北师大版（2024）八年级下册（2024）第九章 机械和功第二节 滑轮教案设计

这是一份北师大版（2024）八年级下册（2024）第九章 机械和功第二节 滑轮教案设计，共4页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，教学过程等内容，欢迎下载使用。
1.知道定滑轮、动滑轮，并能识别它们.
2.理解定滑轮、动滑轮的特点与实质，并能用它们来解决简单的问题.
3.经历探究定滑轮、动滑轮工作特点的过程，进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法.
4.知道滑轮组的结构、特点和应用，会根据要求使用和组装滑轮组.
5.经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组.
【教学重点】
1.探究定滑轮、动滑轮的特点和应用.
2.探究滑轮组的特点，会按要求组装.
【教学难点】
会按要求组装滑轮，并画出它的绕线，掌握定滑轮和动滑轮的实质.
【教具准备】多媒体课件、定滑轮、动滑轮、钩码、细绳.多媒体课件、定滑轮、动滑轮、钩码、细绳、弹簧测力计、扳手、水龙头、长木板等.
【教学课时】1.5课时
【教学过程】
一、巩固复习
教师引导学生复习上一课时内容，并讲解学生所做的[课后作业]，加强学生对知识的巩固.
二、新课引入
师 同学们，我们在前面学习了杠杆，知道了杠杆的分类和特点.现实生活中我们还应用了其他简单机械.如我们每周一升国旗，升旗手用力向下拉绳子，我们会看到国旗缓缓上升；工人在动滑轮的帮助下，居然用50N的力提起重95N的物体，你知道这些是应用了什么吗？
生思考、讨论.教师对学生的回答先不急于解答.
师 你们知道定滑轮和动滑轮有什么特点吗？它们是如何工作的呢？我们学习了本课知识后，你就会明白了.
三、进行新课
滑轮的种类
师：在我们的生活中，出来杠杆之外，还有一种常见的简单机械，它通常由绳索或链条绕过具有转动轴的圆轮构成.你们知到它叫什么吗？
生：滑轮.
师：生活中，你通常会在什么样的场合见到滑轮？
生：工地上.
（1）滑轮及其结构:由绳索或链条绕过具有转动轴的圆轮构成的简单机械叫作滑轮.滑轮的结构如图甲所示.
（2）滑轮的种类
师：滑轮有哪些种类？
生：定滑轮和动滑轮.
①定滑轮:使用时轴固定不动的滑轮叫作动滑轮.如图乙中旗杆顶部的滑轮即为定滑轮.②动滑轮:使用时轴跟物体一起运动的滑轮叫作动滑轮.如图丙中提升重物所使用了滑轮为动滑轮.
(3)滑轮组
师：多媒体展示滑轮组的图片.同学们，这是什么滑轮？
生：定滑轮和动滑轮的组合.
板书：定滑轮与动滑轮的组合装置叫作滑轮组.如图所示.
师：上面两个滑轮组都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的，生活中的滑轮组可以由多个定滑轮和多个动滑轮组成.
滑轮的工作特点师 好，请大家先看教材P110图9.2-2，并提出问题：为什么升国旗时人向下拉绳子，国旗却向上升？为什么大人能将桶吊到二楼？
生思考、发表看法.
1.探究不同滑轮的工作特点
教师展示一架定滑轮、动滑轮装置，并利用它们分别提起钩码，对滑轮的构造简单介绍.引导学生注意观察它们在工作过程中有什么不同？
生：定滑轮工作时，轴不动，轮转动；动滑轮工作时，轴随着物体一起上或下运动.
师 回答正确.好，下面请大家分组探究定滑轮、动滑轮的特点.
学生分组进行实验探究（可参照教材P111），记录实验数据.
教师参与实验指导，这样便于降低学生实验难度.
设计表格（供参考）
师：定滑轮在使用过程中有什么特点？
生：使用定滑轮提升钩码时，拉力的大小与钩码受到的重力相等，拉力方向与钩码被提升的方向相反，拉力作用点移动的距离与钩码被提升的高度相等.
师：动滑轮在使用过程中有什么特点？
生：使用动滑轮提升钩码时，拉力近似等于钩码所受重力的一半，拉力方向与钩码被提升的方向相同，拉力作用点移动的距离是钩码被提升高度的２倍.
板书：
①使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变用力的方向.
②使用动滑轮可以省力，但不能改变用力的方向，而且“费距离”.
师 请同学结合刚才探究的结论，联系实际事例，说说在什么情况下使用定滑轮？什么情况下使用动滑轮？
学生回答：
①需要改变用力的方向时，使用定滑轮，如站在地面上升旗的装置.
②需要省力，用较小的力提起较重的物体时，使用动滑轮，如建筑工地上吊起建筑材料的装置.
例题1 （用多媒体展示）一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出.如果汽车的动力比阻力小800N，则甲图中人拉动汽车的拉力至少为_____N，乙图中人拉动汽车的拉力至少为_____N，其中比较省力的是_____图.（绳与滑轮间的摩擦不计）
解析：图甲是定滑轮，图乙是动滑轮.由于定滑轮不省力，动滑轮省力.根据题目的已知条件，必须给汽车提供至少800N的拉力，因此，如果利用甲图，则人必须至少施加800N的力才能把汽车拖出泥潭.如果使用乙图，人只需提供400N的拉力即可拖出汽车.由此可见，乙图更省力.
答案：800 400 乙
教师引导学生思考：定滑轮可以任意改变力的方向；那么动滑轮是否能在任何时候都可以省一半的力？
学生猜想：这是肯定的，因为动滑轮是动力臂为阻力臂2倍的杠杆.
