第四节 轮轴

教学设计示例1

　　教学重点: 轮轴的应用．

　　教学难点：从各种装置中辨认出轮轴．

　　教具：

　　辘轳模型、螺丝刀、扳手及各种轮轴的投影片（如：船舵、绞盘、水龙头等）

　　教学过程设计：

　　一、轮轴的概念

　　观察图片：请观察汽车的方向盘和门把手．

　　提出问题：使用时它们的共同特点是什么？

　　学生分析得出：由一个轮和一个轴组成，在力的作用下可以旋转．引入轮轴的概念．

　　思考：自行车的车把、螺丝刀是不是轮轴？若是轮轴，哪部分相当于轮？哪部分相当于轴？

　　引导分析，使学生了解轮轴的轮并不一定都是圆形，实际中的轮可能是各式各样的．

　　由学生举例说明他们还知道哪些机械是轮轴．

　　二、轮轴的原理

　　演示：模拟辘轳

　　提出问题：辘轳是不是轮轴？若是轮轴，哪部分相当于轮？哪部分相当于轴？在辘轳转动的某一瞬间，相当于什么机械？（杠杆）

　　 轮轴看作是一个可以连续转动的杠杆，以辘轳为例，请学生确定支点的位置，动力、阻力的作用点．

　　请学生画出辘轳作为杠杆变形的示意图（如图13-4-1），标清楚杠杆的五要素．

　　由学生根据杠杆平衡条件分析辘轳是哪类杠杆？

　　分析：F₁R=F₂r

　　    

　　说明：由于轮半径R大于轴半径，因此作用在轮上的力F₁总小于轴上的力F₂．但由于动力可以作用在轮上，也可以作用在轴上，要看具体情况而定．因此要看具体轮轴的应用才可判定它是省力还是费力轮轴．如自行车的飞轮和后轮就是典型的费力轮轴．（这一点教材没有讲解，可由老师根据学生情况来相应处理）

　　四、板书设计

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教学设计示例2

　　一、课时安排

　　1课时

　　二、教具准备

　　 1．  滑轮（4个如．铁架台3．绳子4．弹簧秤5．长尺6．砝码7．投影仪

　　三、教学步骤

　　1．复习引入

　　 （边说边演示）滑轮是我们生活中常用的简单机械之一，用它可以把重物提到高处（如图4）．滑轮与前面所讲的杠杆有什么联系吗？

　　什么叫杠杆？

　　一根硬棒、在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆．

　　杠杆一定是直的吗？

　　不一定．杠杆也可以是弯的或其它形状的．

　　可以是圆的吗？

　　可以．

　　 2．新课教学

　　这个滑轮可以看作杠杆吗？

　　它符合杠杆的定义，是杠杆．

　　请你找出滑轮的五要素．（在黑板上画出定滑轮的示意图）

　　

　　 答：杠杆原理．目的：省了力．

　　又问：如果井水过深，还能用这一装置吗？答：不太方便．想想看：怎么改进呢？

　　鼓励学生展开想象,充分讨论发言．

　　然后可放一段农村题材的电视片，从中截取用辘轳提水的镜头）并问学生：从井中提水用了什么装置，利用它有什么好处？

　　 答：影片中提水的装置叫辘轳．老师展示图．并引出新课课题

　　 （二）教学过程设计

　　              第四节  轮轴（板书）

　　 在总结“引入”的内容后，归纳出：

　　1．生活中的轮轴．（板书）

　　（1）轮轴实质：能连续旋转的杠杆．

　　 （2）生活中的轮轴：辘轳，汽车方向盘，门把手，卷扬机等．

　　 2．轮轴的原理．（板书）

　　（1）观察轮轴的模型．如图，介绍轮轴构造：是由轮（大轮）和轴（小轮）组成的，二者轴线重合，轮转一圈，轴也转一圈．

　　 概念：轮半径：轮和轴中心O到轮边缘的直线，展示图．用R表示，R＝OA．

　　 轴半径：轴中心O到轴边缘的直线．用r表示，如图，F＝OB．

　　 动力：作用在轮上的力，用 表示．

　　阻力：作用在轴上的力，用 表示．

　　实验：让学生用刻度尺量出轮半径R和轴半径r，并将数据记录填入表格中．

　　让学生用弹簧秤称出钩码重 ，并记录填入表格中，将钩码通过绳子挂在轴上，将弹簧秤通过绳子挂在轮上，当整个轮轮装置平衡时，找学生读出弹簧秤示数 ，并记录填入表格中．

　　实验记录

　　实验数据表明：当轮轴平衡时动力×轮半径＝阻力×轴半径．

　　这一结论也可由轮轴的实质分析出：因为轮轴是能绕固定点O连续转动的杠杆．O相当于杠杆中支点，轮半径相当于动力臂 ，轴半径相当于阻力臂 ．由此，可根据杠杆平衡条件，得到轮轴的平衡条件．

　　（2）轮轴的平衡条件．（板书）

　　杠杆平衡条件： ．

　　 轮轴平衡条件： ．

　　       或写作：

　　文字叙述为：轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是作用在轴上的阻力的几分之一．

　　因为轮半径大于轴半径，所以作用在轮上的动力总小于轴上的阻力．因而使用方向盘等生产和生活中的轮轴，可以达到省力的目的．并且，当轴半径一定时，轮越大，越省力．

　　【演示】 用扳手拧螺母．

　　用改锥拧螺丝．亲身体验：扳手和改锥都是省力的轮轴．

　　讨论：利用轮轴都能省力吗？

　　学生讨论时可展示下图启发学生：

　　

　　最后教师总结如果动力作用在轮上，阻力作用在轴上，则这是省力轮轴，反之则是费力轮轴．

　　教师展示一系列运用轮轴原理的图片（如吊扇，门锁，改锥）等，让学生小组讨论，从这些物体中抽象出轮轴的模型，并分析出哪些是省力轮轴，哪些是费力的轮轴，并简单说明为什么要用省力或费力轮轴．