不同呢？（沒有）老師借助其中一個滑輪將這個重物舉高：把滑輪掛在鐵架臺上在繩子的一端掛上重物將繩子繞開滑輪在繩子的另一端施加一個向上的拉力思索：班主任提供一套完全相同的器材，請中學(xué)生用這個滑輪想出另一種方式，同樣也把這個重物舉高。中學(xué)生討論：請朋友你上來演出。（中學(xué)生操作過程中，滑輪會踢翻，可以提示：先將重物掛在滑輪上）（注意：舉高后一定要將繩子的自由端固定好。
）總結(jié)：操作步驟：將繩子的一端固定在鐵架臺上把重物掛在滑輪的下方將繩子穿過滑輪在繩子的另一端施加一個向下的拉力，重物就被舉高了操作：班主任同時借助這兩個滑輪將重物舉高。（操作：兩側(cè)同時拉）思索：這兩個滑輪在構(gòu)造上是相同的，你們認(rèn)真觀察，它們在工作過程中有什么不同呢？（一個滑輪會動，另一個不會動）哪一個不會動？（左側(cè)）班主任在右側(cè)這個滑輪上貼一個小圓點，當(dāng)向上拉繩子的時侯，瞧瞧滑輪有沒在動？總結(jié)：可見，不能說是滑輪不動，而是滑輪的軸不動。而右側(cè)這個滑輪的軸會隨著物體的運動而運動。（PPT）定義：把在工作過程中軸固定不動的滑輪叫定滑輪。把在工作過程中軸隨物體一起運動的滑輪叫動滑輪。板書：3.分類：定滑輪：軸固定不動動滑輪：軸隨物體一起運動可見，定滑輪和動滑輪不是構(gòu)造不同，也不是一個會動，一個不會動。而是由在工作過程中軸會不會隨著物體一起運動來分辨的。二、定滑輪的工作特性1.借助定滑輪工作有哪些益處呢？剖析：在沒有借助定滑輪時，要將重物舉高，力就要向下。（演示）而用了定滑輪以后，力的方向可以向上。（邊講邊演示）總結(jié)：使用定滑輪的用處是：可以改變力的方向。2.借助定滑輪工作能不能省力呢？倘若直接勻速向下（副板書：勻速）提起物體，須要多大的力？檢測:拉力為多少牛？(2N)這么物體的重力也就是2N。
即阻力為2N,記為F2=G=2N(副板書)而用了定滑輪以后，須要的拉力為多大呢？檢測：此時拉力為多少？（2.1N）這是動力，記為F1=5.2N(副板書)剖析：由于動力小于阻力，所以使用定滑輪不省力。3.為何使用定滑輪不能省力呢？這個問題怎樣剖析？誰想下來了？（請朋友發(fā)言）剖析：剛剛我們早已曉得了滑輪實際上就是杠桿的變型，（出示教具）如今我們再把它變回杠桿進(jìn)行剖析。（將滑輪變回杠桿）引導(dǎo)：你們觀察一下，當(dāng)提起重物時，支點在哪？（在軸上）這是動力作用線，這是阻力作用線，（邊講邊用手比劃）從支點到動力作用線的距離為動力臂；從支點到阻力作用線的距離為阻力臂。（用手比劃）發(fā)覺：動力臂等于直徑，阻力臂也等于直徑，即l1=l2。也就是說定滑輪的實質(zhì)是一個哪些杠桿？（等臂杠桿）（再點PPT）證明：當(dāng)勻速抬起重物時，杠桿處于平衡狀態(tài)。按照杠桿的平衡條件：F1×l1=F2×l2由于l1=l2所以F1=F2但是剛剛我們測出F1=2.1，F(xiàn)2=2N；為何實際過程中F1略小于F2呢？剖析：由于輪在繞著軸轉(zhuǎn)動時，軸與輪之間會形成磨擦，同時繩子與槽之間也有磨擦。若忽視磨擦力的話，則F1等于F2。
