初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮优秀教案设计

这是一份初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮优秀教案设计，共19页。教案主要包含了播放图片，提出问题，给出滑轮的种类，提出问题，设计实验，进行实验，分析论证，实验结论，归纳结论等内容，欢迎下载使用。

年级
八年级
授课时间
课题
第2节 滑轮
教学
目标
1. 认识定滑轮和动滑轮。
2. 知道定滑轮、动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。
3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系。
教材
分析
本节是在学习了二力平衡、功和功率、杠杆这些知识的基础上进行的，是对功和功率学习的延续，是对简单机械学习的深化。它为机械成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“定滑轮和动滑轮”和“滑轮组”两部分构成。教学的重点是研究定滑轮和动滑轮的特点，教学的难点是滑轮组。要引导学生完成好研究定滑轮和动滑轮特点的实验，让学生亲身体验，找出定滑轮和动滑轮的特点，加深对滑轮的认识，并为学习滑轮组作好知识储备。
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）找出它们各自的优缺点，这样有利于培养学生辩证地认识事物的意识和习惯。
对于滑轮组的特点，可在教科书的基础上进行必要的拓展，为学习滑轮组的机械效率作好铺垫，分散教学的难点。另外，“科学世界”栏目介绍了轮轴和斜面两种常见的简单机械，可以引导学生通过自主阅读对它们有所了解。
教学
器材
定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、钩码、刻度尺等。
多媒体ppt，包含视频：《探究定滑轮的特点》、《探究动滑轮的特点》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【播放图片，提出问题】
①胖子与瘦子在提米的过程中，使用了什么工具？为何会出现这种情况？
②除了杠杆之外，滑轮也是一种常见的简单机械，它在日常生活中的应用非常广泛。
同学们在生活中还见过哪些滑轮？使用滑轮有什么特点呢？今天我们一起学习《12.2滑轮》。
观看漫画并思考问题，回忆生活中的滑轮，进入情景，主动参与到课堂学习中。
学习新课
一、定滑轮和动滑轮
【播放图片，提出问题】观察滑轮的结构，什么是滑轮？
滑轮 旗杆顶端的滑轮 起重机下面的滑轮
1. 滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的小轮。
【追问】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?
【给出滑轮的种类】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。
2. 滑轮有两种：定滑轮和动滑轮。
定滑轮 动滑轮
3. 定滑轮
【提出问题】使用定滑轮是否省力（或更费力）？使用定滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
（1）实验——探究定滑轮的特点
【设计实验】
①实验器材：铁架台、定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。
②把定滑轮固定在铁架台上，钩码挂在细线的一端；弹簧测力计挂在细线的另一端，用力缓慢拉动弹簧测力计向下匀速运动。记录拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离及拉力的方向。
【进行实验】
甲 乙 丙
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力（图甲）。
②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h物、拉力移动的距离s绳及拉力的方向（图乙）。
③如图丙所示，用弹簧测力计竖直拉升、斜着拉升，改变拉力的方向，观察拉力大小。
实验数据：
物重G/N
物体移动方向
物体移动距离h/m
拉力
F/N
拉力
方向
拉力移动
距离s/m
1
竖直
向上
0.5
1
竖直
向下
0.5
1
竖直
向上
0.4
1
斜向下
0.4
1
竖直
向上
0.6
1
竖直
向下
0.6
【分析论证】
①拉力与重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。
②拉力的方向：可以改变。
③拉力（绳末端）移动距离S绳与钩码上升高度h物的关系： S绳=h物.
【实验结论】使用定滑轮不省力； 不省距离，可以改变力的方向。
（2）定滑轮的实质——等臂杠杆
如图甲所示，支点在轴心O处，拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；两个力臂l1、l2都等于轮半径。根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2
因为l1＝l2，所以F1＝F2＝G（不计摩擦）.
改变拉力方向，力臂不变，还是等臂杠杆，F＝G。所以使用定滑轮，无论拉力方向怎样改变，拉力的大小不变。
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h相等：S绳=h物
甲 乙
（3）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
如图乙所示，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。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，则：F＝G。
物体向上运动，用力的方向向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向.
【归纳结论】使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
【播放视频】——《探究定滑轮的特点》
【例题1】研究定滑轮的特点：
①在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_______和________。
②如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是 。
③旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮 的特点。
甲 乙
【答案】①拉力、重力；②F1=F2=F3；③可以改变力的方向。
【解析】①用如图甲所示装置研究定滑轮的特点，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力.
②图乙是一个定滑轮，使用定滑轮不省力，所以F1=F2=F3.
③定滑轮可以改变力的方向，能够方便我们升降国旗。
4.动滑轮
我们还可以像下图所示，使用动滑轮把物体提到高处。
动滑轮 起重机的动滑轮

