滑輪及其應用教學設計一、概述滑輪及其應用是滬科版物理八年級第十章第二節的內容。本節內容包括兩個部分：定滑輪、動滑輪的作用，特點和實質；滑輪組的選擇，組裝和應用。完成本節課的學習需要1課時。學生通過第一節杠桿的學習，對簡單機械已經有了初步的了解，本節課的滑輪其實本質也是杠桿，學生在學習本節課時要會融會變通，溫故而知新。本節課探究的滑輪組繩子段數與力和距離的大小關系的結論將在第三節機械功的概念建立時起重要作用。通過本節課的學習，學生還應該認識到定滑輪、動滑輪和滑輪組是生活中非常常見的簡單機械，是人類社會發展進步的重要工具。2、 教學目標分析1.通過觀察分析和實驗探究的方法，知道定滑輪、動滑輪和滑輪組的作用方面的規律性結論。2.在利用杠桿平衡條件探究定滑輪、動滑輪實質的過程中，體會等效替代、類比、推理等研究方法的應用。3.根據要求使用和組裝滑輪組來解決生活問題，認識科學技術對人類發展的作用，培養學生應用物理知識分析解決實際問題的探索精神。三、教學重難點分析重點：本節重點為理解定滑輪、動滑輪和滑輪組的作用。難點：用杠桿平衡條件分析定滑輪、動滑輪的實質時，“支點位置”的分析是一個難點；根據要求組裝滑輪組則是本節課的另一個難點。四、學習者特征分析一般特征： 學習者是初二年學生，接觸物理已經接近兩個學期的時間了，對物理的一些學習方法，思想已經有了初步了解。但是初中生的思維處在形象思維向抽象思維轉化的過渡期，學生的思維以形象思維為主，對直觀現象比較感興趣，喜歡動手，欠缺對問題深入的思考及理性的思維。初始能力：學生在學習本節之前，已經掌握了杠桿的定義、杠桿平衡條件等相關知識，對杠桿的特點、使用簡單機械可以省力或者省距離有了初步了解。生活中滑輪的應用其實并不少見，但學生缺乏對此類現象的深入認識，缺乏本質性的更深層次的思考，也罕有動手組裝應用滑輪的生活經歷。信息素養： 學生在之前學習中曾經歷分小組合作完成實驗探究，有交流互動，合作分享的經驗。對本節課探究過程與方法有一定的基礎，有初步的數據分析能力。但是學生接觸物理的時間還不夠長，動手實驗有一定的模仿性，需要必要的演示。五、 教學策略選擇與設計1.“少教多學”思想：即在課堂上更多地發掘學生的積極性和主動性，實施啟發式教學，確立學生主體，教師主導的師生關系從直觀現象入手，充分利用實驗電教手段啟發學生思維，以物理知識為載體，挖掘學生的潛在學力水平、實踐能力的教學原則。2.本節課立足“從生活走向物理，從物理走向生活”的思路上，以科學探究為主線，采用“猜想與假設制定計劃與設計實驗-進行實驗，與收集證據-分析論證與評估交流應用”的小組合作學習策略，鼓勵學生參與互動，積極交流與合作。3.PPT、投影儀展示：必要的演示實驗，引導性的ppt課件，利用實驗電教手段直觀呈現探究過程，啟發學生思維。六、教學資源與工具設計實驗儀器：滑輪本質演示儀一套（自制教具），定滑輪、動滑輪若干，鉤碼一盒，細繩，彈簧測力計，鐵架臺。信息技術應用：PPT課件、Flash動畫、投影儀。七、 教學過程引入新課：師：大家看老師手上有一盒鉤碼，老師把鉤碼系在線上，現在它們處于靜止狀態。如果老師要讓鉤碼上升，應該怎么做呢？對。手往上提。如果老師希望手向下拉繩子，讓物體上升，有沒有什么方法？需要借助什么工具？生：使用 杠桿/滑輪師：說一說你的理由？