滑轮的杠杆模型制作及应用

滑轮的杠杆模型制作及应用
杠杆和滑轮是两个在实际应用中完全不同的简单机械，但在结构原理上却有着相同本质，即滑轮是一种变形杠杆．
在如何讲授“滑轮是变形杠杆”这个问题上，学生不难认识到定滑轮实际上就是等臂杠。

如图1所示。

但对于动滑轮，有相当一部分学生看不懂图2中动滑轮与绳子的接触点O就是杠杆的支点．学生总以为支点是不动的，对这个随滑轮一起移动的接触点就是杠杆的支点，很难理解。

我在教学实践中，设计制作了滑轮的杠杆模型:用木板制作一个厚1.5cm、直径为7cm的圆形木块，将其周边锯成大小和深浅都相同的槽，做成一个木制的滑轮．再将这个滑轮锯成三部分:即上、下各一个相同的小半圆和中间一个直径状的木块（见图3）．圆心处固定一个小竹钉，两边各突出2cm．上面装一个U形铁丝，以便挂上钩码（见图4侧面图）．在分成3块的拼接面上，各有两只可以自由装拆的竹钉，装上即为滑轮，拔下就成杠杆．
使用这个模型时，首先同时出示实验室常用滑轮和木制滑轮，让学生观察比较，随即演示给学生观察，说明定滑轮、动滑轮的原理，然后指出；定滑轮、动滑轮实际上都是杠杆．并将上下两个半圆去掉，因这两部分在滑轮的工作过程中没有受到动力或阻力的作用，只有中间直径状的木块受到力的作用，如图5所示．从图5中还可看出力F为动力，钩码所受重力G是阻力．动力臂BO和阻力臂AO，都是定滑轮的半径．很明显定滑轮实际上是一个等臂杠杆．
再看动滑轮，将自制的滑轮模型变为图6所示的形状．对绳子和动滑轮的接触点O，原来学生很难理解为杠杆的支点，现在可以明显地看出，它是受动力F、阻力G的作用使杠杆转动的固定点．这样，阻力臂OA是动滑轮的半径，动力臂OB是动滑轮的直径，这实际上是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆．学生对滑轮是什么样的变形杠杆就很清楚了．。