4.假如順著不同方向拉繩子，一樣可以將物體勻速舉高，這么力的大小會一樣嗎？（會&不會）用實驗來驗證。演示：向上拉時，F(xiàn)1=2.1N斜向上拉，F(xiàn)1‘=2.1N水平拉時，F(xiàn)1‘‘=2.1N無論沿那個方向拉，力的大小都不變。這又是為何呢？5.為何沿不同方向拉繩子，力的大小都不變呢？剖析：斜拉時，阻力和阻力臂不變，如今動力是順著這個方向的，發(fā)覺動力臂還是等于直徑，即定滑輪還是個等臂杠桿。因而F1‘=F2。水平拉時，動力臂一直等于直徑，說明它依然是一個等臂杠桿，則F1‘‘=F2總結(jié)：所以，無論我們沿哪些方向拉，定滑輪仍然是一個等臂杠桿。綜上所述，定滑輪工作的特征是：板書：1.可以改變力的方向2.不能省力3.實質(zhì)：等臂杠桿三、動滑輪的工作特性1.借助動滑輪工作會不會改變力的方向呢？請一個朋友來剖析。剖析：在沒有借助動滑輪時，要將重物豎直向下舉高，力的方向要豎直向下。而用了動滑輪，力的方向還是豎直向下。（邊講邊演示）總結(jié)：借助動滑輪不能改變力的方向。2.借助動滑輪工作能不能省力呢？演示：如今我用了動滑輪也把重物勻速舉高，所須要的拉力為多少呢？再用彈簧測力計測一下。（1.3N）記為動力F1=1.3N發(fā)覺動力大于阻力，所以使用動滑輪可以省力。
3.為何使用動滑輪可以省力呢？該怎么剖析？再將動滑輪變回杠桿來剖析。剖析：當(dāng)提起重物的時侯，支點在那里？在繩子和輪接觸的地方這是動力作用線，這是阻力作用線，（邊講邊用手比劃）把動力臂和阻力臂畫下來從支點到動力作用線的距離為動力臂；從支點到阻力作用線的距離為阻力臂。（先用手比劃）動力臂等于半徑，阻力臂等于直徑，即l1=2l2。也就是說動滑輪的實質(zhì)是一個省力杠桿4.那使用動滑輪可以省多少的力呢？請一個朋友到黑板上證明：當(dāng)勻速抬起重物時，杠桿出于平衡狀態(tài)。按照杠桿的平衡條件：F1×l1=F2×l2由于l1=2l2所以F1=1/2F2即使用動滑輪可以省多少的力？（一半）若中學(xué)生沒有寫按照杠桿平衡條件四個字，就問中學(xué)生，這個公式創(chuàng)立的條件是哪些呢？（杠桿要平衡）那現(xiàn)今杠桿平衡了嗎？（平衡了）為何呢？由于我們是勻速抬起重物，杠桿是勻速轉(zhuǎn)動，所以杠桿處于平衡狀態(tài)。5.剛剛我們測出F2=2N，F(xiàn)1=2.1N，為何實際過程中F1略小于1/2F2？中學(xué)生：由于有磨擦力。補充：不僅有磨擦力之外，還有其他緣由嗎？剛剛我們將物體舉高的時侯，哪些也被舉高了？（動滑輪也被舉高了），倘若忽視磨擦力，也忽視了動滑輪和繩子的重的話，則F1等于1/2F2。
綜上所述，我們可以總結(jié)出借助動滑輪工作的特征是：板書：1.不能改變力的方向2.可以省力3.實質(zhì)：省力杠桿四．滑車架如今請你們欣賞一幅動漫：(PPT第一幅圖)你們看動漫里有兩個人，一個瘦子，一個胖子，還有一袋很重的大米。（PPT第二幅圖）他讓胖子幫他捉住繩子，自己上樓去搬，提問：你們猜猜看，瘦子會成功嗎？（PPT打出第三幅圖）：我們看見面條落地了，胖子反倒被提上去了，所以，瘦子失敗了。請你們剖析一下瘦子失敗的緣由是哪些？（由于胖子比面條輕，胖子力氣不夠大……）PPT失敗緣由：1.G胖子>學(xué)情剖析滑輪是生產(chǎn)和生活中的普遍使用的機械，生活學(xué)生對滑輪已耳聞目睹，對于滑輪在哪些地方使用，滑輪的外型構(gòu)造等早已較熟悉。但對于它的特征及用途并不了解。加上中學(xué)生才接觸化學(xué)，只學(xué)習(xí)了一學(xué)期，對于中學(xué)生的操作水平，和歸納能力尚不夠成熟。依據(jù)《滑輪和機械效率》一課的特性和中學(xué)生實際，我采用的教學(xué)方式是：講義演示、學(xué)生交流、放電腦動漫、觀察、討論、講解為主的多邊法教學(xué)。通過觀察、實驗和看筆記本動漫迸發(fā)中學(xué)生的興趣，讓中學(xué)生勤動手做實驗，從實驗中探究新知，給中學(xué)生提供充足的空間，引導(dǎo)中學(xué)生在公式推論過程中，理解機械效率的含意，讓中學(xué)生大膽的探求。
