第3节 滑轮（表格式教学设计）物理新教材人教版八年级下册

第3节 滑轮（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 第3节 滑轮 教学 目标 物理观念 能识别定滑轮和动滑轮，知道它们的工作特点（是否省力、是否改变力的方向、是否省距离）。知道滑轮组的组成，并能根据绕线方式判断省力情况和移动距离关系。 科学思维 通过对比定滑轮和动滑轮的实验数据，学习用比较、归纳的方法得出结论。能运用二力平衡和杠杆平衡条件对定、动滑轮的特点进行理论分析，发展模型建构和推理能力。 科学探究 能完成“研究定滑轮和动滑轮的特点”学生必做实验。会设计实验方案，正确测量和记录数据，分析得出实验结论，并与同学交流评估。 科学态度与责任 通过了解滑轮在生产生活中的广泛应用，认识机械的使用对社会发展的作用。在实验探究中养成实事求是、合作交流的科学态度。 教材 分析 本节内容选自人教版八年级下册第十二章《简单机械》的第3节。滑轮是继杠杆之后学习的另一种重要的简单机械。教材通过“站在地面将重物提升到楼上”这一真实情境引入，引导学生思考滑轮的作用。随后，通过实验探究定滑轮和动滑轮的特点，在此基础上，自然地引出将两者组合以兼顾省力和改变方向需求的滑轮组。本节内容逻辑清晰：从认识两种基本滑轮（定、动滑轮）到组合应用（滑轮组），体现了从简单到复杂、从基础到综合的认知规律。课程标准对本节的要求是“知道简单机械”，并“了解机械的使用对社会发展的作用”。“探究定滑轮和动滑轮的特点”是学生必做实验，是培养学生科学探究能力的重要载体。本节知识也是后续学习“机械效率”的基础。 学情分析 知识基础：学生已经学习了杠杆及其平衡条件，具备了分析“绕轴转动”类机械的基本思路。同时，对力、二力平衡等概念掌握较好，能够进行简单的受力分析。 认知特点：八年级学生对滑轮有一定生活经验（如旗杆顶部的滑轮、建筑工地的起重机），但对其工作原理缺乏科学认识。他们动手能力较强，乐于参与实验，但设计实验、分析数据、归纳结论的能力仍需引导。 可能困难：1. 理解动滑轮省一半力的条件（忽略动滑轮重、绳重和摩擦）；2. 判断滑轮组中承担物重的绳子段数（n）；3. 理解滑轮组中绳子自由端移动距离（s）与物体移动距离（h）的关系（s=nh）。 教学重点 1、 通过实验探究认识定滑轮和动滑轮的特点。 教学难点 1、 动滑轮省一半力的原理分析； 2、 滑轮组中绳子段数（n）的判断及s=nh关系的理解 教学器材 · 教师演示：多媒体课件（含图片、动画）、滑轮模型、铁架台。 · 学生分组（每4人一组）：铁架台、定滑轮、动滑轮各1个，弹簧测力计（1个），钩码（若干，质量50g或100g），细线，刻度尺。 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 一、创设情境，引入新课 1. 情境导入：展示教材图12.3-1：工人站在地面，利用滑轮将重物提升到楼上。 提问1：这样使用滑轮有什么好处？会省力吗？ 2. 认识滑轮：出示滑轮实物。 提问2：观察滑轮，它有什么结构特点？（周边有槽，能绕轴转动） 提问3：根据滑轮在工作时位置是否移动，我们可以怎样分类？ 观察图片，思考并回答：可能方便（人不用上楼），也可能省力。 观察实物，回答：是一个周边有凹槽的轮子，中间有轴。 猜想分类：固定不动的和跟着物体一起动的。 从真实、有趣的问题情境出发，激发学生探究滑轮作用的兴趣。通过观察实物，建立对滑轮的直观认识，并自然引出分类。 二、实验探究，认识定滑轮和动滑轮（核心环节） 【活动一】安装与区分 指导学生按照教材图12.3-4安装定滑轮和动滑轮装置。 提问4：对比两种安装方式，滑轮的运动状态有什么根本不同？ （定滑轮：轴固定不动；动滑轮：轴随物体一起运动） 【活动二】探究定滑轮的特点 提问5：使用定滑轮提升重物时，拉力的大小、方向与直接提升重物有何不同？拉力移动的距离与重物上升的距离有何关系？ 引导学生设计记录表格（如下表）。 指导学生进行实验：用弹簧测力计竖直向下匀速拉动绳子，提升钩码，记录F、s，并观察方向。 【活动三】探究动滑轮的特点 提问6：使用动滑轮提升重物时，上述三个问题（力的大小、方向、距离）的答案又是什么？ 指导学生进行实验：用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子，提升钩码，记录F、s，并观察方向。 巡视指导，强调匀速拉动、正确读数。 【活动四】分析论证，得出结论 提问7：分析各组数据，定滑轮和动滑轮在“省力情况”、“是否改变力的方向”、“距离关系”上各有什么特点？ 引导学生用准确语言概括结论。  动手操作：组装定滑轮和动滑轮装置。 