如何在高效课堂中突破动滑轮教学的难点

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在动滑轮的教学中，我以往都是先演示实验，进行归纳，再引导学生分析，虽然我们有实验作为基础，但现实情况下绳子有重力，有摩擦，与理想情况有些出入。学生在答题时有不少困惑。如我们有时会遇到图1所示的题目：物体重力为8N，动滑轮重为2N，若不计绳重、绳与滑轮之间的摩擦，滑轮轴的摩擦、则拉力为 N。做这样的题目，有的学生即使不会分析，只要知道动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，可省一半力，也能得出拉力为5N 的正确结论。

但是如果碰到图2所示的题目：如图2物体的重力为8N，滑轮重为2N，在不计绳重及摩擦时，用竖直向上的力F匀速拉滑轮使其上升，则拉力F=_____N。在此题中，学生根据自己的实验体验或教师演示的结果可能知道这种情景下使用滑轮会费力，但是很同学的答案将会是20N。这是因为学生想当然地认为，既然使用动滑轮省力时可以省一半力，那么费力时肯定是费两倍的力啊！

这个难点一直在教学中困扰着我，推行高效课堂以来，对于一些能由实验加深学生体验的内容我一般都由学生或单独或小组合作进行探究。学生学习简单机械知识的时候，在控究杠杆的平衡条件教学中，当让学生分组探究时，其中有两组学生做出了类似图3这样的平衡情况：如图（每个钩码等重，每格等距离），学生很好奇，举手询问此时杠杆的平衡条件如何表达？我引导学生总结：此时可视为杠杆受到三个力及三个相对应的力臂，一个动力，两个阻力（左边钩码对杠杆的拉力为动力，右边钩码对杠杆的拉力为阻力）；满足F1L1=F21L21+F22L22学生较易理解。教学进行到这儿我突然心中一动。我们一直说动滑轮是一个变形的杠杆，如上图2所示情景下动滑轮的费力情况分析中，我们能不能也引导学生用杠杆的平衡条件进行分析从而得出正确的结论呢？基于这种想法，我将图3这种情况又引导学生仔细分析了一下，特别是两个阻力作用的位置不同，所以他们的力臂也不同。为后面动滑轮的教学埋下伏笔。由于这是学生自己发现的现象，所以印象特别深。

在接下来动滑轮知识的教学中，学生通过实验了解到使用动滑轮能省力，也可能费力，但是想通过实验得到省一半力，或费力是不是二倍的结论不太容易，因为现实情况下绳有重力，还有摩擦。这个时候我就引导学生进行观察，分析滑轮实质上是变形的杠杆，并弄清动滑轮的支点和力臂，当如图1那样拉动时，由于阻力由动滑轮的重力和物体的重力来提供，这两个阻力的作用点都在动滑轮的重心上，所以就有F1L1=（F21+F22）L2，此时两个阻力的力臂相同（L1为动滑轮的直径，L2为动滑轮的半径），又因为L1=2L2，所以动力为总重的一半，即省一半力。很容易理解图1情况下的省力分析。而在图2所示情景下，我们也能这样分析，只是要引导学生将两种情况进行对比区分，图2所示虽然也是一个动力，两个阻力，而两个阻力的力臂不相同了，其中r为滑轮的半径是动力F的力臂也是阻力G轮的力臂；R为滑轮的直径是阻力G物的力臂。这时杠杆的平衡条件只能表述为Fr=G轮r+G物R，此时是得不到动力为总重的两倍的，图2情景下的20N的答案学生很容易就能看出其错了。而正确答案是18N也就自然而然得到了。而如图4这种题目：如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体. 不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是 （ ）

A. 20N B. 25N C. 30N D. 35N

学生也不会简单地认为答案是C，利用杠杆知识进行分析也能得到正确答案为D了。突破了动滑轮教学中的难点。

事实证明，在高效课堂的学习中不光学生获得了较大的进步，教师也能在师生互动中得到提高。