（學生剛接觸杠桿，不難想到通過杠桿可以實現要求；結合生活經驗，也不難得出進行升旗儀式時，旗桿頂部有一個定滑輪用以改變力的方向）師：借助杠桿/滑輪這類簡單機械，的確可以實現手往下用力，物體上升。既然杠桿和滑輪都能取得所需的效果，那么，二者之間有沒有什么樣的聯系呢？帶著這個問題，我們進入今天課程的學習。（板書 滑輪及其應用）新課教學：師：大家知道我們可以用杠桿方便提起物體。比如老師現在用一個等臂杠桿可以讓一個重物從較深的水槽中向上運動。為了讓重物被提升出水槽，需要繼續轉動杠桿。杠桿轉動起來會變成一個什么圖形？（圓形）另一方面，杠桿轉過180度時就會開始繞線，圓形的繞線效果也比原來的方形更好。既然圓形更方便，那我們不妨在杠桿上下各安裝一個半圓。這樣一來，杠桿就變成了我們今天要學習的滑輪。探究活動1：學生觀察桌面上的滑輪，歸納滑輪的構造特點教師引導學生歸納滑輪的特點：被框固定，繞軸轉動，周邊有槽，框上有掛鉤的小輪。師：滑輪上帶有鉤子，一方面可以吊起重物，另一方面可以讓將滑輪懸掛起來。教師演示1：用定滑輪提升重物師：大家可以看到老師手上拿著一個滑輪，現在老師要用這個滑輪提升一個重物。請大家仔細看老師是怎么做的。先把滑輪固定在桿上，將重物綁在繩子的一端，繩子的另一端穿過滑輪。現在老師在繩子的另一端施加一個向下的作用力，大家看到了什么呢？對。重物被舉起來了。探究活動2：有沒有與老師演示的不一樣的方法呢？學生分組進行討論，探究，教師巡視，請一組能夠正確使用動滑輪提升重物的小組上臺演示。師：現在老師用兩個滑輪來同時提升重物，請思考這兩種方案在使用過程中有什么區別？教師引導學生歸納分析：定滑輪：滑輪位置不發生改變。（針對學生極易出現的思維誤區，教師提問：定滑輪是不是靜止的？是不是每個點的位置都不發生改變？）教師演示2：在定滑輪輪軸和輪上其他位置個粘貼一個小標記，轉動定滑輪。教師引導學生歸納得出結論：結論1：定滑輪在工作時整體位置不發生改變，圓心的位置不變，圓上的其它點繞圓心轉動。進一步觀察思考，分析得出：結論2：動滑輪：滑輪隨物體一起運動。師：可見，定滑輪和動滑輪并不是構造上有什么不同，而是由它工作過程中軸是否隨著物體運動而運動來區分的。我們先來研究一下定滑輪。定滑輪在工作的時候有什么特點呢？教師引導學生分析得出：由于人向下拉，物體就可以被向上提起，因此定滑輪的第一個特點：結論3：借助定滑輪提升重物，可以改變力的方向。師：那么使用定滑輪能否省力呢？能或不能都讓我們用實驗來說話。我們如何測量力的大小呢？彈簧測力計師：大家看到老師手上拿著一個彈簧測力計，測力計的量程為0-5N。我們在使用測力計前先把它調零。現在老師用彈簧測力計吊起一個鉤碼，請一位同學來進行讀數。0.5N。然后老師用定滑輪來吊起鉤碼，請一位同學來讀數。觀察記錄數據，發現兩個力大小并不相等。為什么不相等呢？學生分組討論，教師引導得出結論：因為輪軸和滑輪之間存在摩擦。（在黑板上畫一個表格，記錄三組以上實驗數據，引導學生交流討論）師：如果這些摩擦力可以忽略，那么拉力和物體的重力大小應該是什么關系呢？師：大家都認為應該相等，這時候我們沒辦法通過實驗來驗證，我們通過理論來分析一下。我們知道定滑輪轉動時，位置不動，繞軸心轉動。能繞固定點轉動說明它是一個杠桿，這個杠桿的支點在哪里呢？（圓心）我們對定滑輪繩端施加的力稱為動力，物體由于受到自身重力的作用，它會通過繩子給杠桿施加一個拉力，稱為阻力。