“定起、動起”和“少起”

摘要：讓學生經歷自主合作探究滑輪組的過程，推導出“定起、動起”和“少起”時承擔重力的繩子段數以及省力規律，培養學生的探究能力、推理能力、合作能力以及求真的科學精神.

關鍵詞：滑輪組；繞法；“定起、動起”“少起”；規律

作者簡介： 江永盛 （1973-），男，四川成都，大學本科 ，中學一級教師，主要研究初中物理教學.《物理課程標準》強調：“義務教育階段，應重視對學生終身學習愿望，科學探究能力，創新意識以及科學精神”的培養；讓學生“經歷基本的科學探究實踐”.“滑輪組”是初中物理“簡單機械”里的重要內容之一，也是培養學生科學探究的重要素材.《物理課程標準》也要求“通過實驗探究，學會使用簡單的機械改變力的大小和方向”.因此，我把本節設計為“學生自主合作探究”課型，讓學生經歷探究滑輪組的過程，得到滑輪組繞法和承擔重力的繩子段數及省力規律，培養學生的探究能力、推理能力、合作能力以及求真的科學精神.

1條件限定

本節只探究用一根繩子繞成的含一組定滑輪和一組動滑輪的標準結構的滑輪組，重點探究其繞法和承擔重力的繩子段數以及省力規律.

2幾個名稱

“對稱”滑輪組：是指定滑輪和動滑輪的個數相等，滑輪的總個數是偶數的滑輪組.

“不對稱”滑輪組：是指定滑輪和動滑輪的個數不相等，滑輪的總個數是奇數的滑輪組，即要么定滑輪的個數多一個，此結構可叫作不對稱的“定多”，要么動滑輪的個數多一個，此結構可叫作不對稱的“動多”.

“定起”：是指線結從定滑輪的下掛鉤起繞.

“動起”：是指線結從動滑輪的上掛鉤起繞.

“少起”：是指不對稱滑輪組，線結從較少滑輪的掛鉤起繞.

3自主探究過程

第一步以畫圖的方法探究滑輪組滑輪分配及繞法

把學生分成6個小組，并布置各小組任務，分別以畫圖的方法探究滑輪個數為2、3、4、5、6、7中的一種情況的滑輪分配及繞法，然后各組進行成果交流.同時把探究滑輪個數是2、4、6的小組稱為偶數組，是3、5、7的小組稱為奇數組.

學生經過探究和交流后得出：

（1）偶數個滑輪的滑輪組定、動個數平均分配，繞法兩種，“定起”和“動起”.

（2）奇數個滑輪的滑輪組有兩種分配，即“定多”或“動多”，而繞法只有一種“少起”.

第二步實驗探究各繞法繩子段數n與滑輪個數N的關系及省力情況

按上面分組方式及任務安排，各小組組裝滑輪組，實驗探究各種繞法承重繩子段數n及省力情況.如：偶數組探究2個滑輪的小組，就要分別組裝“定起”和“動起”結構，探究承重繩子段數n，及其與滑輪個數N關系和省力情況，并填入表1對應欄.奇數組也同樣，并填入表2對應欄.

表1

繞法滑輪個數N承重繩子段數n省力情況對稱滑輪組（偶數個滑輪）定起動起221244346656232345456767表2

繞法滑輪個數N及分配承重繩子段數n省力情況不對稱滑輪組（奇數個滑輪）只能少起357定多323動多434定多545動多656定多767動多878第三步分析推理，歸納結論

偶數組三個小組學生一起綜合分析偶數滑輪組表格數據，奇數組三個小組學生一起綜合分析奇數滑輪組表格數據，并推理歸納結論，然后展示交流.

于是，總結出如下結論：

對稱滑輪組定起n=N即承重繩子段數等于

滑輪個數

動起n=N+1即繩子段數等于滑

輪個數加1

不對稱滑輪組均少起定多n=N即承重

繩子段數等于

滑輪個數

動多n=N+1即繩

子段數等于滑

輪個數加1

省力倍率等于承重繩子段數n，即F=G/n

第四步結論的理解與記憶

上面結論不難看出，標準結構滑輪組承重繩子段數n，要么等于滑輪個數N，要么等于滑輪個數N加1.是N，還是N+1，可對應于定滑輪、動滑輪作用“定滑輪不省力，動滑輪省力”來理解記憶：“定起”“定多”是定滑輪占優，當然不多省力，所以承重繩子段數n等于滑輪個數N，即n=N；“動起”“動多”是動滑輪占優，當然要多省力，所以繩子段數n等于滑輪個數N加1，即n=N+1 .

第五步應用及推廣

（1）程躍要提起重800N的物體，但是他的最大拉力只有300N.于是，他找來了一些滑輪，想利用滑輪組提起這個重物.已知每個滑輪重20N，程躍想站在地上向下拉繩，他最好選擇（圖1）中哪個滑輪組？

解析：據圖重物和滑輪總重820N或840N，最大拉力只有300N，所以至少需要3段；而A圖2個滑輪，可繞成2或3段，但3段時拉力方向向上；B圖3個滑輪，動多，繞成4段，但拉力方向也向上；只有C圖，3個滑輪，定多，繞成3段，拉力方向向下；因此選C.

（2）如圖2，不計滑輪重和摩擦，則F=G

解析：圖中滑輪組不是所探究的標準滑輪組，但我們可以把它看作由兩個標準滑輪組構成，左邊部分，兩個滑輪，動起，因此是3段，于是F′∈=1/3G；右邊部分，兩個滑輪，動起，因此也是3段，所以F=13F′=19G.

物理教學中，用來培養學生的探究能力、推理能力、合作能力以及求真的科學精神，可挖掘和深化的素材還很多，上面對滑輪組自主合作探究的思考，僅作拋磚引玉，力求共同發展.

參考文獻：

[1]吳祖仁主編《義務教育教科書物理八年級下冊》[M].北京：教育科學出版社，2012年第一版

[2]吳祖仁主編《物理教師教學用書八年級下冊》[M].北京：教育科學出版社，2013年