滑輪及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)一、概述滑輪及其應(yīng)用是滬科版物理八年級(jí)第十章第二節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容包括兩個(gè)部分：定滑輪、動(dòng)滑輪的作用，特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)；滑輪組的選擇，組裝和應(yīng)用。完成本節(jié)課的學(xué)習(xí)需要1課時(shí)。學(xué)生通過(guò)第一節(jié)杠桿的學(xué)習(xí)，對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械已經(jīng)有了初步的了解，本節(jié)課的滑輪其實(shí)本質(zhì)也是杠桿，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課時(shí)要會(huì)融會(huì)變通，溫故而知新。本節(jié)課探究的滑輪組繩子段數(shù)與力和距離的大小關(guān)系的結(jié)論將在第三節(jié)機(jī)械功的概念建立時(shí)起重要作用。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組是生活中非常常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機(jī)械，是人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要工具。2、 教學(xué)目標(biāo)分析1.通過(guò)觀察分析和實(shí)驗(yàn)探究的方法，知道定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的作用方面的規(guī)律性結(jié)論。2.在利用杠桿平衡條件探究定滑輪、動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)的過(guò)程中，體會(huì)等效替代、類比、推理等研究方法的應(yīng)用。3.根據(jù)要求使用和組裝滑輪組來(lái)解決生活問(wèn)題，認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)對(duì)人類發(fā)展的作用，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的探索精神。三、教學(xué)重難點(diǎn)分析重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)為理解定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的作用。難點(diǎn)：用杠桿平衡條件分析定滑輪、動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)時(shí)，“支點(diǎn)位置”的分析是一個(gè)難點(diǎn)；根據(jù)要求組裝滑輪組則是本節(jié)課的另一個(gè)難點(diǎn)。四、學(xué)習(xí)者特征分析一般特征： 學(xué)習(xí)者是初二年學(xué)生，接觸物理已經(jīng)接近兩個(gè)學(xué)期的時(shí)間了，對(duì)物理的一些學(xué)習(xí)方法，思想已經(jīng)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(zhuǎn)化的過(guò)渡期，學(xué)生的思維以形象思維為主，對(duì)直觀現(xiàn)象比較感興趣，喜歡動(dòng)手，欠缺對(duì)問(wèn)題深入的思考及理性的思維。初始能力：學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，已經(jīng)掌握了杠桿的定義、杠桿平衡條件等相關(guān)知識(shí)，對(duì)杠桿的特點(diǎn)、使用簡(jiǎn)單機(jī)械可以省力或者省距離有了初步了解。生活中滑輪的應(yīng)用其實(shí)并不少見(jiàn)，但學(xué)生缺乏對(duì)此類現(xiàn)象的深入認(rèn)識(shí)，缺乏本質(zhì)性的更深層次的思考，也罕有動(dòng)手組裝應(yīng)用滑輪的生活經(jīng)歷。信息素養(yǎng)： 學(xué)生在之前學(xué)習(xí)中曾經(jīng)歷分小組合作完成實(shí)驗(yàn)探究，有交流互動(dòng)，合作分享的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)本節(jié)課探究過(guò)程與方法有一定的基礎(chǔ)，有初步的數(shù)據(jù)分析能力。但是學(xué)生接觸物理的時(shí)間還不夠長(zhǎng)，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)有一定的模仿性，需要必要的演示。五、 教學(xué)策略選擇與設(shè)計(jì)1.“少教多學(xué)”思想：即在課堂上更多地發(fā)掘?qū)W生的積極性和主動(dòng)性，實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)，確立學(xué)生主體，教師主導(dǎo)的師生關(guān)系從直觀現(xiàn)象入手，充分利用實(shí)驗(yàn)電教手段啟發(fā)學(xué)生思維，以物理知識(shí)為載體，挖掘?qū)W生的潛在學(xué)力水平、實(shí)踐能力的教學(xué)原則。2.本節(jié)課立足“從生活走向物理，從物理走向生活”的思路上，以科學(xué)探究為主線，采用“猜想與假設(shè)制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與收集證據(jù)-分析論證與評(píng)估交流應(yīng)用”的小組合作學(xué)習(xí)策略，鼓勵(lì)學(xué)生參與互動(dòng)，積極交流與合作。3.PPT、投影儀展示：必要的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)性的ppt課件，利用實(shí)驗(yàn)電教手段直觀呈現(xiàn)探究過(guò)程，啟發(fā)學(xué)生思維。