【提出问题】使用动滑轮是否省力（或费力）？使用动滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
（1）实验探究——动滑轮的特点
【设计实验】
①实验器材：铁架台、动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
②把绳子一端固定在铁架台上，另一端通过动滑轮挂在测力计的挂钩上；钩码挂在动滑轮的轴上，用力缓慢拉动弹簧测力计竖直向上匀速运动。
记录整个过程中用力大小、钩码升高的距离及拉力移动的距离。
【进行实验】①用弹簧测力计直接测出钩码的重力；
②使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。
③将测量结果填入表格。改变钩码的个数，重复上述实验过程。

注意：单独使用动滑轮时，拉力的方向为竖直向上即物体运动的方向与拉力的方向朝向一致。
实验数据：
物重G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/m
拉力F/N
拉力方向
拉力移动
距离s/m
2
竖直
向上
0.4
1.1
竖直向下
0.8
2
竖直
向上
0.3
1.2
竖直向下
0.6
1
竖直
向上
0.2
0.6
竖直向下
0.4
【分析论证】
①拉力与重力的关系：F＜G，即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的重力及摩擦力时，则拉力：F=G/2。
②拉力的方向：不能改变。
③拉力（绳末端）移动距离S与钩码上升高度h的关系：S绳=2h物。
【归纳结论】使用动滑轮可以省力， 但不改变力的方向，且费距离。
（2）动滑轮的实质
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
如图所示，动滑轮相当于一根杠杆，支点在绳和轮相切的O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；动力臂l1是轮直径、阻力臂l2是轮半径。
根据杠杆的平衡条件：F1.l1=F2.l2
因为l1＝2l2，所以 F1＝ EQ \F(1,2)F2＝ EQ \F(1,2)G （不计摩擦和动滑轮重）
绳子自由端移动的距离S绳和物体升高的高度h物的关系：S绳=2h物
动滑轮的实质 物体的受力分析
（3）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= EQ \F(1,2)G
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= EQ \F(1,2)（G + G动）.
【播放视频】——《探究动滑轮的特点》
【提出问题】这个故事中使用的是什么滑轮？为什么瘦子会被吊起来？
【分析】图中滑轮为定滑轮。胖子对绳子的拉力与物体的重力大小相等，且胖子重力大于物体重力，因此胖子可将物体通过定滑轮吊到二楼。而瘦子对绳子的拉力小于物体的重力，且瘦子的重力小于物体的重力，因此瘦子被吊到二楼。
【例题2】一辆小汽车陷进了泥潭，司机按如图所示的甲、乙两种方式安装滑轮，均能将小汽车从泥潭中拉出，甲方式中滑轮的作用是__________；设两种方式将汽车拉出的最小力分别是F1、F2，则F1 ____ F2 （均选填“＞”、“＜”或“=”）。
【答案】改变力的方向，＞。
【解析】甲方式中的滑轮是一个定滑轮，不省力，可以改变力的方向。乙方式中的滑轮是一个动滑轮，省力，不能改变力的方向。汽车受到的阻力为f 是不变的，则F1= f，F2= f /2，所以F1＞F2.
5. 定滑轮和动滑轮的区别
机械名称
定义
实质
特点
定滑轮
滑轮轴
固定不动
等臂杠杆
不省力，能改
变力的方向
动滑轮
滑轮和重物
一起移动
动力臂是阻力臂
二倍的杠杆
能省力，不能
改变力的方向

观察滑轮的结构，知道什么是滑轮。

思考回答，知道定滑轮和动滑轮的区别。
根据老师提出的问题，与老师共同设计实验，并观看演示实验或进行学生实验.
记录实验数据.
分析论证，归纳出定滑轮的特点。
用杠杆的平衡条件推导出定滑轮的特点，知道定滑轮的实质是等臂杠杆。
用平衡力的知识推导出定滑轮的特点。
观看视频，进一步理解定滑轮的特点。
做习题并进行交流回答。
根据老师提出的问题，与老师共同设计实验，并观看演示实验（或学生实验）。
分析论证，归纳出动滑轮的特点。
用杠杆的平衡条件推导出动滑轮的特点，知道动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
用平衡力的知识推导出动滑轮的特点。
观看视频，进一步理解动滑轮的特点。
进行交流，回答课堂引入时提出的问题。
做习题并进行交流回答。
从结构、使用的特点两方面区分定滑轮和动滑轮。
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二、滑轮组
【提出问题】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？
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组成滑轮组的省力与费距离情况
【提出问题】由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合?这样的组合各有什么特点？
【分析】可以组成甲、乙所示的两个滑轮组，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。

