“定起、动起”和“少起”

摘要：让学生经历自主合作探究滑轮组的过程，推导出“定起、动起”和“少起”时承担重力的绳子段数以及省力规律，培养学生的探究能力、推理能力、合作能力以及求真的科学精神.

关键词：滑轮组；绕法；“定起、动起”“少起”；规律

作者简介： 江永盛 （1973-），男，四川成都，大学本科 ，中学一级教师，主要研究初中物理教学.《物理课程标准》强调：“义务教育阶段，应重视对学生终身学习愿望，科学探究能力，创新意识以及科学精神”的培养；让学生“经历基本的科学探究实践”.“滑轮组”是初中物理“简单机械”里的重要内容之一，也是培养学生科学探究的重要素材.《物理课程标准》也要求“通过实验探究，学会使用简单的机械改变力的大小和方向”.因此，我把本节设计为“学生自主合作探究”课型，让学生经历探究滑轮组的过程，得到滑轮组绕法和承担重力的绳子段数及省力规律，培养学生的探究能力、推理能力、合作能力以及求真的科学精神.

1条件限定

本节只探究用一根绳子绕成的含一组定滑轮和一组动滑轮的标准结构的滑轮组，重点探究其绕法和承担重力的绳子段数以及省力规律.

2几个名称

“对称”滑轮组：是指定滑轮和动滑轮的个数相等，滑轮的总个数是偶数的滑轮组.

“不对称”滑轮组：是指定滑轮和动滑轮的个数不相等，滑轮的总个数是奇数的滑轮组，即要么定滑轮的个数多一个，此结构可叫作不对称的“定多”，要么动滑轮的个数多一个，此结构可叫作不对称的“动多”.

“定起”：是指线结从定滑轮的下挂钩起绕.

“动起”：是指线结从动滑轮的上挂钩起绕.

“少起”：是指不对称滑轮组，线结从较少滑轮的挂钩起绕.

3自主探究过程

第一步以画图的方法探究滑轮组滑轮分配及绕法

把学生分成6个小组，并布置各小组任务，分别以画图的方法探究滑轮个数为2、3、4、5、6、7中的一种情况的滑轮分配及绕法，然后各组进行成果交流.同时把探究滑轮个数是2、4、6的小组称为偶数组，是3、5、7的小组称为奇数组.

学生经过探究和交流后得出：

（1）偶数个滑轮的滑轮组定、动个数平均分配，绕法两种，“定起”和“动起”.

（2）奇数个滑轮的滑轮组有两种分配，即“定多”或“动多”，而绕法只有一种“少起”.

第二步实验探究各绕法绳子段数n与滑轮个数N的关系及省力情况

按上面分组方式及任务安排，各小组组装滑轮组，实验探究各种绕法承重绳子段数n及省力情况.如：偶数组探究2个滑轮的小组，就要分别组装“定起”和“动起”结构，探究承重绳子段数n，及其与滑轮个数N关系和省力情况，并填入表1对应栏.奇数组也同样，并填入表2对应栏.

表1

绕法滑轮个数N承重绳子段数n省力情况对称滑轮组（偶数个滑轮）定起动起221244346656232345456767表2

绕法滑轮个数N及分配承重绳子段数n省力情况不对称滑轮组（奇数个滑轮）只能少起357定多323动多434定多545动多656定多767动多878第三步分析推理，归纳结论

偶数组三个小组学生一起综合分析偶数滑轮组表格数据，奇数组三个小组学生一起综合分析奇数滑轮组表格数据，并推理w纳结论，然后展示交流.

于是，总结出如下结论：

对称滑轮组定起n=N即承重绳子段数等于

滑轮个数

动起n=N+1即绳子段数等于滑

轮个数加1

不对称滑轮组均少起定多n=N即承重

绳子段数等于

滑轮个数

动多n=N+1即绳

子段数等于滑

轮个数加1

省力倍率等于承重绳子段数n，即F=G/n

第四步结论的理解与记忆

上面结论不难看出，标准结构滑轮组承重绳子段数n，要么等于滑轮个数N，要么等于滑轮个数N加1.是N，还是N+1，可对应于定滑轮、动滑轮作用“定滑轮不省力，动滑轮省力”来理解记忆：“定起”“定多”是定滑轮占优，当然不多省力，所以承重绳子段数n等于滑轮个数N，即n=N；“动起”“动多”是动滑轮占优，当然要多省力，所以绳子段数n等于滑轮个数N加1，即n=N+1 .

第五步应用及推广

（1）程跃要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N.于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物.已知每个滑轮重20N，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择（图1）中哪个滑轮组？

解析：据图重物和滑轮总重820N或840N，最大拉力只有300N，所以至少需要3段；而A图2个滑轮，可绕成2或3段，但3段时拉力方向向上；B图3个滑轮，动多，绕成4段，但拉力方向也向上；只有C图，3个滑轮，定多，绕成3段，拉力方向向下；因此选C.

（2）如图2，不计滑轮重和摩擦，则F=G

解析：图中滑轮组不是所探究的标准滑轮组，但我们可以把它看作由两个标准滑轮组构成，左边部分，两个滑轮，动起，因此是3段，于是F′∈=1/3G；右边部分，两个滑轮，动起，因此也是3段，所以F=13F′=19G.

物理教学中，用来培养学生的探究能力、推理能力、合作能力以及求真的科学精神，可挖掘和深化的素材还很多，上面对滑轮组自主合作探究的思考，仅作抛砖引玉，力求共同发展.

参考文献：

[1]吴祖仁主编《义务教育教科书物理八年级下册》[M].北京：教育科学出版社，2012年第一版

[2]吴祖仁主编《物理教师教学用书八年级下册》[M].北京：教育科学出版社，2013年