九年级学生提升滑轮分析计算题解题能力的策略

文| 陈 洁

简单机械的知识点是九年级上册第三章的内容，该知识点是重点，也是难点，学生对滑轮的知识点掌握有一定的难度。若是滑轮结合功率、机械效率等的综合性分析计算题，对于学生来说又增加了一定的难度。本文通过“受力分析，夯实基础”“精选题型，高效练习”“综合题目，综合练习”“教学评价，促进提升”四方面的策略来研究提升九年级学生对滑轮的分析计算题的解题能力。

一、背景与现状

一道关于滑轮知识点的分析计算题：

如图1 所示，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体从井底匀速拉至井口，所用时间为10 s，已知，井深12 m，物体重G物=9×103N，汽车重G车=5×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=4×103N。（不计绳重和摩擦）求：

图1

（1）动滑轮重力。

（2）汽车拉绳子时拉力F 的功率为多少？

（3）滑轮组的机械效率为多少？

1.考查知识点梳理

使用滑轮组时拉力端移动的距离、拉力、拉力做功功率、机械效率的计算。

2.班级错误点分析

对错误原因进行了调查：其一，有效信息选择不当。其二，综合运用能力有待提高。学生运用机械效率的公式难度不大，但将3 个小题综合在一起，便容易出错。其三，只会简单记忆，不会灵活应用。由此，对于滑轮这个知识点，九年级期末复习时需要加强。对于中考而言，滑轮的知识点出现在2018 年的中考中，杠杆是中考中的高频考点。而滑轮的实质也是杠杆，因此，学生对简单机械这部分内容的夯实至关重要。

二、提高滑轮分析计算题解题能力的策略

（一）受力分析，夯实基础

学生往往会死记硬背滑轮中的受力情况，在一些灵活的变式题目中往往会混淆概念。因此，顺利解决力学问题的基础是对研究对象进行正确的受力分析。受力分析，就是将研究对象所受其他物体施加的所有作用力找出来，并画出受力分析图。只有正确地进行受力分析，明确研究对象的受力情况，才能知道研究对象的运动情况，从而正确地选择物理规律解决相关问题。

1.经典习题反复用

课后习题以及作业本中的习题难度适中、题型典型，因此，可以将这些经典习题多次用于期末复习甚至是中考复习中。将这些典型习题进行知识点和方法的整合与梳理对于学生的理解学习很有利。

图2 是九年级上册科学作业本第三章第4 节“简单机械”中的练习题。

图2

（1）用一个定滑轮提升重物

定滑轮的实质为等臂杠杆。关于定滑轮匀速提升重物的题目，学生较容易接受与掌握。

例1.若要匀速提起重为40 牛的物体G（如图2 所示），不计滑轮和绳子之间的摩擦，则拉力F 等于________。

例1 变式一：若要匀速提起重为40 牛的物体G（如图3 所示），不计滑轮和绳子之间的摩擦，则弹簧测力计的示数F 等于______。

图3

分析：以滑轮为研究对象，其受力情况如图4 所示，由于匀速提起物体，则滑轮受力平衡，可知，F弹簧秤=F+F=2F=2G=80（牛）。

图4

例1 变式二：若要匀速提起重为40 牛的物体G（如图3 所示），滑轮重2 牛，不计滑轮和绳子之间的摩擦，则弹簧秤的示数为______。

分析：以滑轮为研究对象，由于匀速提起物体，则滑轮受力平衡，可知，F弹簧秤=F+F+G定=2F+G定=2G+G定=80+2=82（牛）。在例1 变式一的基础上再次加上条件需要计算滑轮的重，对于学生什么时候需要计算滑轮重的计算进行梳理，让学生能在一系列题目中进行辨析区别。

（2）用一个动滑轮提升重物

动滑轮的实质为省力杠杆，对动滑轮的学习比定滑轮的难度更高。受力分析对于解动滑轮的题目尤为重要。在受力分析中，学生也更容易理解为什么动滑轮能够省力，什么时候省多少力。

例2.若将重为40 牛的物体G 匀速提起（如图5所示），不计滑轮重和绳子之间的摩擦，则拉力F 等于______。

图5

分析：以滑轮为研究对象，其受力情况如图6 所示，由于匀速提起物体，则滑轮受力平衡，可知，F+F=F1=G物，由此得出

图6

例2 变式一：若将重为40 牛的物体G 匀速提起（如图5 所示），滑轮重2 牛，不计滑轮和绳子之间的摩擦，则拉力F 等于______。

分析：以滑轮为研究对象，其受力情况还要增加一个动滑轮自身竖直向下的重力，由于匀速提起物体，则滑轮受力平衡，可知，F+F=F1=G物+G动，由此得出

例2 变式二：如图7 所示，物体G 重为40 牛，在水平拉力作用下向左做匀速直线运动，物体G 受到的摩擦力为2 牛，不计滑轮和绳子之间的摩擦，则拉力F 等于______。