观察并回答：一个的轴固定，一个的轴移动。 明确探究问题。 分组实验（定滑轮）： 1. 测出钩码重力G。 2. 用定滑轮匀速提升钩码，记录拉力F₁、拉力方向、钩码上升高度h、绳端移动距离s₁。 分组实验（动滑轮）： 1. 用动滑轮匀速提升同一钩码，记录拉力F₂、拉力方向、钩码上升高度h、绳端移动距离s₂。 （可换用不同重物重复实验） 分析数据：计算F与G的关系，s与h的关系。 小组讨论并汇报： 定滑轮：不省力(F≈G)，可改变力的方向，不省距离(s=h)。 动滑轮：能省力(F≈G/2)，不能改变力的方向，费距离(s=2h)。 让学生亲自动手区分和安装两种滑轮，深化对它们本质区别的理解。通过完整的探究实验，让学生经历提出问题、设计实验、收集证据、分析论证的科学探究过程，培养实践能力。引导学生自己从数据中发现规律，获得结论，体现学生主体地位。  三、理论分析，深化理解 1. 定滑轮的本质： 提问8：定滑轮为什么不省力？你能用学过的知识解释吗？ 展示定滑轮杠杆模型图（参考教师用书图12-8甲）。 引导分析：定滑轮相当于一个等臂杠杆（动力臂=阻力臂=轮半径），所以不省力。 2. 动滑轮的本质： 提问9：动滑轮为什么能省一半的力？（忽略滑轮重、摩擦） 展示动滑轮杠杆模型图（参考教师用书图12-8乙）或进行受力分析。 引导分析：动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆（动力臂=直径，阻力臂=半径），所以F=G/2。 提问10：实验中测得的拉力F₂为什么略大于G/2？ 思考并尝试解释。 观察模型图，理解定滑轮的杠杆本质。 思考并尝试解释。 观察模型图或进行受力分析（将重物和动滑轮看作整体，受到两段绳子向上的拉力），理解省力原理。 回答：因为还有动滑轮的重力和摩擦的影响。 将实验结论与已有知识（杠杆原理、受力分析）联系起来，进行理论升华，帮助学生从本质上理解滑轮特点，突破难点，发展科学思维。 四、组合应用，学习滑轮组 1. 引出滑轮组： 提问11：如果我们需要既省力，又能改变力的方向，该怎么办？ 2. 认识滑轮组：展示由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（教材图12.3-5）。 提问12：观察这个滑轮组，有几段绳子吊着动滑轮和重物？（引导学生用“分割法”：在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，数出动滑轮上的绳子段数n） 提问13：那么，拉力F与物重G是什么关系？（忽略滑轮重和摩擦：F=G/n）绳子自由端移动的距离s与重物上升高度h是什么关系？（s=nh） 3. 简单应用：出示教材P116练习第2题图，让学生判断两种绕线方式下的n分别是多少，哪个更省力。 思考并回答：把定滑轮和动滑轮组合起来使用。 观察滑轮组绕线图。 学习并练习用“分割法”数绳子段数n（图甲n=3，图乙n=2）。 推导并理解关系式：F=G/n， s=nh。 快速判断：图乙（n=3）更省力。 从实际需求出发，自然引出滑轮组，体现知识发展的逻辑性。通过直观方法和公式总结，帮助学生掌握分析滑轮组的关键，突破第二个难点。简单的即时应用巩固理解。 五、课堂小结，布置作业 提问14：今天我们学习了哪两种基本滑轮？它们的特点是什么？什么情况下我们会使用滑轮组？ 介绍“科学世界”：简要说明轮轴和斜面也是简单机械，鼓励学生课后阅读教材P115“科学世界”栏目。 布置作业： 1. 教材P116“练习与应用”第1、3题。 2. 观察生活中哪些地方应用了滑轮，并试着分析它是哪种滑轮，起到了什么作用。 回顾并总结：定滑轮（改变方向）、动滑轮（省力）、滑轮组（兼顾省力和改向）。 了解知识拓展内容。 记录作业。  梳理本节课知识脉络，形成系统认知。将学习从课堂延伸到生活，培养学生观察和运用物理知识的能力。 板书设计 第3节 滑轮 一、滑轮： 周边有槽、能绕轴转动的轮子。 二、两种滑轮的特点（实验探究） 类型 是否省力 是否改变力的方向 距离关系 实质 定滑轮 不省力 (F=G) 可以改变 s = h 等臂杠杆 动滑轮 省一半力 (F=G/2) 不能改变 s = 2h 动力臂是阻力臂2倍的杠杆 *注：忽略动滑轮重、绳重和摩擦。 3、 滑轮组 1. 定义：定滑轮和动滑轮组合而成。 2. 优点：既可 省力，又可 改变力的方向。 3. 关系：（忽略滑轮重和摩擦） 拉力： F = G / n 距离： s = n h （n：承担物重的绳子段数，即吊着动滑轮的绳子段数） 课内知识通关练 1、如图所示，利用定滑轮匀速提升重为50N的物体G，若不计摩擦和绳重，F3大小为          N，F1和F2的大小关系是F1          （选填“>”“<”或“=”）F2。