六、教學(xué)資源與工具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器：滑輪本質(zhì)演示儀一套（自制教具），定滑輪、動(dòng)滑輪若干，鉤碼一盒，細(xì)繩，彈簧測(cè)力計(jì)，鐵架臺(tái)。信息技術(shù)應(yīng)用：PPT課件、Flash動(dòng)畫、投影儀。七、 教學(xué)過(guò)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(xiàn)在它們處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果老師要讓鉤碼上升，應(yīng)該怎么做呢？對(duì)。手往上提。如果老師希望手向下拉繩子，讓物體上升，有沒(méi)有什么方法？需要借助什么工具？生：使用 杠桿/滑輪師：說(shuō)一說(shuō)你的理由？（學(xué)生剛接觸杠桿，不難想到通過(guò)杠桿可以實(shí)現(xiàn)要求；結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，也不難得出進(jìn)行升旗儀式時(shí)，旗桿頂部有一個(gè)定滑輪用以改變力的方向）師：借助杠桿/滑輪這類簡(jiǎn)單機(jī)械，的確可以實(shí)現(xiàn)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(méi)有什么樣的聯(lián)系呢？帶著這個(gè)問(wèn)題，我們進(jìn)入今天課程的學(xué)習(xí)。（板書 滑輪及其應(yīng)用）新課教學(xué)：師：大家知道我們可以用杠桿方便提起物體。比如老師現(xiàn)在用一個(gè)等臂杠桿可以讓一個(gè)重物從較深的水槽中向上運(yùn)動(dòng)。為了讓重物被提升出水槽，需要繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿。杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)會(huì)變成一個(gè)什么圖形？（圓形）另一方面，杠桿轉(zhuǎn)過(guò)180度時(shí)就會(huì)開(kāi)始繞線，圓形的繞線效果也比原來(lái)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(gè)半圓。這樣一來(lái)，杠桿就變成了我們今天要學(xué)習(xí)的滑輪。探究活動(dòng)1：學(xué)生觀察桌面上的滑輪，歸納滑輪的構(gòu)造特點(diǎn)教師引導(dǎo)學(xué)生歸納滑輪的特點(diǎn)：被框固定，繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，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(lái)。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(gè)滑輪，現(xiàn)在老師要用這個(gè)滑輪提升一個(gè)重物。請(qǐng)大家仔細(xì)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(guò)滑輪。現(xiàn)在老師在繩子的另一端施加一個(gè)向下的作用力，大家看到了什么呢？對(duì)。重物被舉起來(lái)了。探究活動(dòng)2：有沒(méi)有與老師演示的不一樣的方法呢？學(xué)生分組進(jìn)行討論，探究，教師巡視，請(qǐng)一組能夠正確使用動(dòng)滑輪提升重物的小組上臺(tái)演示。師：現(xiàn)在老師用兩個(gè)滑輪來(lái)同時(shí)提升重物，請(qǐng)思考這兩種方案在使用過(guò)程中有什么區(qū)別？教師引導(dǎo)學(xué)生歸納分析：定滑輪：滑輪位置不發(fā)生改變。（針對(duì)學(xué)生極易出現(xiàn)的思維誤區(qū)，教師提問(wèn)：定滑輪是不是靜止的？是不是每個(gè)點(diǎn)的位置都不發(fā)生改變？）教師演示2：在定滑輪輪軸和輪上其他位置個(gè)粘貼一個(gè)小標(biāo)記，轉(zhuǎn)動(dòng)定滑輪。教師引導(dǎo)學(xué)生歸納得出結(jié)論：結(jié)論1：定滑輪在工作時(shí)整體位置不發(fā)生改變，圓心的位置不變，圓上的其它點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步觀察思考，分析得出：結(jié)論2：動(dòng)滑輪：滑輪隨物體一起運(yùn)動(dòng)。師：可見(jiàn)，定滑輪和動(dòng)滑輪并不是構(gòu)造上有什么不同，而是由它工作過(guò)程中軸是否隨著物體運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)來(lái)區(qū)分的。我們先來(lái)研究一下定滑輪。定滑輪在工作的時(shí)候有什么特點(diǎn)呢？教師引導(dǎo)學(xué)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(gè)特點(diǎn)：結(jié)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(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)話。我們?nèi)绾螠y(cè)量力的大小呢？彈簧測(cè)力計(jì)師：大家看到老師手上拿著一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)的量程為0-5N。我們?cè)谑褂脺y(cè)力計(jì)前先把它調(diào)零。現(xiàn)在老師用彈簧測(cè)力計(jì)吊起一個(gè)鉤碼，請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)進(jìn)行讀數(shù)。0.5N。然后老師用定滑輪來(lái)吊起鉤碼，請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)讀數(shù)。觀察記錄數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)力大小并不相等。為什么不相等呢？學(xué)生分組討論，教師引導(dǎo)得出結(jié)論：因?yàn)檩嗇S和滑輪之間存在摩擦。