第2节 滑轮（表格式教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

该初中物理教学设计聚焦滑轮核心知识，涵盖定滑轮、动滑轮及滑轮组的特点。通过从古代《墨经》记载到现代起重机的情境导入，引发学生对滑轮作用的思考，搭建前后知识联系的学习支架。 此资料亮点突出，以实验探究为核心，用传感器替代弹簧测力计分析滑轮特点，培养科学探究能力。将滑轮抽象为杠杆模型，结合《滑轮的本质》等视频辅助，渗透科学思维中的模型建构。设置STSE内容展现机械制造成就，增强科学态度与责任。助力学生掌握滑轮特点，提升教师教学效率。

第2节 滑轮（教学设计） 年级 八年级下册 授课时间： 授课教师： 课题 第2节 滑轮 教学 目标 1. 识别定滑轮和动滑轮，认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。 2. 经历分析定滑轮、动滑轮、滑轮组工作特点的过程，进一步掌握运用观察、对比研究问题的方法。 3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况研究施加的拉力大小和物重的关系。 4. 了解滑轮在生活生产中的应用，认识滑轮的使用对社会发展的作用，并具有利用简单机械改善工作条件的意识。 教材 分析 1. 通过节首图情境引发学生对大型吊装机械中各种滑轮的初步观察和思考。 2 .介绍定滑轮和动滑轮的使用特点。“自主活动''的目的是让学生通过实验归纳定滑轮和动滑轮的使用特点。可以引导学生讨论用力传感器替换弹簧测力计的优势，体会技术对科学研究的促进作用。 3. 将滑轮抽象为杠杆，使学生感受建构模型的科学方法。可以结合多媒体动画手段，以取得更好的效果。 4. 设置“STSE”是让学生明白简单机械的组合可以发挥各自的优势。通过了解我国近年来在机械制造技术领域取得的一些成就，增强学生的民族自豪感。 教学重点 研究定滑轮和动滑轮的特点。 教学难点 将滑轮抽象为杠杆，感受建构模型的科学方法。 教学 器材 定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、钩码、刻度尺等。 课件。包含视频资料：①演示实验—《探究定滑轮的特点》；②演示实验—《探究动滑轮的特点》；③视频讲解—《滑轮的本质》；④课堂总结—《滑轮》。 教学过程 导入新课 【教师提问】滑轮是一种常用的简单机械，它在日常生活中的应用很广泛。在战国时期的《墨经》和汉代的砖刻上，就已有了我国古代人民使用滑轮的记载。如今，建筑工地和码头的起重机上安装了许多滑轮，能方便地将数吨的重物吊起。 这些滑轮究竟起到了什么作用？ 学习新课 一、滑轮 【播放图片，提出问题】观察滑轮的结构，什么是滑轮？旗杆顶部的滑轮与起重机下面吊物体的滑轮，它们在使用上有什么不同呢? 滑轮 旗杆顶端的滑轮 起重机用的滑轮 【师生分析】滑轮的主要部分是一个能绕轴自由转动、周边有槽的轮子。国旗上升时，旗杆顶端的滑轮轴不随物体一起移动，叫定滑轮。货物上升时，起重机下面的滑轮轴随物体一起移动，叫动滑轮。 【师生归纳】 （1）滑轮是一个周边有槽，能绕中心轴转动的轮子。 （2）滑轮的分类：有定滑轮和动滑轮两种。 ①定滑轮：使用时，轴固定，不随物体一起移动的滑轮叫做定滑轮。 ②动滑轮：使用时，轴随着物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。 学习新课 二、定滑轮和动滑轮的特点 1. 实验：探究定滑轮和动滑轮的特点 【学生活动】思考问题，进入实验环节。 ①使用定（动）滑轮是否省力（或更费力）？②使用定（动）滑轮是否省距离（或费距离）？③什么情况下使用定滑轮? 什么情况下使用动滑轮? 【设计实验】如图所示，用不同的方式匀速提起两个质量均为50g的钩码，观察力传感器的用力的方向，记录传感器的示数及使用滑轮时钩码和绳子提拉端移动的距离，归纳定滑轮和动滑轮的使用特点。 【进行实验】 ①用力传感器直接测出钩码的重力G。 ②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中传感器的示数F、钩码上升的距离h物、绳子提拉端移动的距离s绳及拉力的方向。 ③改变拉力的方向：分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、F2、F3的大小。把实验数据记入表格中。 ④分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、F3的大小。把实验数据记入表格中。 ⑤使用力传感器缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中传感器的示数F、钩码升高的距离h及绳子提拉端移动的距离s。 ⑥数据记录 实验 序号 滑轮 钩码重 G/N 钩码移动 的方向 钩码上升的距离h/m 传感器的示数F/N 拉力 的方向 绳子提拉端移动的距离s/m 1 定滑轮 1.0 竖直向上 0.3 1.0 竖直向下 0.3 2 1.0 竖直向上 0.3 1.0 斜向下 0.3 3 动滑轮 1.0 竖直向上 0.3 0.5 竖直向上 0.6 【分析论证】 2. 定滑轮和动滑轮的特点 ①用定滑轮匀速提升物体时，可以改变用力的方向，但不能省力，物体和绳子提拉端移动的距离相等。 ②用动滑轮匀速提升物体时，若忽略动滑轮自重和摩擦，且滑轮两侧绳子都沿竖直方向，则可以省一半力，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的2倍，但不能改变用力的方向。 【例题1】如图所示是滑轮的两种使用方法，以下说法中正确的是（　D　） A．甲是动滑轮，使用时不能省力 B．乙是动滑轮，使用时可以省力 C．甲是定滑轮，使用时可以省力 D．乙是定滑轮，使用时不能省力 【详解】AC．由图可知，甲是动滑轮，能省力，但不能改变力的方向，故AC错误； BD．由图知，乙是定滑轮，改变力的方向，但不能省力，故B错误，D正确；故选D。 【例题2】某同学选用相同的实验器材，用实验研究某个物理问题。实验过程以及可以得到的实验数据如图所示（他每次都是匀速提起钩码）。