(共32张PPT)
第十二章 简单机械
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.
4.了解轮轴和斜面的简单应用.
学习目标
新课目标
想一想,下面的漫画说明什么问题?
新课引入
定滑轮和动滑轮
一
新课讲解
这些都是滑轮,请你观察它们的结构有何特点.
滑轮:边缘有凹槽,能绕轴转动的小轮.
凹槽
轴
小轮
旗杆顶端的滑轮
电动机下面的滑轮
货物上升时,电动机下面的滑轮随物体一起移动.
国旗上升时,旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动.
下面两个滑轮在使用上有什么不同呢
滑轮的分类
定滑轮
使用时,滑轮的轴固定不动
动滑轮
使用时,滑轮的轴随物体一起运动
提出问题:
使用定滑轮、动滑轮能否省力(或更费力)?能否省距离(或需要移动更大的距离)?
实验器材:
弹簧测力计、钩码(多个)、滑轮、铁架台、细线、刻度尺.
研究动滑轮和动滑轮的特点
进行实验:
实验一:①如图左所示,用弹簧测力计测出钩码的重力.
②如图右所示竖直向下匀速拉动弹簧测力计,使钩码保持平衡,读取弹簧测力计的示数,并与钩码所受的重力的大小进行比较.
③改变钩码个数或更换不同定滑轮,进行多次实验,并记录数据.
进行实验:
实验二:①如图右所示,用弹簧测力计测出钩码的重力.
②如图左所示竖直向下匀速拉动弹簧测力计,使钩码保持平衡,读取弹簧测力计的示数,并与钩码所受的重力的大小进行比较.
③改变钩码个数或更换不同动滑轮,进行多次实验,并记录数据.
实验数据:
表一 定滑轮
实验次数 定滑轮重力/N 钩码重力/N 弹簧测力计示数F/N 钩码上升高度h/m 绳子自由端移动距离h/m 拉力方向 物体移动方向
1 0.4 2 2.05 0.3 0.3 向下 向上
2 0.4 3 3.1 0.5 0.5 向下 向上
3 0.4 5 5.12 0.6 0.6 向下 向上
实验数据:
表二 动滑轮
实验次数 动滑轮重力/N 钩码重力/N 弹簧测力计示数F/N 钩码上升高度h/m 绳子自由端移动距离h/m 拉力方向 物体移动方向
1 0.4 2 1.21 0.3 0.6 向上 向上
2 0.4 3 1.72 0.5 1.0 向上 向上
3 0.4 5 2.71 0.6 1.2 向上 向上
实验结论:
结论一:使用定滑轮可以改变动力的方向,但不能省力,也不省距离.若不考虑绳子与滑轮之间的摩擦,作用在绳子自由端的拉力等于物体所受到的重力.
结论二:使用动滑轮提升物体时,省力,但费距离.拉力F略大于物体和动滑轮总重的一半.
理论分析:
转轴固定不动,相当于支点 O,拉力相当于动力,物体对绳子的拉力相当于阻力.
L1 = L2 F1 = F2 F2 = G物
F1 = G物
定滑轮相当于一个等臂杠杆,因此,不省力也不费力.
l2
l1
O
F2
F1
定滑轮的实质
理论分析
支点是 A 点还是 O 点
G · R = 2R · F
F =
GR
2R
=
1
2
G
动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆.因此能省一半力.
杠杆的支点在 O 点处
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
动滑轮的实质
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组.
结论:使用滑轮组既可以省力;又可以改变力的方向.
滑轮组
二
想一想:还有别的绕线方法吗?
这两种绕线方法有什么不同?
1.绳子的起点
2.拉力的方向
3.拉力的大小
4.移动的距离
利用两个定滑轮和两个动滑轮,可以怎样绕绳子呢?
F
F
讨论:这两种绕线方法有什么不同?
F
F
你发现了什么规律?
结 论:
n为承担物重的绳子段数.
1.轮轴
概念:
由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械.通常将大轮叫做轮,将小轮叫做轴.
实质:
轮轴实质是一个可连续转动的杠杆,支点在轮和轴的轴线上.
轮轴和斜面
三
常见的几种轮轴
井上的辘轳
从右边看过去,可画成下图:
动力臂大于阻力臂 —— 省力杠杆.
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
汽车的方向盘
从上边看下去,也可画成下图:
动力臂大于阻力臂——省力杠杆.
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
水龙头
从上边看下去,也可画成下图:
动力臂大于阻力臂——省力杠杆.
船舵
门的把手
螺丝刀
单车的踏板
其他轮轴
2.斜面
斜面是指与水平方向有一定倾角的面.
斜面是一种省力的简单机械,当需要将重物沿竖直方向向上提时,利用斜面比直接向上提要省力.
其他斜面
滑轮
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
轮轴与斜面
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