二、滑轮教学设计一等奖

滑轮教学设计

滑轮教学设计

上海市李惠利中学

蒋金萍

（一）新课引入

教师叙述：在前面的学习中我们知道了杠杆是一种简单机械，在生活生产中使用简单机械可以带来方便。今天我们再来学习另一种简单机械——滑轮（板书课题

）。

（二）新课学习

1、观察

教师讲述：生活中，人们常常使用滑轮来提升重物。请你观察桌上摆放的滑轮，说出它的结构特点, 想一想滑轮的这些结构在提升重物时有什么功能吗？（定义滑轮：周边有槽、能绕着轴转动的小轮。）

2、体验实验、观察比较。

举例：

工人要装修三楼的房子，他们需要把货物从地面运到三楼。工人甲在底楼地面，工人乙站在三楼。他们都想利用一根绳子和一只滑轮将货物从地面运到三楼。

提出问题：如果你是工人甲，你该怎么使用滑轮，将货物从地面运到三楼？

如果你是工人乙，你又该怎么使用滑轮，将货物从地面运到三楼？

教师讲述：下面我们用钩码代替货物，利用细线、滑轮在木板上分别模拟甲、乙工人提起重物。

（1）学生活动：（小组合作）探究滑轮的使用方法

（2）学生演示交流：有两种方法可将钩码提到高处——如图1 （3）教师PPT再现滑轮的使用

提问：仔细观察两种情况下滑轮的运动情况，比较装置的不同之处。

学生回答，教师板书：

定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮叫做定滑轮；

动滑轮：使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。

3、探究滑轮的使用特点

叙述：工地上来了工人丙，他没有使用滑轮，而是直接用绳子将货物提上来。

（1）提处问题：根据刚才的实验，你认为提升重物时使用滑轮与不使用滑轮相有什么不同吗？

（2）学生猜测。

学生A：可能省力。

学生B：可能费力。

学生C：……

（3）设计实验初步方案：

提问：你还需要什么器材来验证你的猜测。（弹簧测力计）

提问：你该怎么做？

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图1 图2

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学生讨论交流实验方案：使用弹簧测力计先测出直接提起钩码的拉力大小，再用弹簧测力计测出使用滑轮提起钩码时的拉力，比较两次拉力的大小。如图2 教师提问，大家同意这个实验方案吗?(如果同意，就先按照这个方案实验，学生不同意，那就进一步讨论) （4）学生使用工具收集证据

