论文部分内容阅读
摘要：学习动滑轮，关键在于理解动滑轮的本质，而对动滑轮本质的认识的难点在于动滑轮支点的寻找，本文中列举了5种常见的方法来介绍如何寻找动滑轮的支点，同时也对5种方法进行了自己的分析，每一种方法都有其优劣，我们应根据学生的实际情况，合理的选择教学方法进行教学。
关键词：动滑轮 支点
华师大科学九年级上册第5章第2节 《滑轮》这一节教学中，教材中仅给出了动滑轮的简单定义：滑轮工作时，它的轴随重物一起移动的就是动滑轮。设计了动滑轮的一个简单的活动，要求学生分析测量数据，并发现使用动滑轮能省一半的力的特点。但是如果不从动滑轮的本质上去理解动滑轮，那么所得的知识仅仅是停留在表面。那么如何引导学生理解动滑轮的本质，关键在于引导学生寻找动滑轮的支点。而动滑轮支点的寻找，无论是对老师的教，还是对学生的学而言都是一个难点，为了突破这一难点，对下面几种教学方法进行分析。
1.分析法
把动滑轮看作是一个刚体，那么动滑轮在拉力的作用下向上运动，可以等效的看作是竖直向上的平动和绕圆心转动两者的合运动。在C点施加向上的拉力时，动滑轮就向上运动。若动滑轮平动速度为V1，动滑轮绕圆心转动的速度为V2，在相同的时间内，平动所经过的路程和绕圆心转动所经过的路程是相等的，由此可知V1=V2. a点受到向上平动的速度V1，同时也受到绕圆心转动向下的速度V2，即Va=V1-V2=0，而b点受到向上平动速度为V1，因绕圆心转动，所以未受到转动的速度V2，所以Vb=V1.c点受到向上的平动速度V1和向上的转动速度V2，所以Vc=V1+V2=2V1.因此把abc三点所在的动滑轮看成一个杠杆，因a点的速度为0，所以a点是绕着杠杆转动的点，即支点。但是这个支点并不是固定不变的，而是在不断的向上移动，这个支点是这一时刻转动时的瞬时支点。
这种方法能从理论上解决动滑轮的支点问题，但将动滑轮的转动看作平动和绕圆心转动这两者的合运动，较为抽象，对于初中阶段的学生而言，理解难度较大，不容易接受，会挫伤学生学习科学的热情.所以在动滑轮新授课中不建议采用此方法，但是在培优或滑轮复习中能采用此方法引导学生更深层次的理解动滑轮的本质，可以促进学生思维能力的培养。
2.台阶法
当一圆盘在滚动的过程中遇到一个台阶，为了使圆盘能滚上台阶，则在圆盘上施加一个水平推力F，此时圆盘能绕圆盘与台阶接触点发生滚动，即此时圆盘的支点为该圆盘和台阶的接触点。当台阶变小时，支点O就越靠近圆盘与地面的接触点。利用极限思维法，当台阶无限小时，则支点O就无限接近于圆盘和地面的接触点，地面与圆盘的接触点即为支点O.
