滑轮原理演示仪说明书初版.doc

PAGE 6 第 PAGE 0 页 共 NUMPAGES 3 页 全国第七届“鲁芯杯”大学生与研究生自制教具与设计实验展评 滑轮原理演示仪 仪 器 说 明 书 推荐单位：鲁东大学 物理与光电工程学院 参赛选手：宋学秀 二零一五年七月 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、 前言 1 一、 仪器名称 1 二、 仪器构造 1 三、 仪器照片及设计简图 2 四、 实验原理 2 五、 实验设计 2 六、 操作步骤 3 1. 演示实验一（定滑轮） 3 2. 演示实验二（动滑轮） 3 3. 演示实验三（滑轮组） 4 七、 在物理教学中的使用方法 5 八、 使用效果 5 九、 实验仪器的特点 6 前言 滑轮是最简单的机械结构，也是学生对简单机械的首次接触。在关于动滑轮和定滑轮的学习中，学生存在着认识误区：认为定滑轮和动滑轮的区别在于构造不同；认为它们工作时一者不动、一者动。同时，学生也存在着一些困惑：定滑轮为什么不省力，而动滑轮却可以省一半力？为什么可以将滑轮看着一种变形的杠杆呢？对于这一系列的问题，老师也难以给学生一个满意的解释。为此，我尝试自制教具——滑轮原理演示仪，通过形象生动的动手实验操作，突出学生认识误区，让学生理解滑轮的实质是一种变形的杠杆。 仪器名称 滑轮原理演示仪 仪器构造 仪器构造：1、支架 2、PVC板自制可拆卸滑轮2个 3、弹簧测力计（由弹簧秤改装） 4、砝码 5、带刻度的细绳 6、重物 仪器照片 实验原理 依据杠杆的平衡原理分析定滑轮和动滑轮的区别在于使用方法的不同，而不是构造的不同。定滑轮的实质是一个等臂杠杆，因此使用时不省力；而动滑轮的实质是一个动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆，因此使用时可以省力。在实际的生产生活应用中，很多情况下需要将两者的优点结合起来使用，所以就有了滑轮组的概念。 实验设计 本实验分为三组实验，第一组实验演示定滑轮，第二组实验验证动滑轮，第三组实验演示滑轮组。 操作步骤 演示实验一（定滑轮） 将滑轮组装成定滑轮，用滑轮提升物体，滑轮的中心轴不动，且一手向下拉就可以待着物体上升，很容易观察到定滑轮可以改变力的方向。 观察弹簧测力计示数F=2N，得到F=G。 将定滑轮抽象成如图所示杠杆，引导学生找到支点，动力臂，阻力臂，得出定滑轮实质是等臂杠杆。 演示实验二（动滑轮） 将滑轮组装成动滑轮，用滑轮提升物体，滑轮的中心轴是运动的。 重物和滑轮的总重力G=8N，观察弹簧测力计的F=4N，得出动滑轮可以省力（忽略摩擦等外界因素的情况下省一半力）。 当重物上升的高度h=5cm时，观察绳子的自由端走过的距离s=10cm。得出动滑轮费距离。 将动滑轮抽象成如图所示杠杆，观察滑轮提升重物时的不动点，即点A，并找到动力臂AB，阻力臂AO，得到AB=2AO，所以动滑轮是动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆。 3．演示实验三（滑轮组） 将定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，演示滑轮组的使用方法。 【综合实验结果 得出结论】 ◆定滑轮是不省力，可以改变力的方向的等臂杠杆。 ◆动滑轮省力，不改变力的方向，费距离，实质是动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆。 ◆将定滑轮和动滑轮组合起来使用就是滑轮组，它既省力又可以改变力的方向。 在物理教学中的使用方法 1.通过演示起重机模型激发学生兴趣，同时提出问题，让学生带着问题学习本节课的知识。 2.简单向学生介绍什么是滑轮，用滑轮应用的一则实例应到学生对滑轮的使用方法的探究。让学生通过自己动手，小组合作，培养了学生的动手能力和团队合作能力，也让学生加深对滑轮使用方法的理解，同时引出定滑轮和动滑轮的学习。 3.用自制教具演示定滑轮和动滑轮的工作特点及实质，让学生经历将滑轮抽象成杠杆的过程，体会建模的科学方法 4.在学生学习了定滑轮和动滑轮后，再次拿出起重机模型，让学生观察上面的滑轮以及他们是如何使用的，引出滑轮组的概念，并总结滑轮组的工作特点。之后让学生回顾课前问题并解决问题，加深对本节课知识的理解与掌握。 使用效果 利用这一教具，学生很容易知道定滑轮和动滑轮的区别不是在于构造不同，而是在使用过程中，滑轮的中心轴是否会移动。还理解了定滑轮的作用只是在于改变力的方向，因为它的实质是一个等臂杠杆，故不省力；动滑轮虽不能改变力的方向，但是可以省力（当忽略摩擦和动滑轮重的时候，可以省一半的力）。 实验仪器的特点 1.自制的起重机模型可以激发学生的学习兴趣，让学生喜欢上物理。同时起重机也是滑轮的一项典型的应用，通过它可以培养学生将知识应用到实践的能力。 2.本实验仪器采用了可以拆卸的滑轮，让学生可以自己动手组装。可拆卸的模式也可以让教师在演示过程中可以更加清晰地向学生展示滑轮的实质的