固定滑轮和移动滑轮特性的研究_滑轮论文

对定滑轮、动滑轮特点的探究,本文主要内容关键词为:动滑轮论文,定滑轮论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

滑轮分为定滑轮、动滑轮两种,这是由滑轮所处的位置决定的。定滑轮固定不动,动滑轮随着物体一起移动。定滑轮不省力,可以改变力的方向;动滑轮省一半的力,但不能改变力的方向。这是定、动滑轮的特点,在教学时,我们怎样让学生认识这些特点呢?

现行教材中,是这样让学生认识的:照图1那样,先用弹簧测力计直接挂钩码;再通过图2那样用定滑轮拉钩码,比较两次弹簧测力计的读数;再照图3那样,用弹簧测力计通过动滑轮来拉钩码,问弹簧测力计的读数是多少?

很明显,教材是想通过实验让学生亲身感受到定、动滑轮特点的。教材的这样安排是基于简化过程考虑的,但安排能不能达到预期的目的呢?这关键要看实验的效果了。在参考书中,对图1、图2、图3也分别进行了较为详细的说明与解释,都不可回避地承认了误差的存在,强调“在误差范围内弹簧测力计的两次示数可以看作是相等的”,“钩码重远大于动滑轮重时,动滑轮重才可忽略不计,近似得出使用动滑轮可以省一半力的结论”。看来,以上定、动滑轮特点的得出不是那么顺利的,需要老师费一番口舌,或者,本来得出的数值是不相等的,但为了求得和结论的一致性,也要说出是相等。我想老师这时的解释的确是很难为情的,实验结果不相等,还要得出是相等的结论,这难道不存在老师为“主”的问题吗?学生能干什么,在老师将不等硬说成是相等的时候,他只能随声附和,你说这会是一个什么结果呢?我想,这里存在的危害不能不重视,它可能不只限于这一节课、对这一组数据的分析,而是会影响到他对待物理实验的态度。那么既然不相等,我们如何用现实的方法去认识理想情况下的规律呢?

这不由得让我想起了在“力和运动”这章中,牛顿第一定律是怎样得出的问题了。牛顿第一定律本来也是一种理想情况下的定律,可在推出它的时候,用的却是现实的方法。将小车从斜面顶端滑下,滑到具有不同的阻力表面上时,发现小车前进的距离不同,如图4所示。从而分析得出小车前进距离的不同是因为所受阻力的不同造成的,如果小车不受任何阻力呢?那么自然会推出小车将永远前进,做匀速直线运动状态。你看,推理自然流畅。

学生虽然没有亲自见到阻力为零时物体的运动状况,但贵在能联想到。在这里起关键作用的是能产生阻力不同的三种表面,是它们将学生的思维引发出了联想。

那么,要得出定、动滑轮的特点,这也是忽略摩擦和动滑轮重量时的理想情况。我们为什么不设计一个这样的过程呢?让学生也有一个从现实到理想情况下的过渡,我们可以分别用不同的滑轮来做实验,定滑轮贵在选用与轴不同摩擦大小的二三个滑轮,通过用它提起同一个物体,观察所用拉力的大小,让拉力与所拉重物的重力进行比较,那么你肯定会发现阻力越小,拉力越接近物体所受的重力,如果忽略摩擦,那么就很容易得出结论:拉力等于物体所受的重力(不省力)。动滑轮贵在它的重量不同,通过它提起同一个物体时,观察所用拉力的大小,让拉力与滑轮、重物的重力进行比较,会发现动滑轮越轻,拉力越接近物体所受重力的二分之一,如果忽略滑轮重量和摩擦,那么就容易得出结论:拉力等于物体所受重力的一半(省一半的力)。这样的一个得出规律的过程实际上是学生的一个动态学习、分析问题的过程,当然也符合从生活到物理模型的建立过程。

综上所述,以上实验成败的关键是滑轮的设计,我们应该怎样设计定、动滑轮才能达到这样的目的呢?对定滑轮,要想实现摩擦阻力的不同,我们可重在轴上下功夫,让轴与滑轮接触紧密些,阻力就大一些;松一些,加点润滑油,阻力就可以减小些。对动滑轮,要保证摩擦阻力尽量小的情况下,重在它的重量上下功夫,分别选用重量不同的滑轮(与物体相比)来做这个实验。

通过这样的实验探究,让学生亲身感到定、动滑轮的特点比老师直接灌输要强得多。再之,这样的一些实际数据为我们以后讲机械效率做好了铺垫。在这里费点时间,我认为是值得的,况且如果实际操作顺利,准备充分,时间不一定有什么浪费,一节课的任务照样也可以完成。

让我们更多地去关注学生的发展,将知识放在第二位,将学生学习知识的过程放在第一位,去创造那些能让学生尽情表现自己的机会吧!

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