讓中學(xué)生在愉快的氣氛中感知探求新知，調(diào)動中學(xué)生的主動性和積極性。療效剖析本節(jié)課在中學(xué)生早已熟悉知識的基礎(chǔ)上，直接引入學(xué)習(xí)目標(biāo)，從中學(xué)生對滑輪的了解，說出滑輪的定義、實質(zhì)、工作特性等，從而通過作圖剖析滑車架的繞法，并總結(jié)規(guī)律，提升中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，中學(xué)生課堂認(rèn)真聽講，積極思索問題。中學(xué)生基本就能借助班主任提供的學(xué)習(xí)材料確切的備考鞏固基礎(chǔ)知識，提升了學(xué)習(xí)水平。這節(jié)課全體中學(xué)生才能參與活動，彰顯了教育要面向全體中學(xué)生的要求，使全班朋友都還能學(xué)到知識。提升了中學(xué)生對科學(xué)探究的興趣。也提升了中學(xué)生的動腦思維能力。因為中學(xué)生早已學(xué)習(xí)過對應(yīng)知識，中學(xué)生在對定滑輪、滑輪和滑輪提起物體時，對工作特性有較熟練的應(yīng)用，有一定的剖析問題和解決問題的能力，對于滑車架的綜合應(yīng)用問題還要在下一步備考中進(jìn)一步。對于機械效率的估算中學(xué)生能基本把握估算方式，曉得了滑車架的機械效率的改變的影響誘因，增強了解決問題的能力。《滑輪和機械效率備考》教學(xué)反省本節(jié)課我主要對滑輪和機械效率進(jìn)行備考，直接提出本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容上分兩大塊，第一備考滑輪和滑車架的知識，第二備考機械效率級滑車架機械效率的估算。通過備考回顧，總結(jié)出定滑輪和動滑輪的作用及滑車架的繞線方式。
滑輪部份把杠桿知識遷移到滑輪，定滑輪的實質(zhì)是個等臂杠桿，動滑輪的實質(zhì)是個省力杠桿。通過這樣的教學(xué)過程，可以培養(yǎng)中學(xué)生運用知識、遷移知識的能力。通過作圖找到滑車架的繞法并總結(jié)規(guī)律，為滑車架的機械效率估算做鋪墊。本節(jié)課為中學(xué)生提供了多種學(xué)習(xí)經(jīng)歷，讓中學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程去體驗，合作交流相結(jié)合，培養(yǎng)了中學(xué)生剖析觀察概括的能力、團(tuán)結(jié)合作的精神、探究精神和實事求是的科學(xué)心態(tài)。教學(xué)中多次讓中學(xué)生小組交流，某些展示，在解決問題的過程中發(fā)覺問題的解決方式，提升剖析能力。在今后教學(xué)中要盡量使課堂更好地適應(yīng)中學(xué)生的個性發(fā)展和自身須要，并使之得到充分的發(fā)展和詮釋?！痘喓蜋C械效率備考》教材剖析本節(jié)是在學(xué)習(xí)杠桿的基礎(chǔ)上，重點學(xué)習(xí)定滑輪和動滑輪，探究定滑輪和動滑輪的特性，迸發(fā)中學(xué)生繼續(xù)探求各類簡單機械使用原理的興趣。難點是滑車架的機械效率的估算。因為內(nèi)容較多可用兩個課時。教材首先采用一幅科學(xué)漫畫，迸發(fā)中學(xué)生的好奇心，引入新課?？梢宰屩袑W(xué)生說一說動漫所現(xiàn)的意思，使中學(xué)生帶著笑容與興趣步入滑輪的學(xué)習(xí)。班主任在組織“比較定滑輪和動滑輪的特性的探究活動時，一定要留有充分的時間去讓中學(xué)生做實驗，不要為了趕進(jìn)度而在中學(xué)生還沒有進(jìn)行足夠的思索時倉促得出推論。