根据图中得到的信息，你认为该同学在研究 这一物理问题。 比较图中（a）、（b）两图可得出的初步结论是： 。 比较图中（b）、（c）图可得出的初步结论是： 。 （a） （b） （c） 【答案】定滑轮的使用特点；使用定滑轮提起重物时，不能省力，但可以改变用力方向； 使用定滑轮匀速提起相同钩码时，向各个方向的力都相等 【详解】该图中的轮轴是固定的，是定滑轮；第一次单独用弹簧秤提起钩码，第二次是经过定滑轮拉起钩码，第三次是改变拉力的方向拉，所以这是验证定滑轮的使用特点。 当匀速拉动钩码时，拉力与重力大小相等；由图（a）、（b）可知，这几种情况下拉力的大小相同，都等于钩码的重力；所以可以得出的结论是：使用定滑轮时不能省力，但可以改变力的方向。 学习新课 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 1. 分析定滑轮的特点 （1）从杠杆的角度研究定滑轮的特点 如图所示，定滑轮相当于如图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆AB组成。定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r，它实质上是一个能够连续转动的等臂杠杆，所以，F1=F2，即使用定滑轮不省力。改变拉力方向，力臂不变，还是等臂杠杆。所以使用定滑轮，无论拉力方向怎样改变，拉力的大小不变。 （2）用平衡力的知识研究定滑轮的特点 如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G。物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。 结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。 2. 分析动滑轮的特点 （1）从杠杆的角度研究动滑轮的特点 动滑轮相当于由图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆组成，动滑轮O点为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，它实质上可以看成是能够连续转动的动力臂是阻力臂2倍的杠杆。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，因为l1＝2l2，所以 F1＝F2/2（不计摩擦和动滑轮重），即动力是阻力的一半。 （2）用平衡力的知识研究动滑轮的特点 在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。则： 2F＝G，F=G/2 若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足2F＝（G + G动）， 所以F=（G + G动）/2。 【例题3】如图所示，用滑轮匀速提起重物。请分别在图（a）和（b）中，画出滑轮的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。（O点表示支点） 【答案】见下图。 【详解】在滑轮中，如果把O点当作支点，阻力均为重力对滑轮的作用力，根据力臂有关概念，力臂是支点到力的作用线的垂线段的长，故如图所示。 【例题4】如图所示，物体A的重力为20牛，滑轮重力为2牛，弹簧测力计的示数为24牛。则物体B的重力为 牛，物体A对地面的压力为 牛。 【答案】 11 9 【详解】B物体在重力和拉力的作用下处于静止状态，故F=GB 对滑轮进行受力分析，滑轮受到了弹簧向上的拉力、本身的重力、两端绳子的拉力，根据力的平衡，可知弹簧秤示数F′=G滑轮+2F，则 即物体B的重力GB=F=11N 对A物体进行受力分析，受到了绳子对A向上的拉力，地面对A向上的支持力，本身的重力，因A也处于平衡状态，故F+F支=GA 则F压力=F支=20N-11N=9N 学习新课 四、滑轮组 1. 滑轮组 【学生活动】 （1）阅读教材第75页“STSE”内容，明白简单机械的组合可以发挥各自的优势。 （2）我们知道，定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？ 由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合? 【分析归纳】 （1）滑轮组：把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。 （2）由一个定滑轮和一个动滑轮可以组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处： ①绳端的固定点不同：甲固定在动滑轮的轴上，乙固定在定滑轮的轴上。 ②拉力的方向不同：甲通过动滑轮向上，乙通过定滑轮向下。 2. 滑轮组的特点 【学生思考】 用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？ 【师生分析】 （1）理论分析甲滑轮组的特点 ①用力情况：如图甲所示，重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳子上的力相等，所以拉力的大小：F=G/2（忽略动滑轮的自重与摩擦）。 ②距离情况：图甲中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，所以拉力移动的距离为s=2h。 【结论】拉力F=G物/2，拉力移动的距离s=2h，使用该滑轮组省力费距离。 （2）理论分析乙滑轮组的特点 ①用力情况：动滑轮上有三段绳子，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳子上的力相等，所以拉力的大小：F=G/3（忽略动滑轮的自重与摩擦） ②距离情况：图中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s=3h。 【结论】拉力F= G/3，拉力移动的距离s=3h，该滑轮组省力费距离。 