九年級學生提升滑輪分析計算題解題能力的策略

簡單機械的知識點是九年級上冊第三章的內容，該知識點是重點，也是難點，學生對滑輪的知識點掌握有一定的難度。若是滑輪結合功率、機械效率等的綜合性分析計算題，對于學生來說又增加了一定的難度。本文通過“受力分析，夯實基礎”“精選題型，高效練習”“綜合題目，綜合練習”“教學評價，促進提升”四方面的策略來研究提升九年級學生對滑輪的分析計算題的解題能力。

一、背景與現狀

一道關于滑輪知識點的分析計算題：

如圖1所示，一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體從井底勻速拉至井口，所用時間為10 s，已知，井深12 m，物體重G物=9×103 N，汽車重G車=5×104 N，汽車勻速拉繩子時的拉力F=4×103 N。（不計繩重和摩擦）求：

（1）動滑輪重力。

（2）汽車拉繩子時拉力F的功率為多少？

（3）滑輪組的機械效率為多少？

1.考查知識點梳理

使用滑輪組時拉力端移動的距離、拉力、拉力做功功率、機械效率的計算。

2.班級錯誤點分析

對錯誤原因進行了調查：其一，有效信息選擇不當。其二，綜合運用能力有待提高。學生運用機械效率的公式難度不大，但將3個小題綜合在一起，便容易出錯。其三，只會簡單記憶，不會靈活應用。由此，對于滑輪這個知識點，九年級期末復習時需要加強。對于中考而言，滑輪的知識點出現在2018年的中考中，杠桿是中考中的高頻考點。而滑輪的實質也是杠桿，因此，學生對簡單機械這部分內容的夯實至關重要。

二、提高滑輪分析計算題解題能力的策略

（一）受力分析，夯實基礎

學生往往會死記硬背滑輪中的受力情況，在一些靈活的變式題目中往往會混淆概念。因此，順利解決力學問題的基礎是對研究對象進行正確的受力分析。受力分析，就是將研究對象所受其他物體施加的所有作用力找出來，并畫出受力分析圖。只有正確地進行受力分析，明確研究對象的受力情況，才能知道研究對象的運動情況，從而正確地選擇物理規律解決相關問題。

1.經典習題反復用

課后習題以及作業本中的習題難度適中、題型典型，因此，可以將這些經典習題多次用于期末復習甚至是中考復習中。將這些典型習題進行知識點和方法的整合與梳理對于學生的理解學習很有利。

圖2是九年級上冊科學作業本第三章第4節“簡單機械”中的練習題。

（1）用一個定滑輪提升重物

定滑輪的實質為等臂杠桿。關于定滑輪勻速提升重物的題目，學生較容易接受與掌握。

例1.若要勻速提起重為40牛的物體G（如圖2所示），不計滑輪和繩子之間的摩擦，則拉力F等于。

例1變式一：若要勻速提起重為40牛的物體G（如圖3所示），不計滑輪和繩子之間的摩擦，則彈簧測力計的示數F等于 。

分析：以滑輪為研究對象，其受力情況如圖4所示，由于勻速提起物體，則滑輪受力平衡，可知，F彈簧秤=F+F=2F=2G=80（牛）。

例1變式二：若要勻速提起重為40牛的物體G （如圖3所示），滑輪重2牛，不計滑輪和繩子之間的摩擦，則彈簧秤的示數為 。

分析：以滑輪為研究對象，由于勻速提起物體，則滑輪受力平衡，可知，F彈簧秤=F+F+G定=2F+G定=2G+G定=80+2=82（牛）。在例1變式一的基礎上再次加上條件需要計算滑輪的重，對于學生什么時候需要計算滑輪重的計算進行梳理，讓學生能在一系列題目中進行辨析區別。

（2）用一個動滑輪提升重物

動滑輪的實質為省力杠桿，對動滑輪的學習比定滑輪的難度更高。受力分析對于解動滑輪的題目尤為重要。在受力分析中，學生也更容易理解為什么動滑輪能夠省力，什么時候省多少力。

例2.若將重為40牛的物體G勻速提起（如圖5所示），不計滑輪重和繩子之間的摩擦，則拉力F等于 。

分析：以滑輪為研究對象，其受力情況如圖6所示，由于勻速提起物體，則滑輪受力平衡，可知，F+F=F1=G物，由此得出F=G物=×40=20（牛）。

例2變式一：若將重為40牛的物體G勻速提起（如圖5所示），滑輪重2牛，不計滑輪和繩子之間的摩擦，則拉力F等于 。

分析：以滑輪為研究對象，其受力情況還要增加一個動滑輪自身豎直向下的重力，由于勻速提起物體，則滑輪受力平衡，可知，F+F=F1=G物+G動，由此得出F=G物+G動）=×42=21（牛）。

