解秘“滑轮”

黄俊生

^ 摘要：滑轮是变形的杠杆，特别是动滑轮相当于动力臂等于两倍的阻力臂的省力杠杆，初中学生一般不能理解，设计可拆分的滑轮帮助学生直观，轻松的接受理解。有效提高学生的学习兴趣，还可以激发学生的创造性思维。

关键词：滑轮；杠杆；探究；变形 无论是新人教版物理八年级《12.2 滑轮》还是新沪粤版八年级《6.6探究滑轮的作用》都是重点学习定滑轮和动滑轮，探究定滑轮和动滑轮的特点，激发学生继续探索各种简单机械使用原理的兴趣。通过学习让学生能正确、合理使用滑轮，以达到改变力的大小与方向的目的；其实质是能从生活和生产劳动的实际需要出发，去选择不同类型的杠杆，不同种类的滑轮，以及它们的组合方式，以达到省力、或者方便生活和生产劳动的目的。这里既涉及到了知识也包含了技能，或者是用这方面的知识去解释生活与生产劳动中发生的有关简单机械运动的现象、同时还要能初步了解机械使用的历史发展过程，以及机械使用对社会发展的作用。认识定滑轮、动滑轮以滑轮组使用的功能；

在教学中，教师可以比较轻松组织学生自己动手探究“发现”定滑轮不省力，动滑轮省一半力，但是，实际操作中，由于存在a.滑轮自身有重量b.弹簧秤外壳或面板有重量c.滑轮转动时存在摩擦等等因素，学生实际探究得出的结论总是和教材（老师）给出的结论存在一定的差距，虽然教师可以通过分析给学生解惑，但是，分析过程中，绝大部分学生对于“定滑轮实际相当于一个等臂杠杆，动滑轮实际相当于一个动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆”无法理解，前一理论可能还有部分学生尚可接受，尤其是后一理论，课后总是有学生反映不理解。

一、模型解读

针对这个难点，笔者设计了一个可以拆分和组合的滑轮，模型如图一：把一个滑轮分解成为三部分：中间部分是过轴心宽度大约2-3cm的一根长木条（杠杆），上、下两部分是对称的半圆，而拆分或者组合可以利用竹榫，如图二：操作简单方便。

二、定滑轮相当于一个等臂杠杆

如图三：用从滑轮中间拆分出的杠杆，以中点（轴心）作支点，构成等臂杠杆；再把滑轮的上、下部分组合即构成一个定滑轮，如图四：形象，直观，动力臂=阻力臂=R（半径）自然过渡；并且，原等臂杠杆依然保持平衡，无须赘述。

三、动滑轮相当于一个动力臂等于二倍阻力臂的省力杠杆

如图五：用拆分出来的中间部分的一端作支点，轴心挂重物，另一端以弹簧秤提拉，构成一个动力臂=2倍阻力臂的杠杆；分析：忽略杠杆自身的重量，弹簧秤的拉力F= ? G，同样，把滑轮的上、下两部分和杠杆组合，如图六；学生清楚的看到，杠杆就过渡变成了一个动滑轮，动力臂=2R（直径），阻力臂=R（半径），自然就理解了：动滑轮相当于一个动力臂＝２倍阻力臂的省力杠杆。

综合以上两个实验可以看出，定滑轮、动滑轮过渡与杠杆联系在一起，自然，平滑，完全可以避免以往的从理论上生硬的把定滑轮动滑轮与杠杆捆绑在一起，而且，学生还不能理解就只能强行囫囵吞枣了，对学生的学习兴趣和学习热情会有不小的挫伤和打击。

另外，學生从这个过程中还可以得到创造性思维的启迪：平时学习中遇到困难时，可以理论联系实际，或者灵活变通，相信自己，办法总比困难多，没有过不去的火焰山。