探究活动实验前的教师指导：

A 使用弹簧测力计之前要注意调零，向什么方向用力，就沿什么方向调零。

B

使用弹簧测力计时需要匀速缓慢拉动，使弹簧测力计示数保持相对稳定。

C

要在同一竖直平面内拉动，不然细线容易卡住。

（5）学生探究活动,使用工具收集证据，教师个别指导。

（6）收集数据，表达交流，解释问题。

1定滑轮

○A 教师先请一位学生提供实验数据（填入下表）以及由此得出“使用定滑轮不能省力”的结论。

钩码重力（N）

使用定滑轮的拉力（N）

B 学生回答后，教师进一步提问：大家是否同意？你认为实验过程是否存在不足之处。

C 学生讨论：实验只有一组数据，不能归纳出普遍结论，应该多做几次

D 学生表达交流，完善实验过程。如图3所示，填表1 表1 钩码使用定滑使用定滑使用定滑重力轮竖直向轮斜向下轮水平方（N）

下的拉力的拉力向的拉力（N）

图3

E （板书）

定滑轮的使用特点:使用定滑轮不能省力，但可以改变用力方向。

2动滑轮。

○A 收集学生有关动滑轮使用的数据（学生已经知道需要多组实验，所以请不同的组提供实验数据，进行资源共享如图4。）填表2。

表2

（N）

（N）

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钩码重力（N）

使用动滑轮竖直向上的拉力（N）

图4

B 提问：观察实验数据以及相关现象，你能得出什么结论？

学生回答：使用动滑轮可以省力，但不能改变用力方向。

4、物理建模，分析滑轮的工作原理

设问：使用滑轮，有省力、不省力等等情况，使用杠杆，也有省力、不省力等类似情况，能不能将滑轮看成杠杆呢？

（1）动画分析定滑轮

A

请仔细观察定滑轮工作时滑轮的运动情况，可否将定滑轮看成杠杆，为什么？

学生回答：可以，因为它也是在力的作用下能绕固定点转动的“硬棒”，只不过这根硬棒是圆形的。

B

既然定滑轮是杠杆，请找出杠杆的五个要素即动力、阻力、支点以及动力臂和阻力臂。（教师在学生一边回答时一边PPT画图）

C

根据做出的力臂情况，你能否解释为什么使用定滑轮不能省力？

学生回答：定滑轮的动力臂与阻力臂都等于滑轮的半径，所以它实际上是等臂杠杆，由F1×l1=F2×l2得出当l1=l2时F1=F2，所以使用定滑轮不能省力。

D

为什么使用定滑轮沿不同的方向用力，力的大小始终不变呢？

学生回答：因为使用定滑轮沿不同的方向用力，动力臂与阻力臂始终等于滑轮的半径，所以力的大小始终不变。

E

板书

（定滑轮的）工作原理：实质上是等臂杠杆。

（2）动画分析动滑轮

问题：都是滑轮，为什么作为定滑轮使用时不能省力而作为动滑轮使用时会省力呢？

A、

PPT图：根据动滑轮的工作情况，先找出动力、阻力；

B、

播放动滑轮演变为直杠杆的课件，确定动滑轮的支点；

C、

PPT图上画出动力臂、阻力臂。

D、

讨论得出动滑轮的动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，动力臂是阻力臂的两倍，由此得出动滑轮可以看作一个省一半力的杠杆。

E、

板书（动滑轮的工作原理）实质上是动力臂是阻力臂的两倍的省力的杠杆。

F、

分析讨论表2

问题：从动滑轮的工作原理来看，使用动滑轮的拉力应该是不使用动滑轮时拉力的第3页

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一半，但实验的结果似乎并非如此，只是将近物体重力的一半。你认为这可能是什么原因呢？

学生讨论得出：因为动滑轮本身也有重力。使用动滑轮时，绳子需要承担滑轮与物体总重一半的力。

教师请学生测出动滑轮的重力，填入表格，发现使用动滑轮提升重物，所用拉力是滑轮与物体总重的一半。

G

在什么情况使用动滑轮，拉力会是物体重力的一半？（动滑轮重力以及摩擦忽略不计）

这可能吗？（不可能）

所以使用动滑轮省力一半只是一种理想状态。

F

使用动滑轮省了力，你认为付出了什么代价?能不能用实验证明？需要比较哪些物理量？

（注意说明：1、使用简易刻度板研究上述问题。2、简易刻度板上每一个格子之间的间隔是相等的。3、注意移动动滑轮之前先记录钩码的起始位置和绳子自由端的起始位置）

学生补充实验：利用简易刻度板测钩码上升的距离h和绳子自由上升的距离s。

得出结论：绳子自由上升的距离s是钩码上升的距离h的两倍。

（三）小结与应用

1、小结

教师叙述：今天大家的表现非常好。同学们通过对“提升重物时使用滑轮与不使用滑轮相有什么不同”这个问题进行了思考，在实验基础上提出了猜测，设计了初步实验方案，通过使用工具收集证据、数据处理、以及经过表达和交流，逐步完善了实验过程，归纳出实验结论，解释了相关问题，经历了一个较为完整的探究滑轮使用特点的实验。最后我们一起来讨论一下，滑轮在生活中都有哪些应用。