图7

分析：以滑轮为研究对象，其受力情况如图8 所示，由于向左匀速拉动物体，则滑轮受力平衡，可知，F+F=f，由此得出（牛）。当将滑轮由竖直方向匀速提升重物变成了在水平方向匀速拉动物体，当情景改变时，受力分析依然，原理类似。题中物体G 重为40 牛属于无关信息，若是学生只记住了，显然在这道题中要出错。此外，也可以在变式二中再增加滑轮重2 牛这样的条件，有助于学生对这类题目有更深刻的理解。

图8

（3）用一个定滑轮和一个动滑轮的滑轮组提升重物

例3.如图9 所示，用甲、乙两滑轮组匀速向上提重物，物重都为40 牛，不计动滑轮重及摩擦，则绳子的拉力F甲=，F乙=_____。

图9

分析：以滑轮为研究对象，由于匀速提起物体，则滑轮受力平衡，可知，F甲+F甲+F甲=G物，由此得出（牛）；F乙+F乙=G乙，牛）。

可以接着问学生，若是一个动滑轮重2 牛，求F甲和F乙的力又是多少。学生便根据受力分析推断出42=14（牛），同理可计算出F乙。图10 的受力分析和例2 变式二中的受力情况一致，可以再次让学生加强巩固。

图10

利用经典习题，规范受力分析，能很好地帮助学生理解滑轮的受力情况，而不是简单的记忆。

2.变条件举一反三

举一反三是研究学问的联想与贯通，它是一种解决问题的途径，更是一种思辨的能力。从例1 到例1的变式，学生能够通过受力分析明白和理解，掌握科学思维，形成一定的思维能力。

（二）精选题型，高效练习

1.由简递难梯度练

梯度练习，便是在教学过程中，教师根据学生已有的知识、能力水平，围绕知识点的重点，为了突破学习过程中的难点，从而慢慢深入、一步步由浅入深，使学生在这样的练习中掌握相应的知识点。

从例1 的只用一个定滑轮提升重物到例2 的只用一个动滑轮提升重物，到例3 用一个动滑轮和一个定滑轮的滑轮组提升重物，从一个滑轮到多个滑轮，从竖直方向匀速提升重物到水平方向匀速拉物体，对滑轮知识点由简递难、有梯度地练习，更易于学生接受与掌握、理解与提升。

2.易错题型反复练

易错题型，如学生在滑轮题目中，省二分之一的力，此时拉力处的速度和拉力移动的距离均为物体的速度和移动距离的两倍。通常学生的易错点有几段绳子和动滑轮相连，也有学生在计算时对拉力作用点的速度和距离没有乘以两倍。对于易出错的点，教师需提醒学生在解题过程中注意，在此基础上将错题以多元化的方式呈现，帮助学生形成正确的解题思路。教师从当堂练习中分析学生的错误原因，并且对该题型加以练习、总结、再练习，避免学生犯同样的错误，从而提升学生解题的准确率。

（三）综合题目，综合练习

学生在各章节题目的解析中正确率较高，但在综合题型中便容易出错。例如，在单个考查滑轮的受力情况或是只求滑轮的机械效率时，学生的错误率并没有很高，但是一到综合题型，其错误率便提高了。因此，综合题型的练习对学生来讲非常有必要。

1.综合题型限时练

在家庭作业中、在当堂练习中，开展学生对综合题的限时训练，让学生在限时训练中不断总结经验，归纳原因，可以改进学生的解题策略，提升学生的解题能力。

2.经典题型课堂练

在初中科学教学中，教师完成一章的教学任务后，可以选择些经典的综合题型让学生进行当堂训练。课堂上的习题情况最能反映学生的听课效率，教师可以根据学生的学情，了解学生对重点知识的掌握情况。这样，学生在课堂中的时间被“讲解”“练习”分割，能锻炼学习注意力，提升课堂专注度。

（四）教学评价，提升能力

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》中的课程理念指出，要重视综合评价，重视“教—学—评”。

教学评价一般包括对教学过程中教师的教学工作、学生的学习成果、教学内容、教学方法手段、教学环境、教学管理诸因素的评价，但主要是对学生学习效果的评价和教师教学工作过程的评价。适当的教学评价能促进学生的学习，让学生能对学习充满兴趣。

教育是思维与思维的碰撞，是智慧与智慧的启迪。重视基础知识，落实受力分析，将习题精简、分层，针对每个学生的知识点掌握情况设置个性化、有针对性的习题，进行精准教学，对个性问题进行个别辅导，夯实基础，可以提升九年级学生对滑轮分析计算题的解题能力。