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第十二章 簡(jiǎn)單機(jī)械 第2節(jié) 滑輪
教
學(xué)
目
標(biāo)
知識(shí)與技能
1．能識(shí)別定滑輪和動(dòng)滑輪。
2．能通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，知道定滑輪和動(dòng)滑輪在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用。
3．會(huì)安裝滑輪組，并能根據(jù)安裝情況分析施加的拉力與物重的關(guān)系。
4.了解其他簡(jiǎn)單機(jī)械的一些應(yīng)用。
過(guò)程與方法
1．經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，了解使用定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。
2．學(xué)會(huì)組裝簡(jiǎn)單的滑輪組，體驗(yàn)設(shè)計(jì)制作的樂(lè)趣。
3．在認(rèn)識(shí)滑輪的過(guò)程中，體會(huì)對(duì)比的探究方法。
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.運(yùn)用學(xué)過(guò)的科學(xué)知識(shí)解釋生活中的滑輪，進(jìn)一步感受到生活和科學(xué)的關(guān)系。
2.關(guān)心生產(chǎn)、生活中滑輪的應(yīng)用，有利用滑輪的意識(shí)。
教學(xué)重點(diǎn)
1．知道定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的構(gòu)造及其特點(diǎn)
2．會(huì)分析滑輪和滑輪組的工作原理。
教學(xué)難點(diǎn)
經(jīng)歷組裝滑輪組的過(guò)程，學(xué)會(huì)按要求組裝滑輪組的方法
教具準(zhǔn)備
滑輪、細(xì)繩、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺
教學(xué)方法
講授、討論、實(shí)驗(yàn)、歸納、對(duì)比
導(dǎo)
入
新
課
觀察思考
除了杠桿之外，滑輪也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛。大家在生活中見(jiàn)過(guò)滑輪嗎？使用滑輪有什么特點(diǎn)呢？

旗桿的頂端有一個(gè)滑輪 裝卸設(shè)備有個(gè)重要部件滑輪 窗簾盒上有一個(gè)滑輪

教
學(xué)
過(guò)
程
教
學(xué)
過(guò)
程
教
學(xué)
過(guò)
程
教
學(xué)
過(guò)
程
教
學(xué)
過(guò)
程
教
學(xué)
過(guò)
程
教
學(xué)
過(guò)
程
新課學(xué)習(xí)
一、認(rèn)識(shí)滑輪
1.滑輪是一個(gè)周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。

2.滑輪有兩種基本的使用方法：定滑輪和動(dòng)滑輪

定滑輪 動(dòng)滑輪
想想議議
如圖所示，大人利用滑輪將重物吊到二樓，孩子想幫忙，卻把自己吊了上去。
想想看，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的笑話？你能解釋其中的道理嗎？
問(wèn)題：用繩和一個(gè)滑輪，將砝碼提到高處，你有什么方法？
一、定滑輪
1.定滑輪：使用滑輪時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪。

定滑輪 旗桿頂?shù)亩ɑ?br>2.使用滑輪時(shí)，有什么特點(diǎn)？
提出問(wèn)題：（1）使用定滑輪是否省力（或更費(fèi)力）？
（2）使用定滑輪是否省了距離（或需要移動(dòng)更大的距離）？
實(shí)驗(yàn)探究 定滑輪的特點(diǎn)
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)出鉤碼的重力。
②使用定滑輪緩緩提升同一物體，記錄整個(gè)過(guò)程中用力大小、物體移動(dòng)距離及動(dòng)力移動(dòng)的距離、動(dòng)力的方向。
③豎直拉升、斜著拉升，改變拉力的方向,觀察拉力大小。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
物重G/N
物體移動(dòng)方向
物體移動(dòng)距離h/m
拉力F/N
拉力方向
拉力移動(dòng)距離s/m
5
豎直向上
0.3
5.1
豎直向下
0.3
5
豎直向上
0.3
4.9
斜向下
0.3
3
豎直向上
0.4
3.0
豎直向下
0.4
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
(1)力的關(guān)系：F與G一樣大，不省力 。
(2)施力的方向：改變。
(3)繩端移動(dòng)距離S與物體上升高度h的關(guān)系：相等。
定滑輪的特點(diǎn):使用定滑輪不省力，不省距離，但可以改變力的方向。
3.定滑輪的實(shí)質(zhì)：
定滑輪的實(shí)質(zhì)是等臂杠桿:支點(diǎn)在軸心O處;拉力F1是動(dòng)力,重物的拉力是阻力F2；兩個(gè)力臂L1、L2都等于輪半徑。
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1.L1=F2.L2
L1＝ L2 ； F1＝F2 ＝ G （不計(jì)摩擦）
改變拉力方向，還是等臂杠桿，所以使用定滑輪，無(wú)論拉力方向怎么樣，F(xiàn)＝G
繩子自由端移動(dòng)的距離S和物體升高的高度h相等：S繩=h物
二、動(dòng)滑輪
還可以像下圖所示，使用滑輪把物體提到高處。
1.動(dòng)滑輪：使用滑輪時(shí)，物體和滑輪一起被提高。