2、应用

（1）教师叙述：古今中外，滑轮都被广泛使用。

例如，早在春秋时代名匠鲁班设计的很多战具上都配有滑车，即滑轮。到秦汉时，西南内地的盐井则普遍使用滑车来汲盐卤。(PPT图片)盐工们设法在定滑轮凹槽内绕上一根绳子，绳子两端各拴上一个桶，一上一下地轮换汲水。这样既方便，又能使汲水的次数加倍。

（2）教师叙述：虽然滑轮在几千年前就开始使用了，但由于它简单方便，所以一直使用至今。

请学生举例生活中有关滑轮的应用。( PPT图片，升旗竿顶端有定滑轮；起重机上有动滑轮等等)

（3）请学生观看铁塔上的工人吊起铁管的视频

提问：这里使用了什么滑轮？起到了什么作用？

（4）观看一则新闻视频：一只600多斤的奶牛掉进了深十几米的坑，房山警民20余人历时一个半小时将牛从17米深井中救出。

请你用今天学过的知识想办法帮奶牛的主人把奶牛从深坑里救出来。说出用的工具和大致使用方法。

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学生讨论：可以使用绳索、滑轮、三脚架等（如能将滑轮组成滑轮组则更佳，延伸学习内容）。

（四）作业布置

1、书面作业

练习册P.3

12～15 2、阅读： 教科书P7、8页——滑轮。

3、思考：

怎样组装既省力又方便的滑轮呢？

设计说明

一、教学任务分析

本节学习滑轮。本节内容需要以力的概念、杠杆概念以及杠杆的平衡条件为学习基础。

通过指导学生观察滑轮的结构，引入滑轮的概念；以生活中实际应用滑轮问题为例创设学习情景，学生通过初步探究实验体验定滑轮、动滑轮的使用方法，观察比较两种装置的不同，得出定滑轮与动滑轮的定义；学生通过对“使用滑轮与不使用滑轮比较有什么区别”

的问题进行思索，进而在体验性实验基础上进行猜测，通过设计实验方案、使用工具收集证据、处理数据解释问题、在表达与交流过程中逐步完善实验方案，归纳得出定滑轮、动滑轮的工作特点，经历一个较为完整的科学探究过程。此外，本节课还利用多媒体课件通过物理建模的方法揭示两种滑轮的工作原理；再根据滑轮的工作原理分析、解释实验过程中出现与原理似乎不符的现象，引起学生思维的冲突，进而通过学生间的表达与交流来进一步完善实验结论，将学生的思维推向更高的高度。最后通过视频、图片等举例生活中滑轮的应用，通过介绍我国古代应用滑轮的事例，使学生进一步了解我国的文明史，体验物理与生活的联系。