教师出示以下例题，帮助学生纠正错误观点.
例题2 (用多媒体展示)如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（ ）
A.20N B.25N C.30N D.35N
解析：利用动滑轮提升物体时能省一半的力是有条件的，那就是自由端拉力的方向应与阻力方向相反，且在一条直线上，从图示装置看， 力F的大小要大于动滑轮与重物总重的一半，答案为D.
答案：D
定滑轮和动滑轮的实质
定滑轮和动滑轮的比较
２.滑轮组的工作特点
师 我们知道使用定滑轮可以改变力的方向，使用动滑轮可以省力，那能否把二者的优点都利用起来，组合在一起构成一个新机械呢？
生讨论、交流.
师 请同学们按你们的设想，将刚才的一个定滑轮、一个动滑轮组合起来，看哪一组做的又好又快，并且进行实验，来验证是否既省力，又可以改变力的方向.
学生分组实验进行探究，教师巡视指导.学生完成实验，交流实验结论.
师 像这样把定滑轮和动滑轮组合在一起就是滑轮组，当用滑轮组提升重物时拉力与物重之间有何关系？请大家分组进行实验探究，找出其关系.
教师参与实验指导，并在黑板上画出甲、乙两组不同的滑轮组，并演示组装，然后请一名学生上台用甲、乙两个滑轮组将同一个钩码提起来.
要求学生注意观察、记录弹簧测力计的示数，并说说甲、乙两个滑轮组中动滑轮的绕线方法有何不同.
师 两次示数不同的原因是什么？
学生观察、讨论后回答：承担钩码的绳子段数不同.
师 你能数出有几段绳子吊着钩码吗？
学生观察、讨论后进行回答：甲有2段，乙有3段.
教师进一步引导学生总结数绳子段数的方法：数绕在动滑轮上和固定在动滑轮上的绳子段数.有几段绳子吊着物体，拉力就是钩码重的几分之一.但是在实际情况中动滑轮的重力不能忽略，所以在实验中得出的拉力并不是钩码重的几分之一，而是稍大于这个值.
教师在黑板上画出股数分别是2、3、4、5的滑轮组的绕法图，如图所示，让学生数数是几段绳子吊着物体，判断滑轮组的省力情况.（让学生体会相同数目的滑轮采用不同的绕线方式，承担重物的绳子段数不同，导致省力多少不同.）
教师让学生观察四个不同的绕法图，引导学生找出其中的规律，得出关于绳子绕法的结论：奇动偶定（绳子的固定端在动滑轮上，则为奇数段绳子；绳子的固定端在定滑轮上，则为偶数段绳子），并且进一步总结出绳子自由端拉力移动距离s和物体移动距离h之间的关系：s=nh.
教师用多媒体播放课件“滑轮组的组装”，并讲解.
滑轮组的组装（多媒体课件）
组装滑轮组需要解决三个方面的问题：
（1）确定承担物重的绳子段数.
由滑轮组的省力情况 或 ，可得承担物重的绳子段数 ，n应取整数，且要采用进位法.也可以根据绳子自由端移动距离s与物体上升高度h之间的关系确定，即 .
（2）确定滑轮个数.
当承担物重的绳子段数n为偶数时，按照每个动滑轮有2段绳子承担，则动滑轮个数为n/2，定滑轮个数为 ，即比动滑轮少1个，若要改变力的方向，则需要再加一个定滑轮，这时动滑轮和定滑轮个数相等.当n为奇数时，如不需要改变力的方向，则动滑轮和定滑轮个数相等，均为 ；若要改变力的方向，则需要再加1个定滑轮，即动滑轮个数为 ，定滑轮个数为 .滑轮组中动滑轮和定滑轮的个数可按“一动配一定，偶数减一定，变向加一定”的方法确定.
（3）确定绳子的起点.当承担物重的绳子股数n为偶数时，绳子的起点在定滑轮上；当承担物重的绳子段数n为奇数时，绳子的起点在动滑轮上.即按“奇动偶定”的方法确定.
例题3（用多媒体展示）同一物体沿相同水平地面做匀速移动，如图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（）
A.F甲＜F乙＜F丙B.F甲＞F乙＞F丙C.F甲＞F乙＝F丙D.F甲＝F乙＞F丙
解析：甲图为一个定滑轮，因为定滑轮不省力，故拉力大小等于阻力f，即F甲＝f；图乙是动滑轮，省一半的力，故拉力F乙＝1/2f；图丙由一定滑轮和一个动滑轮组成，有三段绳子承担，故拉力F丙＝1/3f.综上所述，符合题意的是B项.
答案：B
师：滑轮和滑轮组在生产生活中有着广泛的应用.同学们能举例吗？
生：起重机和升降机、帆船控制装置、升降晾衣架.
师 我们通过学习杠杆，知道有的杠杆省力，有的杠杆省距离，定滑轮不省力，动滑轮省一半的力，但要费二倍的距离.大家思考，有没有一种机械既省力，又省距离呢？
生思考、交流、讨论：省力的机械就必定费距离，省距离的机械必定费力，没有一种机械既省力又省距离.
[教师结束语]
大家通过这节课的学习，收获确实不少：我们共同学习了定滑轮、动滑轮的特点，知道了定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省一半的力，但要移动两倍的距离.使用滑轮组既可以省力，又可以改变力方向.这节课就学到这.好，谢谢大家！
[课后作业]
完成本课时对应练习.