動(dòng)滑輪 電動(dòng)起重機(jī)的動(dòng)滑輪
2.使用動(dòng)滑輪時(shí)，有什么特點(diǎn)？
提出問(wèn)題：（1）使用動(dòng)滑輪是否省力（或更費(fèi)力）？
（2）用動(dòng)滑輪提重物有什么優(yōu)越性？通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究。
實(shí)驗(yàn)探究 動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
①用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)出鉤碼的重力；
②豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，重物移動(dòng)的距離和拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離。
③將測(cè)量結(jié)果填入表格。改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

注意：?jiǎn)为?dú)使用動(dòng)滑輪時(shí)，拉力的方向?yàn)樨Q直向上即物體運(yùn)動(dòng)的方向與拉力的方向朝向一致。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
物重G/N
物體移動(dòng)方向
物體移動(dòng)距離h/m
拉力F/N
拉力方向
拉力移動(dòng)距離s/m
2
豎直向上
0.4
1.1
豎直向下
0.8
2
豎直向上
0.3
1.2
豎直向下
0.6
1
豎直向上
0.2
0.6
豎直向下
0.4
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
(1)使用動(dòng)滑輪能省一半的力:F= 1/2 G。但不能改變力的方向.
(2)繩端移動(dòng)距離S=2h。
能省一半的力，但要多移動(dòng)一倍的距離，且不能改變動(dòng)力的方向。
3. 動(dòng)滑輪時(shí)實(shí)質(zhì)：
動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿：
支點(diǎn)在繩和輪相切的O處;拉力F1是動(dòng)力,重物的拉力是阻力F2；動(dòng)力臂L1是輪直徑、動(dòng)力臂L2是輪半徑。
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1.L1=F2.L2
L1＝ 2L2 ； F1＝F2 ＝1/2 G （不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重）
繩子自由端移動(dòng)的距離S和物體升高的高度h：S繩=2h物
想想議議
圖中滑輪為定滑輪，大人對(duì)繩子的拉力與重物的重力大小相等，且小于大人自身重力，因此大人可將重物通過(guò)定滑輪吊到二樓。而孩子對(duì)繩子的拉力小于重物的重力，且重物的重力大于孩子的重力，因此孩子被吊到二樓。
小孩用什么辦法能在地面上把這袋東西拉上去？
三、滑輪組
定滑輪能改變拉力的方向,動(dòng)滑輪能省力. 把兩者結(jié)合在一起，小孩能在地面上把這袋東西拉上去。
1.滑輪組：將定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起就組成了滑輪組。
討論交流
由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組有幾種組合?這樣的組合各有什么特點(diǎn)？
2.滑輪的組合
n:承擔(dān)重的繩子段數(shù). S:繩子末端移動(dòng)的距離.
在不計(jì)繩重、摩擦及動(dòng)滑輪自重時(shí):

使用滑輪組省了力，但是費(fèi)距離。
3.使用滑輪組的特點(diǎn)：
（1）拉力 F 的大小與吊起動(dòng)滑輪的繩子段數(shù) n 有關(guān)。動(dòng)滑輪被幾段繩子吊起，所用的力就是物重的幾分之一即:
不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦：
不計(jì)繩重和摩擦但考慮滑輪重：
(2)拉力 F(繩子自由端)移動(dòng)距離 s 是物體上升高度 h 的 n 倍，即: s = nh.
(3)繩子自由端的速度與被物體的速度的關(guān)系：V繩=n.V物
4.滑輪組的組裝
（1）確定繩子的段數(shù)
（2）滑輪組的繞繩方法
當(dāng)承重繩子的段數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的固定端在動(dòng)滑輪上；
當(dāng)承重繩子的段數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的固定端在定滑輪上；
概括為“奇動(dòng)偶定”。
除了杠桿和滑輪，簡(jiǎn)單機(jī)械家族中還有輪軸、斜面、螺旋等。
1.輪軸
(1)輪軸：由兩個(gè)半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。

輪軸 各種輪軸
(2)輪軸的實(shí)質(zhì)：
輪軸實(shí)質(zhì)可看做是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿
如圖所示：輪軸作為杠桿的支點(diǎn)在軸心0，輪半徑R是動(dòng)力臂，軸半徑r阻力臂.
(3)輪軸的原理：
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1· R = F2 · r
得：F1· R = G · r
因?yàn)椋?R >r 所以：F1

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12.2 滑輪

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