初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮教案及反思

这是一份初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮教案及反思，共14页。教案主要包含了认识滑轮，动滑轮，滑轮组等内容，欢迎下载使用。


主备人
学科
物理
时间
课题
第十二章 简单机械 第2节 滑轮
教
学
目
标
知识与技能
1．能识别定滑轮和动滑轮。
2．能通过实验，认识定滑轮和动滑轮的特点，知道定滑轮和动滑轮在生产实际中的应用。
3．会安装滑轮组，并能根据安装情况分析施加的拉力与物重的关系。
4.了解其他简单机械的一些应用。
过程与方法
1．经历实验探究过程，了解使用定滑轮和动滑轮的特点。
2．学会组装简单的滑轮组，体验设计制作的乐趣。
3．在认识滑轮的过程中，体会对比的探究方法。
情感态度与价值观
1.运用学过的科学知识解释生活中的滑轮，进一步感受到生活和科学的关系。
2.关心生产、生活中滑轮的应用，有利用滑轮的意识。
教学重点
1．知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的构造及其特点
2．会分析滑轮和滑轮组的工作原理。
教学难点
经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法
教具准备
滑轮、细绳、钩码、弹簧测力计、刻度尺
教学方法
讲授、讨论、实验、归纳、对比
导
入
新
课
观察思考
除了杠杆之外，滑轮也是一种简单机械，它在日常生活中的应用非常广泛。大家在生活中见过滑轮吗？使用滑轮有什么特点呢？

旗杆的顶端有一个滑轮 装卸设备有个重要部件滑轮 窗帘盒上有一个滑轮

教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
新课学习
一、认识滑轮
1.滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的小轮。

2.滑轮有两种基本的使用方法：定滑轮和动滑轮

定滑轮 动滑轮
想想议议
如图所示，大人利用滑轮将重物吊到二楼，孩子想帮忙，却把自己吊了上去。
想想看，为什么会出现这样的笑话？你能解释其中的道理吗？
问题：用绳和一个滑轮，将砝码提到高处，你有什么方法？
一、定滑轮
1.定滑轮：使用滑轮时，轴固定不动的滑轮。

定滑轮 旗杆顶的定滑轮
2.使用滑轮时，有什么特点？
提出问题：（1）使用定滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用定滑轮是否省了距离（或需要移动更大的距离）？
实验探究 定滑轮的特点
进行实验：①用弹簧测力计直接测出钩码的重力。
②使用定滑轮缓缓提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向。
③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
5
竖直向上
0.3
5.1
竖直向下
0.3
5
竖直向上
0.3
4.9
斜向下
0.3
3
竖直向上
0.4
3.0
竖直向下
0.4
实验结论：
(1)力的关系：F与G一样大，不省力 。
(2)施力的方向：改变。
(3)绳端移动距离S与物体上升高度h的关系：相等。
定滑轮的特点:使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向。
3.定滑轮的实质：
定滑轮的实质是等臂杠杆: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：F1.L1=F2.L2
L1＝ L2 ； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦）
改变拉力方向，还是等臂杠杆，所以使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G
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
二、动滑轮
还可以像下图所示，使用滑轮把物体提到高处。
1.动滑轮：使用滑轮时，物体和滑轮一起被提高。

动滑轮 电动起重机的动滑轮
2.使用动滑轮时，有什么特点？
提出问题：（1）使用动滑轮是否省力（或更费力）？
（2）用动滑轮提重物有什么优越性？通过实验探究。
实验探究 动滑轮的特点
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力；
②竖直向上匀速拉动弹簧测力计，记录弹簧测力计的示数，重物移动的距离和拉力作用点移动的距离。
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
实验结论：
(1)使用动滑轮能省一半的力:F= 1/2 G。但不能改变力的方向.
(2)绳端移动距离S=2h。
能省一半的力，但要多移动一倍的距离，且不能改变动力的方向。
3. 动滑轮时实质：
动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆：
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、动力臂L2是轮半径。
根据杠杆的平衡条件：F1.L1=F2.L2
L1＝ 2L2 ； F1＝F2 ＝1/2 G （不计摩擦和动滑轮重）
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h：S绳=2h物
想想议议
图中滑轮为定滑轮，大人对绳子的拉力与重物的重力大小相等，且小于大人自身重力，因此大人可将重物通过定滑轮吊到二楼。而孩子对绳子的拉力小于重物的重力，且重物的重力大于孩子的重力，因此孩子被吊到二楼。
小孩用什么办法能在地面上把这袋东西拉上去？
三、滑轮组
定滑轮能改变拉力的方向,动滑轮能省力. 把两者结合在一起，小孩能在地面上把这袋东西拉上去。
1.滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。
讨论交流
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？
2.滑轮的组合
n:承担重的绳子段数. S:绳子末端移动的距离.
在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时:

