中学物理教学参考第27卷 第4期Vol. 27 No. 4
Physics Teaching in M iddle School ●初中教学园地●
滑轮的杠杆模型制作及应用
严定美
(江苏省锡山市东北塘严埭中学 214191) a
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, 华东地区新编初二物理教材用图1所示的演变过程让学生看出:定滑轮实际上就是等臂杠杆. 对于动滑轮, 教材没有直接说明是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆, 而是用图2来启发学生:动滑轮能否省力一半? 但还是有相当一部分学生看不懂图1所表达的意义, 也看不懂图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
.
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
图1 图2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
a
收稿日期:1997-10-28
图3 图4
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A O , 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
.
图5 图6
中学物理教学参考第27卷 第4期Vol. 27 No. 4
Physics Teaching in M iddle School ●初中教学园地●
滑轮的杠杆模型制作及应用
严定美
(江苏省锡山市东北塘严埭中学 214191) a
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, 华东地区新编初二物理教材用图1所示的演变过程让学生看出:定滑轮实际上就是等臂杠杆. 对于动滑轮, 教材没有直接说明是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆, 而是用图2来启发学生:动滑轮能否省力一半? 但还是有相当一部分学生看不懂图1所表达的意义, 也看不懂图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
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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
图1 图2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
a
收稿日期:1997-10-28
图3 图4
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A O , 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
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图5 图6