支點到動力作作用線的距離稱為動力臂，長度為半徑。支點到阻力作用線的距離稱為阻力臂，大小也為半徑。可見定滑輪是一個等臂杠桿。根據杠桿平衡條件可得F=G。教師引導學生得出結論：結論4：定滑輪不能省力。任務1：完成書P193課后作業.1Ppt展示：生活中常見的定滑輪師：定滑輪是一個等臂杠桿，我們根據定滑輪的相關結論，大膽猜測一下，動滑輪的工作有什么特點呢？動滑輪能不能改變力的方向？動滑輪也是杠桿嗎？它能不能省力呢？能不能省距離呢？探究活動3：探究動滑輪能不能改變力的方向？學生通過小組合作的方式提出猜想，設計實驗方案，進行試驗并交流討論分析論證，教師巡視，一段時間后請小組代表展示和發言。結論5：動滑輪不能改變力的方向。探究活動4：動滑輪也是杠桿嗎？它能不能省力呢？教師演示3：動滑輪的支點位置如何確定？學生觀察教師的自制教具，得出動滑輪的支點不是圓心，而是滑輪與繩端接觸的點。結論6：動滑輪相當于一個動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿，在忽略滑輪重，摩擦的情況下，F=1/2G物，在忽略摩擦力而不忽略滑輪重的條件下，F=1/2G總=1/2(G物+G動)。師：我們知道，簡單機械往往并不能一舉兩得，能夠省力的機械往往費距離，而能夠省距離的機械往往費力。動滑輪是不是也有這種情況呢？師：通過剛才的學習我們已經掌握了動滑輪和定滑輪工作時的特點，我們通過兩道練習來加深一下印象。作業2：書P194課后作業3.4觀看動畫，教師引導學生歸納出有效信息：動滑輪和定滑輪單獨工作時，不可能同時做到省力和改變力的方向。如果老師想要既省力又能改變力的方向，該怎么做呢？對了把動滑輪和定滑輪組合起來。稱為滑輪組。探究活動5：使用滑輪組把重物提升起來。學生通過小組合作的方式提出猜想，設計實驗方案，進行試驗并交流討論分析論證，教師巡視，一段時間后請小組代表展示和發言。師：使用不同的滑輪組到底能省多少力呢？歸納分析：分割法作業3：先完成ppt上一道縱向的滑輪組問題，在遷移到書P193 課后作業2，補充條件：（1）若摩擦力為10N，求F的大小；（2）若F為10N，求物體與地面之間摩擦力的大小（忽略滑輪和繩子間的摩擦）拓展和延伸 師：那么定滑輪能不能省距離呢？我們通過實驗來進行探究教師演示4：初略介紹實驗做法，根據表格要求記錄數據，講解所需數據應該如何從實驗中的具體獲得方法。探究活動6：猜想定滑輪工作時能否省距離，并進行實驗，記錄所需數據，小組交流得出結論，教師巡視指導，請完成效果較好的小組來進行匯報，從多組數據中得出結論。結論7：定滑輪不省距離也不費距離。探究活動7：動滑輪能否省距離？學生通過小組合作的方式提出猜想，設計實驗方案，進行試驗并交流討論分析論證，教師巡視，一段時間后請小組代表展示和發言。并引導學生對實驗方案進行分析。結論8：動滑輪工作時費距離。小結、回顧：實質能否省力是否費距離能夠改變力的方向定滑輪等臂杠桿不省力不省距離，不費距離能改變力的方向動滑輪省力杠桿省力費距離不能改變力的方向作業布置：校本練習10.2 滑輪及其應用1. 滑輪定滑輪 等臂杠桿 不省力 不費距離 能改變力的方向動滑輪 省力杠桿 省力 費距離 不能改變力的方向2.滑輪組 “分割法”（看與動滑輪直接相連的繩子段數）八、板書設計