使用滑轮组省了力，但是费距离。
3.使用滑轮组的特点：
（1）拉力 F 的大小与吊起动滑轮的绳子段数 n 有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一即:
不计动滑轮重、绳重和摩擦：
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：
(2)拉力 F(绳子自由端)移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即: s = nh.
(3)绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：V绳=n.V物
4.滑轮组的组装
（1）确定绳子的段数
（2）滑轮组的绕绳方法
当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；
当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上；
概括为“奇动偶定”。
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面、螺旋等。
1.轮轴
(1)轮轴：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 各种轮轴
(2)轮轴的实质：
轮轴实质可看做是一个可以连续转动的杠杆
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阻力臂.
(3)轮轴的原理：
根据杠杆的平衡条件：F1· R = F2 · r
得：F1· R = G · r
因为： R >r 所以：F1当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
2.斜面
(1)斜面：是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。
(2)使用斜面可以省力。
通过斜面将一个大箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬到车厢省劲多了斜面可以省力。

徒手搬运 利用斜面搬运
(3)斜面的原理
如图所示：把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用大小为F的力推上去的过程中：
根据功的原理,如果不计斜面和物体的摩擦： Gh=FL F=Gh/L
如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一。斜面是一种省力的机械。

斜面的分析 盘山公路
课堂小结
课堂练习
1.(2020十堰）下列各种机械中，不省力的机械是（ ）
F
s
h
A．钢丝钳 B．动滑轮 C．旗杆顶定滑轮 D．斜面
【答案】C
【解析】A．钢丝钳属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．理想动滑轮可以省一半力，故B不符合题意；
C．定滑轮可以改变力的方向，但不省力，故C符合题意；
D．斜面属于省力机械，故D不符合题意。故选C。
2.(2020烟台）我国古代劳动人民用智慧创造出很多实用工具，如图所示的四个场景中所用工具 属于费力杠杆的是（ ）
【答案】C
【解析】A选项中，推石磨转动，属于轮轴。轮半径大于轴半径。所以属于省力的简单机械。
B选项中按压杠作为杠杆的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
C选项中，踩踏板舂米，脚踩的动力臂小于阻力臂，时费力杠杆，故选C。
D选项中，拉木棒搬石头，是省力杠杆。
3.(2020巴中）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】A选项中,两个力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件：F1=G.所以，A选项是正确的；
B选项中，滑轮组有3段绳子承担物体重力，因为不计机械自重和摩擦，所以。A选项是正确的；
C选项中，机械中处于平衡状态，拉力F3=2G，所以C选项是错误的，应选C.
D选项中,G.h=F.s，因为直角三角形300角对的直角边是斜边的一半，所以。故D选项正确。
4.（2020东莞）在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（ ）
A．绳子自由端被拉下了10m B．这个滑轮组能省距离
C．这个滑轮组能省力 D．这个滑轮组能省功
【答案】C
【解析】A选项中，滑轮组有2段绳子承担重，h=2m时，绳子自由端被拉下了s=4m,所以A选项是错误的；
B选项中，这个滑轮组有2段绳子承担重，所以能省力，但是费距离。所以B选项是错误的;
C选项中, 这个滑轮组有2段绳子承担重.动力，所以能省力。所以C选项是正确的。应选C；
D选项中，任何机械都不省功。所以D选项是错误的
5.（2020眉山）如图所示，不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，在水平拉力F的作用下，物体M以0.2m/s的速度向左匀速直线运动，弹簧秤的示数为20N，以下正确的是（ ）
①M受到地面的摩擦力为20N
②M受到地面摩擦力水平向左
③拉力F的功率为8W
④M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
A．①④B．①②C．①③D．②④
【答案】A
【解析】解：①②弹簧秤的示数为20N，即绳子对弹簧秤的拉力为20N，因同一根绳子各处的拉力大小相同，所以绳子对物体M的拉力也为20N；
物体M向左匀速直线运动，其受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以M受到地面的摩擦力f＝F拉＝20N，方向与物体运动方向相反，即水平向右；故①正确，②错误；
③不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，由图知，拉力F作用在动滑轮轴上，与右侧两段绳子的拉力平衡，
则拉力F的大小为：F＝2F示＝2×20N＝40N；
