初中物理3滑轮、轮轴与齿轮

3滑轮、轮轴与齿轮
教学目标：
知识目标：
1、知道利用机械可以提高工作效率，了解一些简单机械——滑轮、轮轴等；
2、了解滑轮、轮轴和齿轮在生活、生产中的应用。

能力目标：
1、培养学生观察、比较和分析问题的能力；
2、培养学生提出问题和实验操作的能力；
3、学习使用工具和解释使用工具的意义。

情感目标：
1、认识到科学是不断发展的；
2、意识到科学技术会给人类与社会带来好处；
3、尊重证据，愿意与他人合作学习和探究问题，分享他人的智慧。

重点难点：
通过对研究主题的观察、比较和分析，知道利用机械可以提高工作效率，了解一些滑轮、轮轴和齿轮的特点。

教学准备：
1、相关的图片和视频；
2、滑轮、轮轴和齿轮、铁架台、钳子、扳手、螺丝刀、钉子、螺丝、钩码、测力计、绳子、汽车方向盘的模型、木板、垒球棒、四驱车模型。

教学课时：1课时
教学过程：
一、情景导入：
媒体：出示课本图。

导入：在工地上，大吊车正在轻松地把大捆的钢材吊起来。

问题：吊车的力气真大！是什么让吊车能轻松地吊起沉重的钢材呢？
媒体：出示吊车的图片。

质疑：观察吊车图片，吊车上的轮子到底起什么作用？
二、活动一：几种奇特的轮子
导入：为了研究轮子中蕴藏的科学道理，我们就要找出身边常见的一些轮子。

媒体：出示课本图一、课本图二、课本图三。

讨论：这些轮子的外形有什么特点？你知道它们为什么要做成这个样子？
交流：请学生介绍自己的想法和意见，教师对答案进行梳理和完善，引导学生认识几种不同的轮子。

媒体：播放“滑轮”视频、“轮轴”视频和“齿轮”视频。

小结：认识三种不同的轮子。

滑轮：轮子的边缘带有槽。

轮轴：大轮和小轮叠在一起，由大轮（通常是把手）带动小轮（转轴）转动。

齿轮：轮子边缘带齿。

拓展：这三种轮子在生活中比较常见。

我们还能找出生活中什么地方用到了这些轮子？它们有什么作用？
三、活动二：研究滑轮的作用
媒体：出示定滑轮和动滑轮的图片。

导入：这是两个滑轮的图片。

大家能找出这两个滑轮有什么不同吗？
交流：交流各自的想法，教师引导学生认识动滑轮和定滑轮。

小结：
定滑轮：固定在支架上的滑轮。

动滑轮：随着重物上下移动的滑轮。

问题：这两种连接方法不同的滑轮在使用中作用是否相同？我们能设计一个实验来检验自己的想法吗？
设计：小组活动。

利用常见的材料设计实验。

交流：请各小组介绍本小组的实验方案，教师引导学生对方案进行梳理和完善，强调制作中的注意要点，并选定最佳的实验方案。

指导：介绍测力计，引导学生利用测力计进行数据测量。

活动：小组活动。

学生根据小组选定和优化的实验方案，分小组利用滑轮、钩码和测力计进行实验，记录和分析实验数据，分别研究动滑轮和定滑轮吊起相同重物时，用力的方向和大小有什么不同。

交流：请各小组介绍本小组的实验数据以及观察的发现，教师帮助学生进行梳理和完善，引导学生从数据的分析中了解动滑轮和定滑轮的特点。

媒体：播放“滑轮”视频。

小结：定滑轮：可以改变用力方向，但不省力。

动滑轮：不能改变用力的方向，可以省力。

拓展：在生活中什么地方用到了动滑轮和定滑轮？
四、活动三：制作小吊车
教具：出示铁架台、钩码、两个小滑轮、绳子。

导入：这里有一些实验用的材料，大家能不能把这些材料组装成一个可以搬运重物的滑轮装置呢？
活动：分小组动手制作一个符合要求的滑轮装置。

汇报：请各小组展示本小组的设计，引导其他小组的同学进行评价，完善小组的滑轮装置。

问题：这个滑轮装置在搬运重物中，有什么特点？是不是省力滑轮？
讨论：小组进行讨论，思考原因。

活动：小组活动。

各小组学生利用测力计测量本小组设计和制作的滑轮装置，并将实验数据记录在实验表格中，并进行分析。

交流：请各小组介绍自己的实验数据和发现，教师引导其他同学进行质疑、梳理和完善，引导学生从数据的分析中发现滑轮装置的特点。