接下来采用类比法，将此模型迁移到动滑轮，让图4逆时针旋转90度，并引导学生将图5中固定在天花板上的绳子看成是图4中的地面，把图5中自由端的力看成是图4中的推力F，成为图5中的动滑轮装置，此时动滑轮沿着右边的绳子向上滚动，则圆盘与右边绳子相切的那一点即为动滑轮的支点。随着动滑轮不断向上滚动，滑轮与右边绳子的相切点也不断上移，即支点不断变化向上移动，但始终是滑轮和右边绳子相切的点。
台阶法判断圆盘和障碍物间的支点对学生而言有一定的生活经验和体验，所以此法尽管采用了极限思维和类比的方法，但是在初中科学中都有被较多的应运，对于学生而言也并不陌生.因此能很好的帮助学生寻找到动滑轮的支点，学生也比较容易理解和接受。同时这些方法和能力的培养也是初中科学核心素养的一种重要体现。
3.实验观察法
将两个铁架台、及动滑轮等按图6所示方法安装好，并用红色记号笔连接AB两点，同时将一条白色棉线绑在两个铁架台上，要求白色棉线恰好经过AB两点。然后缓慢提起动滑轮绳子自由端较小角度，并观察红色记号笔标注的各点与白色棉线之间的距离的变化。B点与白色棉线之间的距离较大，动滑轮轴所在位置与棉线之间的距离较小，而A点与白色棉线之间几乎没有移动。由此可以发现动滑轮围绕着A点发生转动，即动滑轮的支点为A点。
用此方法寻找动滑轮的支点，也能寻找出动滑轮的支点，但由于实验室所能提供的动滑轮一般相对较小，作为演示实验，效果并不是特别明显，同时由于动滑轮偏转角度较小，观察时相对比较吃力。建议采用此方法时，可以用实物投影或用手机的慢镜头摄录后再进行视频播放，效果相对明显一点。
4.实验反推法
根据教材中的活动，选择轻质动滑轮，并适当增加钩码的个数，进行实验探究，多次测出钩码和动滑轮的总重力及绳子自由端的拉力大小，并寻找相应的规律。这里建议教师先引导学生为什么要测钩码和滑轮的总重力而不是仅测钩码的重力，因为此时不仅提升了钩码，同时也提升了滑轮，因此这样能够更为精确的得出G和F的数值，便于学生更好的寻找规律.
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，可以得出L1=2L2，再根据力臂的定义：“支点到力的作用线的距离”，反推支点的位置。在图中因为动力F1和阻力F2 均在竖直方向上，且L1=2L2，由此可知支点O必定在固定在天花板的那条直线上，又因支点必须与动滑轮接触，则该支点为动滑轮与右边直线相切的那一点。
采用这种方法来寻找动滑轮的支点，从而认识动滑轮的本质，是符合学生认知的发展规律的。认识事物本质是建立在大量事实基础之上的，本方法先采用实验探究的方法，让学生寻找拉力和重力之间的关系，然后再根据已学的杠杆的知识，推导出力臂之间的关系，再从力臂的关系之中，反推支点的位置，从而得到动滑轮的本质动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆。动滑轮本质的探寻过程，充分的体现了新课程的学习方式，改变了死记硬背机械练习的现状，学生在探寻动滑轮本质的过程中，主动的参与，积极的思考，培养了学生发现问题、解决问题的能力。但是缺点就是不够形象直观，对于中等偏下的学生利用反推法得到支点的位置还是会存在一定的困惑.
5.杠杆形变法
取一个如图所示的动力臂为阻力臂两倍的直杠杆，学生很容易确定杠杆的支点。让杠杆在原有的基础上逐渐发生形变，如图8至图11，这样学生很容易理解动滑轮的支点在固定端绳子与动滑轮相切的点。
采用此方法寻找动滑轮的支点，看上去比较简单，学生也比较容易接受，但是实际在一定程度上违反了学生的认知规律，存在一定的缺陷，同时也在一定程度上束缚了学生的科学探究能力，不利于培养学生科学的思维方法和能力.因此个人不建议采用采访进行教学，但是对于班级中理解能力相对比较薄弱的学生使用此法能起到立杆见影的效果.
