内容正文:
第二单元 工具与技术
第5节 妙用滑轮
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聚焦
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运用斜面往往需要较大场地,然而有时要直上直下地将重
物运到高处,这时可以用滑轮将重物甚至整个手推车提升
上去。你们知道滑轮是如何把重物运送到高处的吗?
当滑轮轴固定时,滑轮转动,人在下面拉,可以用滑轮把物体运送到高处。
探索
探索活动1:观察几种滑轮。
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滑轮有很多种,接下来,我们一起来看看有哪些。
定滑轮、动滑轮、滑轮组。
探索
探索活动1:观察几种滑轮。
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它们分别有什么特点呢?
定滑轮:外形为一个固定在支架上的单轮,绳子从轮槽穿过,轴心不移动;
探索
探索活动1:观察几种滑轮。
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它们分别有什么特点呢?
动滑轮:外形为一个可随重物上下移动的单轮,绳子一端固定,绕过轮槽,轴心连接重物;
探索
探索活动1:观察几种滑轮。
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它们分别有什么特点呢?
滑轮组:外形为多个滑轮(定+动)组合,绳子按特定方式缠绕,形成多段承重结构。
探索
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小结:滑轮有定滑轮、动滑轮、滑轮组三种。
探索
探索活动2:用定滑轮提升重物。
滑轮:边缘有凹槽,可绕中心轴转动的轮子。
定滑轮:轮子围绕中心轴转动而不移动的滑轮。
探索
×
定滑轮有什么作用呢?
能够改变力的方向,可能会省力。
探索活动2:用定滑轮提升重物。
探索
×
怎样来证明我们的观点呢?
定滑轮安装好后,在绳子的一边挂重物,在另一边用力拉。
探索活动2:用定滑轮提升重物。
探索
探索活动2:用定滑轮提升重物。
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布置任务:安装一个定滑轮,利用定滑轮提升重物并记录。
实验步骤:
(1)将定滑轮牢牢固定在铁架台顶端,确保滑轮可自由转动。
(2)将细绳穿过滑轮凹槽,两端自然下垂,形成左右对称结构。
探索
探索活动2:用定滑轮提升重物。
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布置任务:安装一个定滑轮,利用定滑轮提升重物并记录。
实验步骤:
(3)在左侧绳端悬挂一定数量钩码,作为“重物”;在右侧绳端逐个添加钩码,直至系统静止平衡。
探索
探索活动2:用定滑轮提升重物。
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×
布置任务:安装一个定滑轮,利用定滑轮提升重物并记录。
实验步骤:
(4)记录平衡时左右两侧钩码数量。
(5)更换不同数量钩码,重复步骤(3)(4),观察是否始终“左=右”。
探索
探索活动2:用定滑轮提升重物。
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布置任务:安装一个定滑轮,利用定滑轮提升重物并记录。
实验步骤:
(6)尝试向下拉动右侧钩码,观察左侧钩码是否向上运动,记录力的方向变化。
探索
探索活动2:用定滑轮提升重物。
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观察与记录。
定滑轮模拟实验
实验次数 左边原有钩码数/个 达到平衡时右边所需钩码数/个
猜测 实验结果
第1次
第2次
第3次
1
1
1
2
2
2
3
3
3
我的发现:当左右钩码数量相等时,系统保持静止,拉力等于物重,说明定滑轮不能省力;向下拉动右侧钩码,左侧钩码会上升,说明定滑轮改变了力的方向
探索
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小结:定滑轮可以改变力的方向,但不能省力。
探索
探索活动3:体验动滑轮的作用。
动滑轮可以随着重物一起移动。
探索
×
动滑轮有什么作用?
比较省力。
探索活动3:体验动滑轮的作用。
探索
×
如何验证我们的观点?
对比模拟实验,一是直接提重物,二是用动滑轮拉,对比橡皮筋的长度,判断用力大小。
探索活动3:体验动滑轮的作用。
探索
探索活动3:体验动滑轮的作用。
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布置任务:组装一个动滑轮装置,用它提升重物。
实验步骤:
(1)将重物直接挂在橡皮筋下端,待其静止后,测量橡皮筋的长度。
(2)重复3次,取平均值,记录数据。
探索
探索活动3:体验动滑轮的作用。
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布置任务:组装一个动滑轮装置,用它提升重物。
实验步骤:
(3)将重物挂在动滑轮下端,用细绳穿过动滑轮,细绳一端固定在铁架台顶部,另一端系在橡皮筋上,由学生竖直向上拉动橡皮筋,使重物匀速上升。
探索
探索活动3:体验动滑轮的作用。
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布置任务:组装一个动滑轮装置,用它提升重物。
实验步骤:
(4)待重物静止后,测量橡皮筋的长度。
(5)重复3次,取平均值,记录数据。
探索
探索活动3:体验动滑轮的作用。
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观察与记录。
动滑轮模拟实验
实验次数 直接提升重物时橡皮筋的
长度/厘米 使用动滑轮提升重物时橡皮筋的长度/厘米
第1次
第2次
第3次
14.5
12.5
14.5
12.6
14.6
12.6
我的发现:使用动滑轮时橡皮筋长度更小,说明所受拉力更小,动滑轮能省力
探索
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小结:动滑轮可以省力。
研讨
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1.分别使用定滑轮和动滑轮提升重物,有什么不同的效果?
汇报与交流
定滑轮可以改变力的方向,动滑轮可以省力。
研讨
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2.生活中,定滑轮和动滑轮各有哪些实际的应用?
汇报与交流
定滑轮的应用(核心功能:改变力的方向,不省力):国旗升降装置,利用旗杆顶部的定滑轮,升旗手向下拉绳,国旗即可平稳上升,实现力的方向转换;窗帘轨道系统,轨道两端安装定滑轮,拉动一侧绳索即可实现窗帘横向开合,无须直接横向施力。
研讨
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2.生活中,定滑轮和动滑轮各有哪些实际的应用?
汇报与交流
动滑轮的应用(核心功能:省力约50%,不改变力的方向):建筑吊篮提升系统,吊篮与动滑轮同步升降,工人通过拉动绳索即可省力运送工具与人员;健身高位下拉器,配重系统中使用动滑轮,使用户拉动手柄时所需力量减半,降低训练门槛。
拓展
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生活中常常能看到人们将多个滑轮组合在一起使用,例如起
重机、消防车、电梯等。
拓展
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你还知道生活中哪些地方会将滑轮组合使用吗?
自动升降晾衣架:通过滑轮组实现衣物的平稳升降,用户只需轻拉绳索即可完成重物提升,兼具省力与方向控制功能。
窗帘轨道:两端采用定滑轮引导拉绳转向,配合隐藏式动滑轮结构,使横向拉动窗帘更省力、顺滑。
板书设计
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滑轮的类别:定滑轮、动滑轮、滑轮组。
定滑轮:能改变力的方向,不省力。
动滑轮:省力,不能改变力的方向。
滑轮组:省力,能改变力的方向。
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