11.2 滑轮 教学设计-2024-2025学年物理八年级下册教科版

《滑轮》教学设计 一、教学背景分析 （一）教材分析 本节是在学习了二力平衡、杠杆这些知识的基础上进行的， 是对简单机械学 习的深化，为机械效率的学习奠定了基础，是本章的核心内容之一。本节内容由 “定滑轮”“动滑轮”和“滑轮组”三部分组成。学生通过实验总结出定滑轮、 动滑轮的作用和特点后，要通过对比（是否省力、是否可以改变力的方向、是否 省距离等）找到各自的优缺点，有利于培养学生辩证地认识事物的意识和习惯。 （二） 学情分析 在学习本节课之前，学生已经学习了力的平衡、弹簧测力计的使用、杠杆等 相关知识，初步掌握了实验探究的方法和技能，有一定的独立实验的能力。但初 中阶段的学生往往比较感性，还不具备独立的抽象概括能力和迁移能力，因此对 定滑轮和动滑轮特点的实质分析会比较困难，需要通过动态演示和理论分析相结 合的方式，帮助学生建立模型，深化学生对滑轮特点的理解。 二、教学设计思路 以生活中实际应用的滑轮创设学习情境，学生通过初步探究定滑轮、动滑轮 的使用方法，观察比较两种装置的不同，得出定滑轮和动滑轮的定义。学生基于 滑轮的使用体验进行猜想，进而自行设计方案，合作实验、交流、评价，最后归 纳结论，得出定滑轮和动滑轮的工作特点，从而经历一个较为完整的科学探究过 程。对于滑轮组，适当拓展运用受力分析方法分析其特点，为探究滑轮组的机械 效率做好铺垫。 三、教学目标 【物理观念】了解定滑轮、动滑轮和简单的滑轮组， 认识定滑轮和动滑轮的 特点；能运用滑轮的知识解决简单的实际问题。 【科学思维】了解滑轮是一种理想模型；能运用归纳推理的方法得到滑轮的 特点，运用演绎推理的方法解决生产生活中的实际问题；能根据滑轮的特点，指 出在分析和解决实际问题的过程中有关说法的不当之处，并能提出自己的见解。 【科学探究】能基于观察和实验，对定滑轮和动滑轮的特点提出合理的猜想 和假设；有控制变量的意识，能制订初步的实验方案；能正确使用弹簧测力计等 工具测量实验数据；能收集、分析数据， 发现数据的特点，总结定滑轮和动滑轮 的特点。 【科学态度与责任】认识定滑轮和动滑轮的本质；知道滑轮在生产生活中的 广泛应用，体会物理学对人类生活和社会发展的影响；感受实验的趣味，在探究 和运用实验规律的过程中具有严谨认真、实事求是的科学态度。了解我国古代对 简单机械的应用，体会我国古代在简单机械应用方面的成就，增强民族自豪感。 四、教学重难点 探究定滑轮和动滑轮的特点。 五、教学过程 （一）新课引入 视频展示利用滑轮工作的场景，如港口的起重机一次就能把几吨重的货物吊 起，学生熟悉的升旗场景等。 设计意图： 让学生观察起重机提起重物的过程，感受机械带来的强大力量， 再通过观察升旗场景思考装置的奇妙。 提出问题：是什么神奇的工具让起重机如此轻松地完成了这项艰巨的任务？ 在升国旗的过程中，为什么向下拉绳子，红旗却可以向上升起呢？ 教师展示用到的机械——滑轮。请学生观察滑轮的结构，说一说有什么共同 点。 设计意图：使学生了解滑轮在生产生活中有着广泛的应用，感受物理来源于 生活，生活中处处有物理；开阔学生的视野，增强学生的感性认识，激发学生的 好奇心和探索欲，为新课的学习铺设情境基础。 （二） 新课教学 问题一：认识定滑轮、动滑轮 提出问题：工人师傅要装修三楼的教室，他们需要把一桶沙子从地面运到三 楼，他们有一根绳子和一个滑轮，请同学们模仿视频中的滑轮使用场景，设计方 案帮他们把沙子提起。 活动 1：学生利用钩码（或其他物品）、滑轮、细线、铁架台等， 设计方案， 并展示探究成果。 小组 1 ：如图甲所示，将滑轮固定，绳子绕过滑轮，一端挂物品，一端用手 向下拉，物品上升。 小组 2：如图乙所示，将绳子的一端固定，物品挂在滑轮的下面，绳子绕过 滑轮，手拉绳子的另一端，物品上升。 提出问题：这两种方案在具体操作中都有哪些不同？ 结合情境，师生共同总结出定滑轮和动滑轮的概念。 