除了上述5种寻找动滑轮支点的方法，还有一些类似的方法，不在此处一一赘述，任何一种方法或学习方式都有其自身的优点和不足，对于不同层次的学生，可以根据班级学生的实际情况，采用不同的教学方法，或者是多种方法并用，使学生收获知识的同时，也得到能力的提升。
结语：
本着让学生自主探究学习，实现自主发展的目标，在动滑轮学习过程中，应该设计一系列的探究活动，以激活学生原有的知识储备，扩展学生实践研究的范围，诱发学生主体探究的动机，使学生在深层次的探索活动中，体验探索的艰辛和成功，激发学生探索兴趣和热情，培养学生的创新情惑，从而培养学生的创新意识和创新能力。
教师是教学的组织者，应“领着学生走进知识，而不是领着知识靠近学生”。使学生学会归纳、整合、建构知识体系。培养学生大胆猜想、探究创新的精神。并让学生体会到老师是朋友，老师是学生学习的帮助者，是知识的共同探究者。
参考文献：
[1]将文莲 《如何认识定滑轮和动滑轮的实质》课堂内外 2011.2.28
[2]施科桦《找动滑轮支点的几种方法》中学理科园地 第12卷總第67期
[3]陆为友 《演示动滑轮支点的建议实验》
[4]梁龙凯 张绍宇 《关于动滑轮支点的判定教学》
浙江省慈溪市天元初级中学 浙江省慈溪市 315300
关键词：动滑轮 支点
华师大科学九年级上册第5章第2节 《滑轮》这一节教学中，教材中仅给出了动滑轮的简单定义：滑轮工作时，它的轴随重物一起移动的就是动滑轮。设计了动滑轮的一个简单的活动，要求学生分析测量数据，并发现使用动滑轮能省一半的力的特点。但是如果不从动滑轮的本质上去理解动滑轮，那么所得的知识仅仅是停留在表面。那么如何引导学生理解动滑轮的本质，关键在于引导学生寻找动滑轮的支点。而动滑轮支点的寻找，无论是对老师的教，还是对学生的学而言都是一个难点，为了突破这一难点，对下面几种教学方法进行分析。
1.分析法
把动滑轮看作是一个刚体，那么动滑轮在拉力的作用下向上运动，可以等效的看作是竖直向上的平动和绕圆心转动两者的合运动。在C点施加向上的拉力时，动滑轮就向上运动。若动滑轮平动速度为V1，动滑轮绕圆心转动的速度为V2，在相同的时间内，平动所经过的路程和绕圆心转动所经过的路程是相等的，由此可知V1=V2. a点受到向上平动的速度V1，同时也受到绕圆心转动向下的速度V2，即Va=V1-V2=0，而b点受到向上平动速度为V1，因绕圆心转动，所以未受到转动的速度V2，所以Vb=V1.c点受到向上的平动速度V1和向上的转动速度V2，所以Vc=V1+V2=2V1.因此把abc三点所在的动滑轮看成一个杠杆，因a点的速度为0，所以a点是绕着杠杆转动的点，即支点。但是这个支点并不是固定不变的，而是在不断的向上移动，这个支点是这一时刻转动时的瞬时支点。
这种方法能从理论上解决动滑轮的支点问题，但将动滑轮的转动看作平动和绕圆心转动这两者的合运动，较为抽象，对于初中阶段的学生而言，理解难度较大，不容易接受，会挫伤学生学习科学的热情.所以在动滑轮新授课中不建议采用此方法，但是在培优或滑轮复习中能采用此方法引导学生更深层次的理解动滑轮的本质，可以促进学生思维能力的培养。
2.台阶法
当一圆盘在滚动的过程中遇到一个台阶，为了使圆盘能滚上台阶，则在圆盘上施加一个水平推力F，此时圆盘能绕圆盘与台阶接触点发生滚动，即此时圆盘的支点为该圆盘和台阶的接触点。当台阶变小时，支点O就越靠近圆盘与地面的接触点。利用极限思维法，当台阶无限小时，则支点O就无限接近于圆盘和地面的接触点，地面与圆盘的接触点即为支点O.
接下来采用类比法，将此模型迁移到动滑轮，让图4逆时针旋转90度，并引导学生将图5中固定在天花板上的绳子看成是图4中的地面，把图5中自由端的力看成是图4中的推力F，成为图5中的动滑轮装置，此时动滑轮沿着右边的绳子向上滚动，则圆盘与右边绳子相切的那一点即为动滑轮的支点。随着动滑轮不断向上滚动，滑轮与右边绳子的相切点也不断上移，即支点不断变化向上移动，但始终是滑轮和右边绳子相切的点。
台阶法判断圆盘和障碍物间的支点对学生而言有一定的生活经验和体验，所以此法尽管采用了极限思维和类比的方法，但是在初中科学中都有被较多的应运，对于学生而言也并不陌生.因此能很好的帮助学生寻找到动滑轮的支点，学生也比较容易理解和接受。同时这些方法和能力的培养也是初中科学核心素养的一种重要体现。
3.实验观察法
将两个铁架台、及动滑轮等按图6所示方法安装好，并用红色记号笔连接AB两点，同时将一条白色棉线绑在两个铁架台上，要求白色棉线恰好经过AB两点。然后缓慢提起动滑轮绳子自由端较小角度，并观察红色记号笔标注的各点与白色棉线之间的距离的变化。B点与白色棉线之间的距离较大，动滑轮轴所在位置与棉线之间的距离较小，而A点与白色棉线之间几乎没有移动。由此可以发现动滑轮围绕着A点发生转动，即动滑轮的支点为A点。
用此方法寻找动滑轮的支点，也能寻找出动滑轮的支点，但由于实验室所能提供的动滑轮一般相对较小，作为演示实验，效果并不是特别明显，同时由于动滑轮偏转角度较小，观察时相对比较吃力。建议采用此方法时，可以用实物投影或用手机的慢镜头摄录后再进行视频播放，效果相对明显一点。
4.实验反推法
根据教材中的活动，选择轻质动滑轮，并适当增加钩码的个数，进行实验探究，多次测出钩码和动滑轮的总重力及绳子自由端的拉力大小，并寻找相应的规律。这里建议教师先引导学生为什么要测钩码和滑轮的总重力而不是仅测钩码的重力，因为此时不仅提升了钩码，同时也提升了滑轮，因此这样能够更为精确的得出G和F的数值，便于学生更好的寻找规律.