本节内容强调学生主动参与，通过合作实验、交流讨论实验现象，归纳概括实验本质，在学习过程中，体会滑轮是一种变形杠杆，感受建模的科学方法，提高思维能力。

二、教学目标

1、知识与技能

理解滑轮。知道滑轮在生产生活中的应用，能用滑轮解决简单的实际问题。

2、过程与方法

（1）经历“探究滑轮的使用方法及工作特点”过程，运用实验归纳法得出结论。

（2）通过将定滑轮抽象成等臂杠杆、将动滑轮抽象成省力杠杆的过程，感受建模的科学方法。

3、情感、态度与价值观

（1）通过了解滑轮与生产、生活的密切联系，体验到生活中处处存在物理。

（2）通过“合作使用滑轮提升钩码”等活动，养成善于观察、勤于思考、乐于探究精神、团队协作的良好习惯。

（3）通过了解中国古代对滑轮的使用，了解古代劳动人民使用简单机械的情况等，激发第5页

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民族自豪感。

三、教学重点和难点

重点：在科学探究过程中理解定滑轮、动滑轮的使用方法和工作特点。

难点：1、学生自主探究动滑轮的使用方法。

2、理解动滑轮的工作原理。

四、教学资源

1、学生实验器材（每两人一套）：、滑轮、自制刻度板、钩码、弹簧测力计等。

2、课件：

PPT幻灯片、flash课件等。

3、视频：滑轮实际应用的情景。

五、教学设计思路

本设计的内容包括以下几方面：（1）定、动滑轮的使用方法；(2) 定、动滑轮的工作特点（3）定、动滑轮的工作原理；(4)滑轮在生产实际中的应用。

本设计的基本思路是：以学生观察和实验为基础，通过提出问题、猜测、设计实验方案、使用工具收集证据、处理数据、表达与交流、解释问题等过程，归纳得出定滑轮、动滑轮的工作特点。通过物理建模的方法从理论上将滑轮抽象为变形杠杆，利用杠杆平衡条件分析滑轮的工作原理，然后再对已经测得的实验数据进行进一步分析解释，进一步理解滑轮的工作特点。

本设计要突出的重点是：在科学探究过程中理解定滑轮、动滑轮的使用方法和工作特点。方法是：通过创设工人提升重物的情景，学生以解决生活中滑轮实际应用的问题为切入口，激发学生学习的欲望。学生通过体验性实验以及观察比较得出滑轮的两种使用方法，在实验基础上对“使用滑轮与不使用滑轮有何区别”

这个问题进行思考，进而进行猜测。学生通过设计实验方案，进行定量实验，通过使用工具收集证据，处理数据，在表达与交流过程中逐步完善实验方案，合理采集数据，归纳实验结论，解释提出的问题，经历较为完整的科学探究过程。

本设计要突破的难点有两处：

一是学生自主探究动滑轮的使用方法。方法是：先让学生仔细观察并描述滑轮的结构，同时要求学生思考与滑轮结构对应的功能

，这样学生就知道滑轮的挂钩除了可以挂在一个固定的位置上之外还可以用来挂重物。接着，给学生一个实际需要解决的问题，学生在任务驱动下思考滑轮的实际使用方法，是比较容易想到使用动滑轮的方式向上提升重物。

二是理解动滑轮的工作原理。方法是：通过与杠杆知识的联系，使学生先认识定滑轮为等臂杠杆。然后利用多媒体课件将动滑轮变形为一条直棒，观察这条直棒转动的瞬间过程，找出动滑轮工作时的瞬间支点，运用杠杆平衡条件，得出动滑轮的工作原理，感受物理建模的科学方法。

本设计力求在科学探究的各个环节中注重对学生观察能力、实验能力、思维能力、初步分析概括能力以及表达、交流合作等能力的养成。

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六、教学流程

1、

教学流程图

2、教学流程图说明

活动I

学生观察滑轮，认识滑轮。

通过观察，了解滑轮的结构特点，知道这些结构的用途。

活动II

学生体验实验。

1、

解决一个实际问题：工人要装修三楼的房子，他们需要把货物从地面运到三楼。工人甲在底楼地面，工人乙站在三楼。他们都想利用一根绳子和一只滑轮将货物直接从地面运到三楼。如果你是甲工人，你该怎么使用滑轮，如果你是乙工人，你又该怎么使用滑轮？

2、

3、

学生探究滑轮的两种使用方法，并展示交流。

观察比较两个实验装置的不同之处，得出定滑轮与动滑轮的概念。

情景I

思考问题，提出猜测

（1）

在实验基础上讨论：使用滑轮与不使用滑轮比较，有什么区别吗？

（2）

提出猜测：使用滑轮可能省力等等。

活动III

学生初步探究实验

1、设计实验方案：使用弹簧测力计先测出直接提起钩码的拉力大小，再用弹簧测力计测出使用滑轮提起钩码时的拉力，比较两次拉力的大小。

2、使用工具收集证据。注意指明实验注意事项，特别是弹簧测力计的使用

情景II数据处理，表达交流

收集实验数据，讨论：

（1）

从实验中你能得出使用定滑轮有哪些特点？

讨论交流：只做一次实验得出结论不具有普遍性，应该多次不同情况下进行实验。（如要测量定滑轮使用时沿不同方向拉力的大小等）

教师结合其他学生实验情况，完善实验过程，得出使用定滑轮不能省力但能改变用力方向的结论。

（2）

收集数据，得出使用动滑轮用力情况。得出使用动滑轮可以省力，但不能改变用力方向的结论。

情景III 利用课件进行物理建模，分析两种滑轮的工作原理。

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（1）

思考“滑轮与杠杆都有省力、不省力的工作情况，能否将滑轮看成杠杆？”