由图知，n＝2，且拉力F作用在动滑轮轴上，费力但省一半的距离，则拉力端移动的速度是物体移动速度的，故拉力端移动的速度：v拉力端＝v＝×0.2m/s＝0.1m/s；
拉力F的功率为：P＝Fv拉力端＝40N×0.1m/s＝4W，故③错误；
④M受到的重力与地面对M的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上，所以二力是一对平衡力，故④正确；综上可知，只有①④正确。故选：A。
6.（2020绍兴）如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（ ）
A B C D
【答案】D
【解析】（1）在AC两图中，钩码挂在拉环上（即左边测力计倒置使用），因为弹簧测力计本身有重力，所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故AC错误；
（2）在BD两图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小；
①B图中，右边的测力计倒置使用，此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和，而左边测力计的示数等于钩码的重力，所以两边测力计的示数不相等，不能得出正确结论，故B错误；
②设两测力计的重力均为G，由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子，则绳子的拉力为F=G1+G；
D图中，左边测力计的示数为：F左=G1；手拉右边测力计的挂钩，由力的平衡条件可得，右边测力计的示数（即测力计受到向下的拉力）：F右=F-G=G1+G-G=G1；
所以，F左=F右=G1，能得出正确结论，故D装置中能实现所有的要求；故选：D。
7.（2020恩施）如图所示，有斜面长为l、高为h的斜坡和物块等器材，同学们一起探究使用斜面这种简单机械是否省功，应测量的数值有物块重G、斜面高h、______和斜面长l。
【答案】弹簧测力计对物块的拉力F
【解析】探究使用斜面这种简单机械是否省功，我们需要知道物体做的有用功、总功；根据做功条件可知做有用功需要知道物体的重力F、斜面高h，总功需要知道斜面长l、弹簧测力计对物块的拉力F。
8.（2020凉山）如图所示，某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起，请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子绕法。
【答案】
【解析】因为是人站在地面上用滑轮组提升重物，所以由2段绳子承担物重，应从定滑轮开始绕线，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；如图所示：
9.（2020青岛）“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。
【答案】(1). 弹簧测力计对绳子末端的拉力； (2). 物体的重力； (3). F1=F2=F3 ； (4). 可以改变力的方向
【解析】(1)[1][2]在研究使用定滑轮是否省力时，我们需要比较绳子末端受到的拉力和物体的重力大小；用如图甲所示装置匀速提升重物，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)[3]图乙的装置是一个定滑轮，定滑轮工作的特点既不省力也不费距，所以分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，三个力的大小相等，即：F1=F2=F3
(3)[4]虽然既不省力也不费距，但是定滑轮可以改变力的方向，所以旗杆顶部装一个定滑轮能够方便我们升降国旗。
10.（2020衡阳）如图所示，用一个动滑轮使重10N的物体在5s内匀速升高0．2m，绳子自由端所用的拉力F为6N．求：
（1）绳子自由端移动的速度。
（2）拉力F做的功。
【答案】（1）0．08m/s （2）2．4J
【解析】解：
（1）由图知，n＝2，当物体升高0.2m时，绳子的自由端移动距离s＝2h＝2×0.2m＝0.4m，
绳子自由端移动的速度：v＝＝＝0.08m/s；
（2）拉力F做的功：W＝Fs＝6N×0.4m＝2.4J。
答：（1）绳子自由端移动的速度为0.08m/s；
（2）拉力F做的功为2.4J。
板
书
设
计
第2节 滑轮
一、定滑轮：
1.定义：工作时，轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮。
2.特点：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。
3. 实质：是一个等臂杠杆
二、动滑轮：
1．定义：工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。
2．特点：使用动滑轮可以省力； 但费距离，且不改变力的方向。
3. 实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆
三、滑轮组：
1.定义：定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
2.特点：使用滑轮组既可以省力； 又可以改变力的方向。：
3.省力情况：
n为承担物重的绳子段数。
布
置
作
业
【必做题】
教材第84页动手动脑学物理的1、4题.
【选做题】
教材第8 页动手动脑学物理的2、3题.
课
后
反
思
通过生活中人们向高处运送木料或预制板的情景再现，创设学习情景，导出课题。感受、认识动定滑轮并探究定、动滑轮的特点。通过实验的设计归纳则可培养学生归纳、推理能力，通过小组合作实验可以培养学生合作能力和集体意识，通过实验数据的分析可以培养学生收集和处理信息的能力，带领学生学习滑轮的本质。滑轮组的教学及生活中的简单机械---轮轴和斜面，让学生体会物理从生活中来，又走向生活的课程设计理念。最后一环是小节和作业布置，利用遗忘规律，起当堂巩固和延伸课堂教学的作用。
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。它为机械效率的学习奠定了基础，是本章的核心内容之一。