（在黑板上畫一個(gè)表格，記錄三組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)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(yīng)該是什么關(guān)系呢？師：大家都認(rèn)為應(yīng)該相等，這時(shí)候我們沒(méi)辦法通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，我們通過(guò)理論來(lái)分析一下。我們知道定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位置不動(dòng)，繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)說(shuō)明它是一個(gè)杠桿，這個(gè)杠桿的支點(diǎn)在哪里呢？（圓心）我們對(duì)定滑輪繩端施加的力稱為動(dòng)力，物體由于受到自身重力的作用，它會(huì)通過(guò)繩子給杠桿施加一個(gè)拉力，稱為阻力。支點(diǎn)到動(dòng)力作作用線的距離稱為動(dòng)力臂，長(zhǎng)度為半徑。支點(diǎn)到阻力作用線的距離稱為阻力臂，大小也為半徑。可見(jiàn)定滑輪是一個(gè)等臂杠桿。根據(jù)杠桿平衡條件可得F=G。教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：結(jié)論4：定滑輪不能省力。任務(wù)1：完成書P193課后作業(yè).1Ppt展示：生活中常見(jiàn)的定滑輪師：定滑輪是一個(gè)等臂杠桿，我們根據(jù)定滑輪的相關(guān)結(jié)論，大膽猜測(cè)一下，動(dòng)滑輪的工作有什么特點(diǎn)呢？動(dòng)滑輪能不能改變力的方向？動(dòng)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(dòng)3：探究動(dòng)滑輪能不能改變力的方向？學(xué)生通過(guò)小組合作的方式提出猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行試驗(yàn)并交流討論分析論證，教師巡視，一段時(shí)間后請(qǐng)小組代表展示和發(fā)言。結(jié)論5：動(dòng)滑輪不能改變力的方向。探究活動(dòng)4：動(dòng)滑輪也是杠桿嗎？它能不能省力呢？教師演示3：動(dòng)滑輪的支點(diǎn)位置如何確定？學(xué)生觀察教師的自制教具，得出動(dòng)滑輪的支點(diǎn)不是圓心，而是滑輪與繩端接觸的點(diǎn)。結(jié)論6：動(dòng)滑輪相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)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(xiàn)=1/2G物，在忽略摩擦力而不忽略滑輪重的條件下，F(xiàn)=1/2G總=1/2(G物+G動(dòng))。師：我們知道，簡(jiǎn)單機(jī)械往往并不能一舉兩得，能夠省力的機(jī)械往往費(fèi)距離，而能夠省距離的機(jī)械往往費(fèi)力。動(dòng)滑輪是不是也有這種情況呢？師：通過(guò)剛才的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)掌握了動(dòng)滑輪和定滑輪工作時(shí)的特點(diǎn)，我們通過(guò)兩道練習(xí)來(lái)加深一下印象。作業(yè)2：書P194課后作業(yè)3.4觀看動(dòng)畫，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納出有效信息：動(dòng)滑輪和定滑輪單獨(dú)工作時(shí)，不可能同時(shí)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(duì)了把動(dòng)滑輪和定滑輪組合起來(lái)。稱為滑輪組。探究活動(dòng)5：使用滑輪組把重物提升起來(lái)。學(xué)生通過(guò)小組合作的方式提出猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行試驗(yàn)并交流討論分析論證，教師巡視，一段時(shí)間后請(qǐng)小組代表展示和發(fā)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(yè)3：先完成ppt上一道縱向的滑輪組問(wèn)題，在遷移到書P193 課后作業(yè)2，補(bǔ)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究教師演示4：初略介紹實(shí)驗(yàn)做法，根據(jù)表格要求記錄數(shù)據(jù)，講解所需數(shù)據(jù)應(yīng)該如何從實(shí)驗(yàn)中的具體獲得方法。探究活動(dòng)6：猜想定滑輪工作時(shí)能否省距離，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄所需數(shù)據(jù)，小組交流得出結(jié)論，教師巡視指導(dǎo)，請(qǐng)完成效果較好的小組來(lái)進(jìn)行匯報(bào)，從多組數(shù)據(jù)中得出結(jié)論。結(jié)論7：定滑輪不省距離也不費(fèi)距離。探究活動(dòng)7：動(dòng)滑輪能否省距離？學(xué)生通過(guò)小組合作的方式提出猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行試驗(yàn)并交流討論分析論證，教師巡視，一段時(shí)間后請(qǐng)小組代表展示和發(fā)言。并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析。結(jié)論8：動(dòng)滑輪工作時(shí)費(fèi)距離。小結(jié)、回顧：實(shí)質(zhì)能否省力是否費(fèi)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(fèi)距離能改變力的方向動(dòng)滑輪省力杠桿省力費(fèi)距離不能改變力的方向作業(yè)布置：校本練習(xí)10.2 滑輪及其應(yīng)用1. 滑輪定滑輪 等臂杠桿 不省力 不費(fèi)距離 能改變力的方向動(dòng)滑輪 省力杠桿 省力 費(fèi)距離 不能改變力的方向2.滑輪組 “分割法”（看與動(dòng)滑輪直接相連的繩子段數(shù)）八、板書設(shè)計(jì)