因為教材上已有一定的提示，因而可放手讓中學(xué)生按教科書列舉的步驟獨立完成探究實驗，對于程度好的中學(xué)生，可以鼓勵她們剖析滑輪是杠桿的變型，使她們理解定滑輪不省力、動滑輪省一半力的道理。探究結(jié)束后，讓中學(xué)生課堂上討論探究結(jié)果，最后得出推論：使用定滑輪不省力，并且能改變力的方向；使用動滑輪能省一半的力；須要改變力的方向時如何提高動滑輪的機械效率，使用定滑輪；而須要省力時就要使用動滑輪；既要省力、又要改變力的方向時，就要用到滑車架。對于滑車架機械效率是難點，引導(dǎo)中學(xué)生推論機械效率的的公式，并進(jìn)行相關(guān)估算，在解決問題中理解機械效率的含意。《滑輪和機械效率備考》評測練習(xí)1、如圖所示的滑車架將重10N的物體勻速提高0.1m，所用時間為2s，作用在繩子末端的拉力F為6N（不計繩重和繩與滑輪間的摩擦），下述估算結(jié)果正確的是（）A、所做的有用功為1JB、動滑輪自重0.2NC、拉力F做功的功率為0.3WD、該滑車架的機械效率為83.32、如右圖(a)所示，物體B重100N，在力F作用下勻速上升時，F(xiàn)應(yīng)等于＿＿＿N。（不計磨擦））3、如上圖(b)所示，物體A重為100N，掛重物的鉤子承受的拉力是＿＿＿＿N。人勻速拉繩子的力是＿＿＿＿N（動滑輪自重不計4、如圖所示的四個滑車架中，圖＿＿＿可省一半力，圖＿＿＿最吃力，圖＿＿＿＿和圖＿＿＿＿使勁大小一樣5、實驗表明，使用滑車架水平方向拉重物時，若動滑輪重和繩與滑輪間的磨擦不計，動滑輪被幾股繩子拉住，所用的力就是物體與接觸面磨擦力的幾分之一，即。
如圖所示，拉力F的大小等于＿＿＿＿。課標(biāo)剖析本專題屬于課標(biāo)三大主題之一“運動和相對作用”主題的五級主題機械運動和力，物質(zhì)運動和相對作用的規(guī)律是數(shù)學(xué)學(xué)的核心內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)學(xué)得基礎(chǔ)。這部份內(nèi)容涉及較多的數(shù)學(xué)概念和規(guī)律，比較具象。簡單機械中的滑輪課標(biāo)要求能辨識定滑輪和動滑輪，能通過實驗，認(rèn)識動滑輪和動滑輪的特性，并能按照須要選擇合適的滑輪解決實際問題，定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，使用它可以改變力的方向，不省力，也不省距離。和重物一起聯(lián)通的滑輪是動滑輪，動滑輪可以上下聯(lián)通，也可以左右聯(lián)通。動滑輪實質(zhì)是動力臂是阻力臂2倍的杠桿如何提高動滑輪的機械效率，使用動滑輪省一半力，但不能改變力的方向。會組裝滑車架，并能按照安裝情況剖析施加的拉力大小與物重的關(guān)系，對于繩與滑輪之間的磨擦不計，有幾段繩子吊著動滑輪，拉力就是動滑輪和物重的幾分之一，自由端的聯(lián)通距離是物體聯(lián)通距離的幾倍。組裝滑車架的通常先根據(jù)拉力，阻力關(guān)系或根據(jù)拉力聯(lián)通距離與重物聯(lián)通的距離關(guān)系確定繞滑車架的繩子的股數(shù)。按照實際機械的使用情況理解機械效率的含意，讓中學(xué)生明白為何有額外功，會計算機械效率和相關(guān)問題。