【例题5】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） 【答案】A 【解析】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力F1 B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力F2 C．两个定滑轮，不省力，不省距离，则绳子自由端的拉力F3 D．动滑轮上绕两段绳，则绳子自由端的拉力F4 综上，四种装置匀速提升同一重物，最省力的是A中的装置。故选A。 课堂练习 1. 如图所示，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<F2<F3 B．F1>F2>F3 C．F1=F2=F3 D．F1>F2=F3 【答案】C 【详解】使用定滑轮只能改变动力的方向，不能省力，所以，向三个不同方向拉动的力F1、F2、F3的大小都相等，即F1 = F2 = F3 故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 2. 用如图所示的滑轮将重3 N的物体匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（　　） A. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 N C. 绳子向上移动的距离为10 cm D. 绳子向上移动的距离为5 cm 【答案】B 这是一个动滑轮，不计摩擦，所用拉力是物重与动滑轮重力之和的二分之一， F=（G+G动）/2=（3N+1N）/2=2N 绳子自由端移动的距离是物体升高距离的2倍，为20cm。故选B。 3. 下图所示的是学生设计的一种垃圾投放装置的示意图，人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖，非常方便、卫生。关于该装置中的滑轮，下列说法正确的是（　　） A．A为定滑轮，B为动滑轮 B．A、B都属于定滑轮 C．A为动滑轮，B为定滑轮 D．A、B组成的滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向 【答案】B 【详解】ABC．由图可知，装置中的两个滑轮在使用时轴的位置固定不动，所以都是定滑轮，故AC错误，B正确； D．定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不省力但能改变力的方向，故D错误。故选B。 4. 一辆小汽车陷进了泥潭，按图甲、乙两种方式安装滑轮，设用两种不同方式将小汽车拉出泥潭施加的力分别为F1、F2，则F1 F2（选填“>”“=”或“<”）。 【答案】> 【详解】甲中使用的是定滑轮，不省力，但要改变用力的方向；乙中使用的是动滑轮，可以省力，但费一倍的距离，所以F1>F2。 5. 如图所示，物体A在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F= 牛，物体A受到的摩擦力f= 牛。若拉力F以2米/秒的速度匀速拉动物体，2秒内物体A移动的距离为 米。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦） 【答案】 3 6 2 【详解】水平拉力F与弹簧测力计的示数相等，则拉力F=3N。 动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，所以摩擦力为f=2F=2×3N=6N 2s内拉力移动的距离为s绳=v绳t=2m/s×2s=4m 动滑轮绳子末端移动的距离是物体移动距离的2倍，所以2秒内物体移动的距离为2米。 6. 某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。已知动滑轮的重为0.2牛。 （1）比较（a）、（b）两图可知： ； （2）比较（b）、（c）、（d）三图可知： 。 【答案】 使用动滑轮提升重物时，可以省一半的力，但不能改变用力方向 使用动滑轮匀速提升相同重物时，拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大 【详解】（1）分析比较图（a）、（b）可知：物体和动滑轮的总重为2.2N，使用动滑轮时，拉力为1.1N，可见使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但不能改变用力方向。 （2）分析比较图（b）、（c）、（d）可知：使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但拉力与竖直方向夹角越大，拉力越大。 板书设计 第2节 滑轮 一、定滑轮 1. 定义：轴固定不动的滑轮叫定滑轮；是一个等臂杠杆。 2. 特点：不省力，不省距离；可改变力的方向。 二、动滑轮 1．定义：轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮；是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。 2．特点：可以省力，但费距离，不能改变力的方向。 三、滑轮组 1. 定义：把定滑轮和动滑轮组合在一起。 2. 特点：既可以省力，又可以改变力的方向，但费距离。 3. 省力费距离情况：F s=nh 课堂总结 本节的主要内容和行文逻辑是： 1 . 知道定滑轮和动滑轮的使用特点。“自主活动”的目的是让学生通过实验归纳定滑轮和动滑轮的使用特点。可以引导学生讨论用力传感器替换弹簧测力计的优势，体会技术对科学研究的促进作用。 2. 将滑轮抽象为杠杆，使学生感受建构模型的科学方法。可以结合多媒体动画手段，以取得更好的效果。 3. 设置“STSE”是让学生明白简单机械的组合可以发挥各自的优势。通过了解我国近年来在机械制造技术领域取得的一些成就，增强学生的民族自豪感。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $