解秘“滑輪”

黃俊生

^ 摘要：滑輪是變形的杠桿，特別是動滑輪相當于動力臂等于兩倍的阻力臂的省力杠桿，初中學(xué)生一般不能理解，設(shè)計可拆分的滑輪幫助學(xué)生直觀，輕松的接受理解。有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

關(guān)鍵詞：滑輪；杠桿；探究；變形 無論是新人教版物理八年級《12.2 滑輪》還是新滬粵版八年級《6.6探究滑輪的作用》都是重點學(xué)習(xí)定滑輪和動滑輪，探究定滑輪和動滑輪的特點，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探索各種簡單機械使用原理的興趣。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生能正確、合理使用滑輪，以達到改變力的大小與方向的目的；其實質(zhì)是能從生活和生產(chǎn)勞動的實際需要出發(fā)，去選擇不同類型的杠桿，不同種類的滑輪，以及它們的組合方式，以達到省力、或者方便生活和生產(chǎn)勞動的目的。這里既涉及到了知識也包含了技能，或者是用這方面的知識去解釋生活與生產(chǎn)勞動中發(fā)生的有關(guān)簡單機械運動的現(xiàn)象、同時還要能初步了解機械使用的歷史發(fā)展過程，以及機械使用對社會發(fā)展的作用。認識定滑輪、動滑輪以滑輪組使用的功能；

在教學(xué)中，教師可以比較輕松組織學(xué)生自己動手探究“發(fā)現(xiàn)”定滑輪不省力，動滑輪省一半力，但是，實際操作中，由于存在a.滑輪自身有重量b.彈簧秤外殼或面板有重量c.滑輪轉(zhuǎn)動時存在摩擦等等因素，學(xué)生實際探究得出的結(jié)論總是和教材（老師）給出的結(jié)論存在一定的差距，雖然教師可以通過分析給學(xué)生解惑，但是，分析過程中，絕大部分學(xué)生對于“定滑輪實際相當于一個等臂杠桿，動滑輪實際相當于一個動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿”無法理解，前一理論可能還有部分學(xué)生尚可接受，尤其是后一理論，課后總是有學(xué)生反映不理解。

一、模型解讀

針對這個難點，筆者設(shè)計了一個可以拆分和組合的滑輪，模型如圖一：把一個滑輪分解成為三部分：中間部分是過軸心寬度大約2-3cm的一根長木條（杠桿），上、下兩部分是對稱的半圓，而拆分或者組合可以利用竹榫，如圖二：操作簡單方便。

二、定滑輪相當于一個等臂杠桿

如圖三：用從滑輪中間拆分出的杠桿，以中點（軸心）作支點，構(gòu)成等臂杠桿；再把滑輪的上、下部分組合即構(gòu)成一個定滑輪，如圖四：形象，直觀，動力臂=阻力臂=R（半徑）自然過渡；并且，原等臂杠桿依然保持平衡，無須贅述。

三、動滑輪相當于一個動力臂等于二倍阻力臂的省力杠桿

如圖五：用拆分出來的中間部分的一端作支點，軸心掛重物，另一端以彈簧秤提拉，構(gòu)成一個動力臂=2倍阻力臂的杠桿；分析：忽略杠桿自身的重量，彈簧秤的拉力F= ? G，同樣，把滑輪的上、下兩部分和杠桿組合，如圖六；學(xué)生清楚的看到，杠桿就過渡變成了一個動滑輪，動力臂=2R（直徑），阻力臂=R（半徑），自然就理解了：動滑輪相當于一個動力臂＝２倍阻力臂的省力杠桿。

綜合以上兩個實驗可以看出，定滑輪、動滑輪過渡與杠桿聯(lián)系在一起，自然，平滑，完全可以避免以往的從理論上生硬的把定滑輪動滑輪與杠桿捆綁在一起，而且，學(xué)生還不能理解就只能強行囫圇吞棗了，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情會有不小的挫傷和打擊。

另外，學(xué)生從這個過程中還可以得到創(chuàng)造性思維的啟迪：平時學(xué)習(xí)中遇到困難時，可以理論聯(lián)系實際，或者靈活變通，相信自己，辦法總比困難多，沒有過不去的火焰山。