使用定滑轮可以          （选填“省力”“省距离”或“改变力的方向”）。 【答案】50 = 改变力的方向 【详解】使用定滑轮不能省力，定滑轮可等效为等臂杠杆，在不考虑摩擦和绳重时，绳子两端的拉力相等且等于物体重力50N，F1 =F2；根据定滑轮的特点定滑轮可以改变力的方向。 2.一辆汽车陷进了泥潭，小明设计出甲、乙两种方案安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出，如图所示。两种方案使用相同的滑轮和绳子，下列说法正确的是(　　) A.甲图滑轮是动滑轮 B.乙图滑轮是定滑轮 C.甲方法可以改变力的方向 D.乙方法可以省距离 【答案】C 【解析】甲图中的滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮；乙图中的滑轮使用时轴的位置随被拉物体一起运动，是动滑轮，故A、B错误；甲图中的滑轮是定滑轮，可以改变力的方向，故C正确；乙图中的滑轮是动滑轮，实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆(省力杠杆)，最多能够省一半的力，但是费距离，故D错误。 3、使用下列装置来提升物体时，既能省力又能改变力的方向的装置是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AB.A图是定滑轮、B图是动滑轮，单独使用都不能既省力、又改变力的方向，故AB不符合题意； C.C图是滑轮组，与动滑轮连接的绳子有两段，可以省力，拉力方向与重物被提升的方向相反，改变了力的方向，故C符合题意； D.D图是滑轮组，虽然可以省力，但拉力的方向和重物的提升方向相同，没有改变力的方向，故D不合题意。 故选C。 4.用滑轮按如图所示的三种不同方式拉同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，则（　　） A. F1> F2>F3 B. F2>F3> F1 C. F2< F1<F3 D. F3<F1<F2 【答案】C 【解析】假设物块与地面的摩擦力为f，第一个滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1=f；第二个滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则；第三个滑轮为动滑轮，F3作用在轴上，F3=2f；所以F2＜F1＜F3，故ABD不符合题意，C符合题意。 5、如图所示，物体的重力都是30N，当物体被匀速提起时，拉力的大小分别是______N，______N。（不考虑摩擦和动滑轮与绳的重力） 【答案】 30 15 【详解】[1][2]左图的两个滑轮都是定滑轮，使用定滑轮不省力，所以；右图是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，由2段绳子承担物重，所以。 6、如图所示，动滑轮重1N，拉力F为5N，绳重和摩擦不计，则重物G和弹簧测力计示数为（　　） A．G为4N，弹簧测力计示数为5N B．G为9N，弹簧测力计示数为10N C．G为10N，弹簧测力计示数为5N D．G为9N，弹簧测力计示数为5N 【答案】D 【详解】由图可知，因为弹簧测力计和绳端拉力在一根绳子的两端，根据“动滑轮两边绳子所承受的拉力相等”可知，当拉力时，右端绳子所承受的拉力也为，则弹簧测力计的示数为。弹簧测力计与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，则，所以，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 7、下图所示的是“一动一定”滑轮组，a、b为两个弹簧测力计，不计绳重、滑轮重及摩擦。当匀速提升的重物时，a、b两个弹簧测力计的示数分别为（　　） A．300N、100N B．300N、150N C．200N、100N D．200N、150N 【答案】C 【详解】由图可知承担物重的绳子股数为3，b弹簧测力计的示数为；定滑轮受到a弹簧测力计的拉力和向下的两股绳子的拉力，定滑轮处于平衡状态，所以a弹簧测力计的示数为，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 作业 同步作业：完成课后作业：“练习与应用” 自主安排：配套同步分层作业 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $