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第九章 机械和功
第 2 节 滑轮
1.认识什么是定滑轮和动滑轮.
2.知道定滑轮和动滑轮的特点.
3.知道滑轮组的使用及特点.
学习目标
新课目标
国旗是如何冉冉升起的?
新课引入
用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圆轮,这个装置叫作滑轮.
新课讲解
定滑轮和动滑轮
一
旗杆顶端的滑轮
国旗上升时,旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动.
1.定滑轮
如下图中滑轮的轴被固定在旗杆上,使用时它的轴固定不动,这样的滑轮叫作定滑轮.
货物上升时,电动机下面的滑轮随物体一起移动.
电动机下面的滑轮
2.动滑轮
如图所示,使用时滑轮的轴跟物体一起运动,这样的滑轮叫作动滑轮.
定滑轮和动滑轮在工作中各起什么作用呢?
按照下图所示的实验方法,分别缓慢地提拉同一物体上升一定高度,将每一次的实验数据填入表中.
甲
乙
丙
丁
戊
用弹簧测力计测出不同方式提升同一物体的示数,数据填入下表
实验次数 操作 重物移动的距离/m 拉力作用点移动的距离/m 拉力的方向 弹簧测力计的示数/N
1 用弹簧测力计直接提升物体(图甲) 0.2 0.2 向上 2
2 用弹簧测力计通过一个定滑轮提升物体(图乙) 0.2 0.2 向下 2
3 用弹簧测力计通过一个动滑轮提升物体(图丙) 0.2 0.4 向上 1
4 用弹簧测力计通过第一种滑轮组提升物体(图丁) 0.2 0.4 向下 1
5 用弹簧测力计通过第二种滑轮组提升物体(图戊) 0.2 0.6 向上 0.7
(1)比较1,2两次实验,使用定滑轮与不使用滑轮直接提升物体时拉力的大小有什么不同?拉力的方向有什么不同?
拉力大小不变,方向相反.
(2)比较1,3两次实验,使用动滑轮与不使用滑轮直接提升物体时拉力的大小有什么不同?拉力的方向有什么不同?
使用动滑轮的拉力是不使用动滑轮的拉力大小的一半,拉力的方向相同.
(3)分析4,5两次实验中拉力的大小与方向,并与2,3两次实验进行比较,使用滑轮组合时拉力的大小和方向与仅使用一个滑轮有何不同?
使用滑轮组合拉力的大小与只使用一个滑轮相比可能不变,也可能变小.使用滑轮组合的拉力方向可以改变,但使用一个滑轮则不能改变.
(4)比较4,5两次实验中的大小与方向,你还有什么新的发现?
拉力的大小和方向与滑轮的绕绳方式有关.
(1)使用定滑轮不能省力,但能改变力的方向,且S物=S绳
(2)使用动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,且S绳=2S物
忽略动滑轮重和绳重以及摩擦的情况下:F=1/2G
(3)使用滑轮组既可以改变力的方向,又可省力
实验结论
为了既能省力又能改变用力方向,可以把定滑轮与动滑轮组合成滑轮组.滑轮组可以由多个定滑轮和多个动滑轮组成.
在忽略摩擦的情况下,使用图丁滑轮组时弹簧测力计的拉力大小是物重的1/2,使用图戊滑轮组时弹簧测力计的拉力大小是物重的1/3.
发现:直接接触动滑轮的绳子的股数不一样
n=2
n=3
总结:在忽略动滑轮重和绳重以及摩擦的情况下
F=1/nG
S绳=nS物
为什么图丁和图戊中用的是由同样的滑轮组成的滑轮组,而弹簧测力计的示数会不同呢?
如图所示,滑轮和滑轮组在实际机械中得到了广泛的应用.
实际应用中的滑轮
F2
G物
o
F1
L1
L2
L1=L2
F1×L1=F2×L2
F1=F2
F=G物
F
根据杠杆平衡条件:
思考:定滑轮不省力,动滑轮可以省一半的力?
O
L1
L2
F1
F2
F
G物
L1=2L2
F1×L1=F2×L2
根据杠杆平衡条件:
F
汽车重2×104 N,陷入泥中,受到的阻力为3×103 N.用如图所示装置,则至少要用多大的力才能将汽车拉出?
n=3,F= 1/3f = 1/3×3×103 N=1×103 N
滑轮及其应用
定滑轮
轴不随物体一起运动的滑轮
不省力,也不费距离,但可以改变力的方向
实质:等臂杠杆
轴随物体一起运动的滑轮
省力,但费距离,且不能改变力的方向
实质:省力杠杆
动滑轮
滑轮组
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组
绳子自由端的拉力
绳子自由端的距离
课堂小结
1.定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物,若在定滑轮右端的绳子自由端分别沿三个方向用力(如图所示),力的大小分别为:F1、F2、F3,则 ( )
A.F1最大
B.F2最大
C.F3最大
D.三个力一样大
F2
F1
F3
D
课堂训练
2.用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式,拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动,拉力分别是F1、F2、F3,则( )
A. F1>F2>F3 B. F2>F3>F1
C. F2>F1>F3 D. F3>F1>F2
D
丙
F3
乙
F2
甲
F1
3.使用如图装置,匀速提起重物所用的拉力中( )
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.F1F2F3一样大
4. 如图所示的动滑轮提起200N的水桶,绳子B承受的拉力为 N,人拉绳子A的动力为 N(不计滑轮重).
D
B
200
100
5.如图所示的四个滑轮组中,图___可省一半力,图__最费力,图___和图____用力大小一样.(忽略滑轮自重和摩擦)
乙
丙
甲
丁
甲
乙
丙
丁