（2）

观看动画，讨论将滑轮看成杠杆如何标出它的五要素。

（3）

学生归纳：两种滑轮的工作原理。

回到数据处理、表达交流。

（4）教师提问：根据动滑轮的工作原理，使用动滑轮拉力应该恰恰能省力一半，而刚才我们的实验数据似乎并非如此，拉力只是接近物体重力的一半而不是恰恰好物体重力的一半，你能找出其中的原因吗？

（5）

在什么情况使用动滑轮，拉力会是物体重力的一半？

（6）

使用动滑轮省了力，你认为应该付出什么代价？可以用实验来证明吗？

学生活动：

补充实验——使用动滑轮费距离，绳子自由端上升的距离是重物上升距离的两倍。

情景IV

学习应用

1、

学生例举生活中滑轮的应用

2、

教师视频补充生活中滑轮的应用

3、

根据新闻报道，设计滑轮应用。

教学反思

从教多年，我一直在追求我的教学理想——能形成自己独特而有魅力的教学风格：在课堂教学中挥洒自如，举重若轻，如行云流水，给人以美的享受；学生在课堂上思接千载、思如泉涌，欲罢不能。不是通过加班加点而是在正常的教学时间内，教学成绩能出类拔萃。当然实现理想，这并非一朝一夕之功，只有脚踏实地智慧地工作，才有可能。所以，每一次的课堂教学展示对我而言都是提高自己课堂教学能力的一次机会。

通过将近进两个月的磨课，我终于完成了对滑轮这一节课的课堂教学展示。虽然上课的时间仅仅是那么几十分钟的时间，但准备这一节课的过程对我自身而言无疑是一个很大的促进。反思这一节课，从初步的教学设计到最后的较成熟的展示，设计几易其稿，我的感触很深：真正上好一堂课是很不容易的，而在课堂内上好一节物理探究课是更不容易的。对怎样上好一节物理探究课，或许我还没有发言的权利，但是通过这节课的教学设计与教学行为跟进，我发现有些问题如果处理不当，那是肯定不能上好探究课的。以下就是我对这几个问题的思考。

（一）我的教学设计整体结构合理吗？

课堂教学的成败首要看教学整体设计是否合理。若大的结构混乱，细节的设第8页

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计是没有什么多大意义。

反思我的这一节课最初的教学设计，第一堂课试讲下来的效果不太理想就是因为课堂整体结构没有设计好。首先是课前的情景引入存在问题。从桔槔的应用演变到滑轮，看上去有点创意，其实是非常勉强的。因为使用桔槔肯定是省力的，而本节课为了将直杠杆演变为滑轮却使用了一个“等臂的桔槔”，让人感觉非常生硬。再者用“等臂的桔槔”演化成杠杆，学生就会有一个思维定势，即滑轮就是等臂杠杆，会对后面学习动滑轮造成思维障碍，教学实践也证明了这一点。学生观察了直杠杆怎样演变成滑轮的实验后，就只能想到以定滑轮的方式使用滑轮，全班没有一个学生想到可以通过动滑轮的方式使用滑轮。可以考虑以另一种方式引入新课。其次，教学设计在探究动滑轮的使用特点的内容上没有展开，仅仅是动手实验、简单归纳而对实验过程以及结果中出现的问题没有进一步挖掘，所以本届课给学生的思维量不够。还有收尾的课堂巩固显得比较紊乱，例子虽然很多，但不够精炼。