例2變式二：如圖7所示，物體G重為40牛，在水平拉力作用下向左做勻速直線運動，物體G受到的摩擦力為2牛，不計滑輪和繩子之間的摩擦，則拉力F等于 。

分析：以滑輪為研究對象，其受力情況如圖8所示，由于向左勻速拉動物體，則滑輪受力平衡，可知，F+F=f，由此得出F=f=×2=1（牛）。當將滑輪由豎直方向勻速提升重物變成了在水平方向勻速拉動物體，當情景改變時，受力分析依然，原理類似。題中物體G重為40牛屬于無關信息，若是學生只記住了F=G物，顯然在這道題中要出錯。此外，也可以在變式二中再增加滑輪重2牛這樣的條件，有助于學生對這類題目有更深刻的理解。

（3）用一個定滑輪和一個動滑輪的滑輪組提升重物

例3.如圖9所示，用甲、乙兩滑輪組勻速向上提重物，物重都為40牛，不計動滑輪重及摩擦，則繩子的拉力F甲= ，F乙=。

分析：以滑輪為研究對象，由于勻速提起物體，則滑輪受力平衡，可知，F甲+F甲+F甲=G物，由此得出F甲=G物=×40=13.3（牛）；F乙+F乙=G乙，F乙=G物=×40=20（牛）。

可以接著問學生，若是一個動滑輪重2牛，求F甲和F乙的力又是多少。學生便根據受力分析推斷出F甲+F甲+F甲=G物+G動，F甲=（G物+G動）=×42=14（牛），同理可計算出F乙。圖10的受力分析和例2變式二中的受力情況一致，可以再次讓學生加強鞏固。

利用經典習題，規范受力分析，能很好地幫助學生理解滑輪的受力情況，而不是簡單的記憶。

2.變條件舉一反三

舉一反三是研究學問的聯想與貫通，它是一種解決問題的途徑，更是一種思辨的能力。從例1到例1的變式，學生能夠通過受力分析明白和理解，掌握科學思維，形成一定的思維能力。

（二）精選題型，高效練習

1.由簡遞難梯度練

梯度練習，便是在教學過程中，教師根據學生已有的知識、能力水平，圍繞知識點的重點，為了突破學習過程中的難點，從而慢慢深入、一步步由淺入深，使學生在這樣的練習中掌握相應的知識點。

從例1的只用一個定滑輪提升重物到例2的只用一個動滑輪提升重物，到例3用一個動滑輪和一個定滑輪的滑輪組提升重物，從一個滑輪到多個滑輪，從豎直方向勻速提升重物到水平方向勻速拉物體，對滑輪知識點由簡遞難、有梯度地練習，更易于學生接受與掌握、理解與提升。

2.易錯題型反復練

易錯題型，如學生在滑輪題目中，省二分之一的力，此時拉力處的速度和拉力移動的距離均為物體的速度和移動距離的兩倍。通常學生的易錯點有幾段繩子和動滑輪相連，也有學生在計算時對拉力作用點的速度和距離沒有乘以兩倍。對于易出錯的點，教師需提醒學生在解題過程中注意，在此基礎上將錯題以多元化的方式呈現，幫助學生形成正確的解題思路。教師從當堂練習中分析學生的錯誤原因，并且對該題型加以練習、總結、再練習，避免學生犯同樣的錯誤，從而提升學生解題的準確率。

（三）綜合題目，綜合練習

學生在各章節題目的解析中正確率較高，但在綜合題型中便容易出錯。例如，在單個考查滑輪的受力情況或是只求滑輪的機械效率時，學生的錯誤率并沒有很高，但是一到綜合題型，其錯誤率便提高了。因此，綜合題型的練習對學生來講非常有必要。

1.綜合題型限時練

在家庭作業中、在當堂練習中，開展學生對綜合題的限時訓練，讓學生在限時訓練中不斷總結經驗，歸納原因，可以改進學生的解題策略，提升學生的解題能力。

2.經典題型課堂練

在初中科學教學中，教師完成一章的教學任務后，可以選擇些經典的綜合題型讓學生進行當堂訓練。課堂上的習題情況最能反映學生的聽課效率，教師可以根據學生的學情，了解學生對重點知識的掌握情況。這樣，學生在課堂中的時間被“講解”“練習”分割，能鍛煉學習注意力，提升課堂專注度。

（四）教學評價，提升能力

《義務教育科學課程標準（2022年版）》中的課程理念指出，要重視綜合評價，重視“教—學—評”。

教學評價一般包括對教學過程中教師的教學工作、學生的學習成果、教學內容、教學方法手段、教學環境、教學管理諸因素的評價，但主要是對學生學習效果的評價和教師教學工作過程的評價。適當的教學評價能促進學生的學習，讓學生能對學習充滿興趣。

教育是思維與思維的碰撞，是智慧與智慧的啟迪。重視基礎知識，落實受力分析，將習題精簡、分層，針對每個學生的知識點掌握情況設置個性化、有針對性的習題，進行精準教學，對個性問題進行個別輔導，夯實基礎，可以提升九年級學生對滑輪分析計算題的解題能力。

（作者單位：長河中學）

編輯：常超波

作者簡介：陳潔（1989—），女，漢族，浙江杭州人，本科，二級教師，研究方向：中學科學。