甲 乙
【提问】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？
（1）甲滑轮组的省力与费距离的情况：
【分析】动滑轮受四个力的作用而平衡，得出F1+F2+F=G物，因为同一根绳子上的力相等，F1=F2=F，所以得出F= G物/3。
甲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物/3，拉力移动的距离s=3h。使用该滑轮组省力费距离。
甲 乙
（2）乙滑轮组的省力与费距离的情况
【分析】乙图中的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物/2；图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。
3. 由两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组的省力与费距离情况
【提问】利用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，可以怎样绕绳子？有几种方法？绕线方法有什么不同？
丙 丁
【分析】如图所示，可以组成丙、丁所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：
①绳端的起点（固定点）不同，丙在定滑轮的钩上；丁在动滑轮的钩上。
②拉力的方向不同，丙中拉力的方向向下，丁中拉力的方向向上。
（1）丙滑轮组的省力与费距离的情况（不计动滑轮重和摩擦）：
【分析】对丙动滑轮受力分析：F1+F2+ F3+ F4 =G
同一根绳子上的力相等：F1=F2= F3=F4 = F
结论：F=14G；拉力移动的距离s=4h（4是动滑轮上绳子的段数）
丙 丁
（2）丁滑轮组的省力与费距离的情况（不计动滑轮重和摩擦）：
动滑轮受力分析：F1+F2+ F3+ F4 + F5=G
同一根绳子上的力相等：F1=F2= F3=F4 =F5= F
结论：F = EQ \F(1,5)G；拉力移动的距离 s=5h（5是动滑轮上绳子的段数）
4. 总结：滑轮组的特点
①省力情况：若有n段绳子与动滑轮连接，则所用的力就是物重的n分之一。
即：F=1nG物 （不计绳重，动滑轮重和摩擦）。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：则F=1n（G+G动）
②费距离情况：绳子自由端移动距离s是物体上升高度h的n倍，即s=nh。
【例题3】楼下有一箱重力为300N的货物，要将它用滑轮组提到二楼（每层楼高为3m），若想最省力，应该如何绕线？计算出力的大小、人拉绳子的长度。 （不计绳重、摩擦及动滑轮自重）
【答案】见右图。
【解析】绕线方法见图。
动滑轮上的绳子股数有3段，所以拉力的大小为：
F＝ EQ \F(1,n) G = EQ \F(300N,3) =100N
人拉绳子的长度：s=nh=3m×3=9m
【例题4】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（ ）
A B C D
【答案】A。
【解析】A．承重绳子的段数n=3，则拉力F1＝ EQ \F(1,3)G
B．承重绳子的段数n=2，则拉力F2＝ EQ \F(1,2)G
C．定滑轮相当于等臂杠杆，则拉力F3=G
D．动滑轮相当于省力杠杆，则拉力F4＝ EQ \F(1,2)G
综上，四种装置匀速提升同一重物，最省力的是A中的装置。
知道什么是滑轮组。
进行交流讨论，知道由一个定滑轮和一个动滑轮能组成两种不同的滑轮组.
与老师一起分析由一个定滑轮和一个动滑轮组成的两种滑轮组的使用特点。


进行交流讨论.得出由两个定滑轮、动滑轮能够组成两种滑轮组.
进行交流讨论.得出由两个定滑轮、动滑轮组成的两种滑轮组的特点。
归纳出滑轮组使用的普遍规律.
做例题并进行交流，学生代表回答。
做例题并进行交流，学生代表回答。
学习新课
三、轮轴和斜面
1. 轮轴
【根据图片进行讲解】
①轮轴的组成：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。
轮轴 轮轴工作原理
②轮轴省力原理
【师生分析】轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。
如图所示，轮轴作为杠杆的支点在轴心0，轮半径R是动力臂，轴半径r是阻力臂。根据杠杆的平衡条件：F1R = F2r得：F1R = Gr
因为R >r，所以F1