小结：动滑轮和定滑轮各有其优点和缺点。

如果合理组合利用，就能设计一个既省力又能改变用力方向的滑轮装置——滑轮组。

最简单的滑轮组是由一个动滑轮和一个定滑轮组成。

使它们互相搭配，就能充分发挥滑轮的各自优点，组成一个既省力又能改变用力方向的滑轮装置。

五、活动四：拔河比赛
导入：琪琪和波波进行拔河比赛，会出现什么结果呢？
交流：学生进行讨论，发表自己的意见。

问题：如果琪琪和波波利用定滑轮进行拔河比赛，会出现什么结果呢？
媒体：出示课本图。

交流：学生进行讨论，发表自己的意见，老师引导学生从定滑轮的作用特点去分析。

问题：如果琪琪利用动滑轮与波波进行拔河比赛，会出现什么结果呢？
交流：学生进行讨论，发表自己的意见，老师引导学生从动滑轮的作用特点去分析。

小结：使用定滑轮可以改变用力的方向，但不省力，所以波波比琪琪力气大，波波赢了；使用动滑轮可以省力，但不以改变用力的方向，所以虽然波波比琪琪力气大，但是琪琪只需要较小的力气就可以拉动波波了。

六、活动五：寻找生活中的轮轴
导入：在前面的学习中，我们知道了可以利用动滑轮和定滑轮的不同特点来设计工具，使我们的生活和生产活动更为方便。

其实，还有一些其他类型的“轮子”，也是我们工作中常用的简单机械。

媒体：播放“轮轴”视频。

媒体：出示课本图。

问题：在这些工具中，哪里藏着轮轴？请尝试把它们找出来。

讨论：小组讨论。

轮轴的外形有什么特点？为什么要把轮轴设计成这种结构？
交流：请各小组代表介绍本小组的想法和意见，引导学生进行分析，认识轮轴。

小结：大轮和小轮叠在一起，由大轮（通常是把手）带动小轮（轮轴）转动的轮子就叫轮轴。

拓展：生活中常运用轮轴。

我们还能在哪里找到轮轴？这些轮轴起到什么作用？
七、活动六：研究轮轴的作用
导入：不借助任何工具，仅用双手能把螺丝拧进木板里吗？
媒体：出示课本图。

交流：交流各自的想法，引导学生理解使用工具能更省力、更有效率。

思考：选用什么工具能更省力、更轻易地把螺丝拧进木板里？
引导：使用螺丝刀能更省力、更轻易地把螺丝拧进木板里，这是因为螺丝刀的柄和杆起到了轮轴的作用。

螺丝刀的柄相当于“轮”，螺丝刀的杆相当于“轴”。

活动：分别把钳子、扳手、螺丝刀和钉子伸进带环的螺丝中，比较哪种工具使用起来更容易、更省力。

交流：请各小组介绍自己的感受，引导学生从轮（钳子、扳手、螺丝刀和钉子旋转时的圆周）和轴（螺丝的杆）的大小去比较和分析。

小结：轮轴中的轮子越大就越省力。

媒体：播放“轮轴”视频。

拓展：准备一个垒球棒，请两个力气明显不同的同学，力气大的握住垒球棒细的一端，力气小的握住垒球棒粗的一端，大家向相反的方向拧，看谁能把棒子拧过来。

思考：为什么握住垒球棒粗的一端比较容易拧过来？引导学生从轮轴中的轮子越大就越省力的角度去比较分析。

八、活动七：研究齿轮的作用
媒体：出示齿轮图片。

导入：除了滑轮、轮轴以外，还有一种常见的轮子——齿轮。

媒体：播放“齿轮”视频。

问题：齿轮的边缘都有许多大小不同的齿。

齿轮有什么作用呢？
任务：研究齿轮的作用：
动力是否可以由一个齿轮传递到另一个齿轮？
齿轮的转动方向有什么不同？
不同大小（齿数）的齿轮，转动速度有什么不同？
活动：学生分组研究齿轮的作用，记录实验结果，并对数据进行分析，探究齿轮的作用和特点。

交流：请各小组介绍本小组的发现。

引导学生分析齿轮的作用和特点。

小结：在相互咬合的大小两个齿轮中，动力可以由大齿轮传递到小齿轮，也可以由小齿轮传递到大齿轮；两个齿轮的转动方向相反；小齿轮转动速度快，大齿轮转动速度慢。

九、拓展：齿轮传动装置
导入：除了普通齿轮以外，还有各种形状的齿轮。

媒体：出示课本图。

问题：这些齿轮是怎样传递动力呢？
引导：引导学生分析各种齿轮传递动力的特点。

小结：动力可以从一个齿轮传递到另一个齿轮，并改变运动状态。

十、课堂小结。