设计意图：让学生组装滑轮，培养学生的动手能力；通过观察和比较，引导 学生认识定滑轮和动滑轮，为后面研究滑轮的作用做铺垫；通过操作、讨论、分 析，培养质疑能力，促使学生主动探究。 问题二：定滑轮的特点和实质 提出问题： （1）使用定滑轮的好处是什么？ （2）用定滑轮提升物体，拉力和物体重力有什么关系？ （3）绳子自由端移动的距离与物体上升的高度之间有什么关系？ 活动 2：学生根据教师提出的问题，进行猜想与假设，设计实验方案并记录 数据，填入表格。 先测出钩码的重力 G，再用弹簧测力计测出使用定滑轮提起钩码时的拉力F， 比较两个力的大小。用刻度尺分别测出钩码上升的高度 H1 和绳子自由端下降的 高度 H2。记录上述数据。 小组讨论交流，分析归纳定滑轮的特点。 定滑轮的特点：定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向。 提出问题：定滑轮的实质是什么？ 教师利用自制教具进行演示，先把滑轮边框去掉，再把上面小半圆去掉，最 后把下面小半圆也去掉，此时这个滑轮已经变成了杠杆。引导学生找到支点、动 力、阻力，并作出动力臂和阻力臂。 学生归纳总结：定滑轮的实质是等臂杠杆。 设计意图： 培养学生的模型建构能力。 问题三：动滑轮的特点和实质 提出问题： （1）使用动滑轮能改变力的方向吗？ （2）动滑轮两端绳子的拉力是否相等？使用动滑轮可以省力吗？ （3）使用动滑轮可以节省动力作用点移动的距离吗？ 活动 3：学生根据教师提出的问题，进行猜想与假设，设计实验方案。 在动滑轮下方悬挂重力为 G 的钩码，分别读出动滑轮两侧弹簧测力计的示 数 F1 和 F2 ，看一看是否相等。竖直向上匀速拉动可移动的弹簧测力计，分别测 出钩码升高的高度 H1 和绳子自由端提起的高度 H2。记录上述数据。 活动 4 ：小组交流数据。 根据实验数据得出：动滑轮两端绳子的拉力 F1=F2 ；绳子自由端提起的高度 H2 与钩码升高的高度 H1 的关系为 H2=2H1；使用动滑轮时省力。 提出问题：通过理论分析可知，使用动滑轮时拉力应为物重的一半，但在实 验中拉力大于物重的一半。可能是什么原因造成的呢？请在小组内交流讨论。 学生分析：动滑轮有重力，滑轮轴有摩擦，绳也有重力，这些都对实验数据 有影响，即 F=G 物/2 是有条件的。 动滑轮特点：省一半力（理想情况），费距离，不能改变力的方向。 设计意图：引导学生进行数据分析，增强学生基于证据得出结论并作出解释 的能力 ，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。在解决问题 时，让学生分清理想情况和实际情况，实现从物理走向生活。 提出问题：为什么滑轮的组装方式不同，特点就不同呢？为什么定滑轮不能 省力而动滑轮就能省力呢？ 教师展示教具：“无数杠杆”组成的动滑轮，如图所示，得出动滑轮的实质 也是杠杆。找到这个“杠杆”的支点、动力、阻力， 并作出动力臂和阻力臂，交 流得出动滑轮实质是一个动力臂是阻力臂 2 倍的杠杆。 设计意图： 让学生能直观地理解动滑轮的实质，使问题简单化。 问题四：滑轮组 提出问题：如何利用滑轮能同时实现省力与改变力的方向呢？ 学生通过交流，一致认为可以把滑轮组合到一起。 教师引导学生观察由定滑轮、动滑轮到滑轮组的演变过程，如图所示。 提出问题：结合定滑轮和动滑轮的特点，你能分析滑轮组的省力情况吗？ 活动 5 ：学生经讨论分析，发现承担物重的绳子段数这一关键信息。 设计意图：引导学生发现从定滑轮、动滑轮到滑轮组合的不同绕线方式，实 现思维的跨越，既加深了学生对知识的理解和掌握，又培养了学生运用已有知识 解决实际问题的能力。 通过上述滑轮组的两种绕线方式，总结出滑轮组的省力情况和距离关系。 物体重力为 G 物，动滑轮重力为 G 动，物体上升高度为 h 物 ，吊起动滑轮的绳 子段数有 n 段，匀速拉动时，忽略绳重和摩擦，拉力的大小 F=（G 物+G 动 ）/n， 绳子自由端移动距离 s 绳=nh 物。 （三）课堂小结 学科网（北京）股份有限公司 $$