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2，可以得出L1=2L2，再根据力臂的定义：“支点到力的作用线的距离”，反推支点的位置。在图中因为动力F1和阻力F2 均在竖直方向上，且L1=2L2，由此可知支点O必定在固定在天花板的那条直线上，又因支点必须与动滑轮接触，则该支点为动滑轮与右边直线相切的那一点。
采用这种方法来寻找动滑轮的支点，从而认识动滑轮的本质，是符合学生认知的发展规律的。认识事物本质是建立在大量事实基础之上的，本方法先采用实验探究的方法，让学生寻找拉力和重力之间的关系，然后再根据已学的杠杆的知识，推导出力臂之间的关系，再从力臂的关系之中，反推支点的位置，从而得到动滑轮的本质动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆。动滑轮本质的探寻过程，充分的体现了新课程的学习方式，改变了死记硬背机械练习的现状，学生在探寻动滑轮本质的过程中，主动的参与，积极的思考，培养了学生发现问题、解决问题的能力。但是缺点就是不够形象直观，对于中等偏下的学生利用反推法得到支点的位置还是会存在一定的困惑.
5.杠杆形变法
取一个如图所示的动力臂为阻力臂两倍的直杠杆，学生很容易确定杠杆的支点。让杠杆在原有的基础上逐渐发生形变，如图8至图11，这样学生很容易理解动滑轮的支点在固定端绳子与动滑轮相切的点。
采用此方法寻找动滑轮的支点，看上去比较简单，学生也比较容易接受，但是实际在一定程度上违反了学生的认知规律，存在一定的缺陷，同时也在一定程度上束缚了学生的科学探究能力，不利于培养学生科学的思维方法和能力.因此个人不建议采用采访进行教学，但是对于班级中理解能力相对比较薄弱的学生使用此法能起到立杆见影的效果.
除了上述5种寻找动滑轮支点的方法，还有一些类似的方法，不在此处一一赘述，任何一种方法或学习方式都有其自身的优点和不足，对于不同层次的学生，可以根据班级学生的实际情况，采用不同的教学方法，或者是多种方法并用，使学生收获知识的同时，也得到能力的提升。
结语：
本着让学生自主探究学习，实现自主发展的目标，在动滑轮学习过程中，应该设计一系列的探究活动，以激活学生原有的知识储备，扩展学生实践研究的范围，诱发学生主体探究的动机，使学生在深层次的探索活动中，体验探索的艰辛和成功，激发学生探索兴趣和热情，培养学生的创新情惑，从而培养学生的创新意识和创新能力。
教师是教学的组织者，应“领着学生走进知识，而不是领着知识靠近学生”。使学生学会归纳、整合、建构知识体系。培养学生大胆猜想、探究创新的精神。并让学生体会到老师是朋友，老师是学生学习的帮助者，是知识的共同探究者。
参考文献：
[1]将文莲 《如何认识定滑轮和动滑轮的实质》课堂内外 2011.2.28
[2]施科桦《找动滑轮支点的几种方法》中学理科园地 第12卷總第67期
[3]陆为友 《演示动滑轮支点的建议实验》
[4]梁龙凯 张绍宇 《关于动滑轮支点的判定教学》
浙江省慈溪市天元初级中学 浙江省慈溪市 315300