《滑轮》教学中疑难破解教学设计
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《滑轮》教学中疑难破解
每次教到滑轮一节,我都会给学生讲到用动滑轮提升重物的例子。当讲解到绳子自由端上升的距离s是被提升重物上升高度h的两倍,即s=2h时,学生总会出现诸多疑感,有许多同学对此数量关系表示难以理解。若学生不能破解这个疑问,在后面教学中遇到动滑轮及机械效率问题时,他们将会更加疑惑,进而影响下一步的学习。如何破解这个难题?通过不断思索和实践我设计了以下方法。
首先我采用了实验的方法,设计了如图1所示的装置,在提升之前先提出以下观察任务:
(1)物体下端对准刻度尺的值为 cm。
(2)被拉绳子的上端对准刻度尺的值为 cm。然后拉动绳子上端,当上升了30cm时,重物的下端上升了 cm,同学们观察以后填上了答案:15cm。
模仿上次试验过程再做一次,当绳子自由端上升40cm时被挂重物上升了20cm。两次实验完成后许多同学都发现了这种数量关系即 s=2h。可是仍有同学迷感不解,质疑这种数量关系:绳子上升的距离为什么是重物上升距离的两倍呢?我反问这一部分同学:"你们猜想绳子自由端上升的距离s与重物上升 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 ，拉之前提出一下观察任务：(1)B端向下转了吗?(2)0点向上升了吗?
拉动绳子进行实验,实验结果收集完毕后学生才意识到:B点并没下转,0点却在上升而不是固定不动。由此看来,动滑轮上升过程并不是绕动滑轮中心为固定转动中心,而是以绳子接触处B点为瞬时转动中心的一个上升过程。而这一点恰好也与动滑轮省一半力,是一个省力杠杆的数学模型(图2)相吻合,整个动滑轮等效为一个直杠杆,以B点为支点，在A点向上拉时动力臂为直径而阻力臂为半径, l动=2l阻,所以可以省一半力。
当学生明白了动滑轮提升重物是以B点为瞬时转动中心并可以简化为直杜杆的数学模型后再推理得出s=2h的关系就比较容易了。如图3,以B点为支点,既转动中心,A端上升了Δs时直杠杆的中心即动滑轮的中心上升Δh,由相似三角形的知识很容易得出Δs=2Δh,即s=2h的数量关系。
此问题的疑难在于祛除学生头脑中的思维惯性:即圆的物体一定绕圆心转动。破除学生疑难的关键在于认清学生的思维误区,精心设计实验,引导学生细心观察与仔细分析。而这些方面正是我们教师提升学生智能的重要内容。
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