（二）我的教学设计对学生的已有知识真正了解吗？

由于对学生缺乏深入了解，我们的教学设计会缺少针对性，而学生也会因为教学内容太容易或太难而失去进一步学习的兴趣。

本节课对于学生自行探究动滑轮的使用方法原本没有作为一个教学难点来看待，所以教学设计中忽略了。实际教学中发现：按照初中生的生活经验，学生拿到滑轮后基本上能自行安装定滑轮来提升重物，但在老师没有任何提示之前，学生是很难想到将重物挂在动滑轮下面以动滑轮的方式提升重物。由一个基础较差的班级甚至在十分钟之内，没有一个同学想到滑轮还有另一种安装方法。如果给出动滑轮安装的方法（图片或语言）再让学生安装动滑轮吧，学生就失去了自己探究的机会，如果不给一定提示，大部分学生有想不到。怎么办呢？这就要求我在教学设计时重新审视这个问题。在张老师和成老师的帮助下，我使用了如下方法：先让学生仔细观察并描述滑轮的结构，同时要求学生思考与滑轮结构对应的功能

，这样学生就知道滑轮的挂钩除了可以挂在一个固定的位置上之外还可以用来挂重物，避免了思维定势。接着，给学生一个实际需要解决的问题即“工人要装修三楼的房子，他们需要把货物从地面运到三楼。工人甲在底楼地面，工人乙站在三楼。他们都想利用一根绳子和一只滑轮将货物直接从地面运到三楼。第9页

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如果你是甲工人，你该怎么使用滑轮，如果你是乙工人，你又该怎么使用滑轮？”这个台阶铺设得恰到好处，学生在这个任务驱动下开始思考滑轮的使用方法，当他们把自己想象成乙工人时，就很容易想到以动滑轮的方式向上拉动重物。难点也就不成为难点。

（三）探究活动中我该怎样发挥教师应有的指导作用呢？

就本节课而言，前面试讲课学生的探究显得有点乱。在张老师与成老师的指点下，我终于悟出了在学生探究过程中教师的指导性体现在让实验有序、有效的进行上。有序，即探究活动应该是有层次的。没有层次的探究活动，看上去很开放，但实际上学生是很茫然的。可以让学生先从探究滑轮的使用方法入手，先让大部分学生知道定滑轮、动滑轮怎么使用。在体验实验的基础上再进行进一步的探究实验即定量的测量。有效，即在较短时间内完成预定探究目标。实验时有些学生，特别是一些动手能力很强男生，很快就安装好滑轮并完成了数据测量，接下来就无所事事了；而有些学生根本不知怎样使用滑轮，更不用说数据的测量了。可见，探究活动的组织首先要从分组入手，除了考虑优劣学生的搭配以外还要考虑男女学生的性别搭配

。其次，要关注实验中影响实验的细节问题，如弹簧测力计的调零、怎样拉等等，都要事先讨论清楚。再次是实验过程中的个别指导。

当然，展示课上由于对整体到部分到细节都进行了充分的考虑，并采取了恰当的教学方法，所以整体效果还是不错的，得到了同行们的肯定。他们认为目标的设置能体现课程的理念；教学过程的设计突出了学生对科学探究过程和方法的体验；课堂教学活动和组织注重学生主体的参与；教学反馈与巩固及时，实验有创新，且有针对性。同时还指出本节课有三大亮点即：1. 教学情景的创设有利于引发学生提出问题；有利于激发学生求知欲望；有利于引导学生把握探究的方向。2. 问题的设计细致到位，探究环节清晰。3. 教学活动和组织较好体现了情景——实验探究——应用这样一种学习方式，整个教学活动适度适切、流畅有序。同行与专家的肯定对我是一种鼓励，于我本人而言，提高课堂教学水平还有很长的路要走，聚沙成塔，集腋成裘，我想，只要我努力在每一堂课前认真地思考，每一堂课后都能深刻地反思，同时在行动上积极调整与改进，我的教学理想肯定能实现。

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