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第十一章 机械与功
2. 滑轮
教科版物理八年级下册
学习目标
1.认识定滑轮和动滑轮,了解滑轮组。
2.知道简单机械在日常生活和生产中的一些应用。
3.通过观察与实验,了解定滑轮和动滑轮的结构。
4.通过探究,了解定滑轮和动滑轮的特点以及做功问题。
你知道这是什么吗?
窗帘轨道上的滑轮
起重机
导入新知
1
知识点
定滑轮和动滑轮
滑轮的构成
轴
框
轮
滑轮
滑轮:周边有槽,绕轴转动的圆轮。
定义
合作探究
将绳子从滑轮的槽中穿过
滑轮在使用时,根据轴的位置是否移动,又分为定
滑轮和动滑轮两种。
使用时,轴固定不动,叫定滑轮。
实验:研究使用定滑轮提升物体时,分别在用
力大小、方向以及移动距离方面的特点。
先用弹簧测力计直接测出每一个钩码重,再按图那样拉
弹簧测力计,比较每次拉力和钩码重力的大小关系。
使用定滑轮有什么好处?
定滑轮的特点:使用
定滑轮不省力,也不
省距离,但可以改变
拉力的方向。
F1
F2
O
l1=l2,F1=F2
l1
l2
活动:定滑轮的实质
滑轮属于杠杆类机械,由杠
杆平衡原理分析滑轮实质。
1.支点在轴心O处。
2.动力臂l1等于阻力臂l2。
(1)定滑轮实际上就是等臂
杠杆。
(2)不计摩擦时,拉力大小等
于重物的重力大小。(F=G)
(3)拉力的方向与重物移动的方向相反。
结论:使用定滑轮不省力,但可以改变施力的方向。
l1
l2
.O
F
G
F
F
s=h
h
物体上升h米绳子自由端下降h米
使用定滑轮不省力也不费力,但可以改变力的方向。
s=h,F=G。
使用时,轴和重物一起移动,叫动滑轮。
实验:研究使用动滑轮提升物体时,分别在用力
大小、方向以及移动距
离方面的特点。
动滑轮的实质
O
·
L1
L2
L1 =2L2,F1 = F2 /2
F1
F2
A:支点在边缘O处。
B:动力臂l1为阻力臂l2的2倍。
动力F为阻力G的1/2倍,F=G/2。
1. 动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆。
2. 在上述情况下,动力是阻力的1/2, 即
F=G/2。
3. 拉力的方向与重物的移动方向相同。
结论:使用动滑轮可以省力,但不能改变施力的方向。
F
G
动滑轮
l2
l1
O
h
s=2h
物体上升h米绳子自由端上升2h米
使用动滑轮可以省一半的力,但费一倍的距离,
不改变力的方向。S=2h,F=G/2。
动滑轮在使用时,相当于一个动力臂二倍于阻力
臂的省力杠杆。因此拉力与物重的关系是:
F=(G物+G滑轮) /2
动滑轮特点:
【例1】如图所示的是滑轮的两种用法,以下说法中正确的是( )
A.甲是动滑轮,使用时不能省力
B.乙是动滑轮,使用时可以省力
C.甲是定滑轮,使用时可以省力
D.乙是动滑轮,使用时不能省力
B
【导引】
在拉动物体的过程中,甲的位置始终不变,甲属于定
滑轮;乙滑轮随着物体一起运动,乙属于动滑轮。
识别定滑轮与动滑轮,用概念辨析法。分析技巧是:
抓住两种滑轮定义中的“不动”与“动”来判断。
新知小结
1
下列各图中利用了动滑轮的是( )
D
巩固新知
2
【中考·盐城】学校旗杆顶端装有定滑轮,这样
做( )
A.既省力,也改变施力的方向
B.省力,但不改变施力的方向
C.不省力,但改变施力的方向
D.既不省力,也不改变施力的方向
C
2
知识点
滑轮组
定滑轮虽然能改变力的方向,使我们
工作方便,但不能省力;
而动滑轮虽然能省一半力,但不能改
变力的方向,使用时经常感觉不便。
于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起
来使用,把它们各自的优点结合起来,
这样就组成了滑轮组。
合作探究
滑轮组
把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组,讨论一
下,你能设计出几种组合方式?
F
G
F
G
G
F
F
G
F
G
G
F
2段绳子承担F=(1/2)G
不计动滑轮重
2段绳子承担F=(1/2)G
3段绳子承担F=(1/3)G
F
G
F
G
G
F
承担物体重力的绳子段数:与动滑轮接触的绳
子的段数
实验结论
拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子段数n有关。动
滑轮被几段绳子吊起,所用力就是物重的几分之
一即F= G或F= (G+G动),S=nh。
滑轮组的设计
(1)滑轮组绕出绳子的股数:n个滑轮可以绕出n
股绳子,也可以绕出n+1股绳子。
(2)绕绳子采用奇动偶定的方法,由里向外或由
外向里。
F
F
G
G
F= G n=2
例如:
F= G n=3
知识拓展:用滑轮组水平拉物体前进
实验表明,使用滑轮组拉重物时,若动滑轮重和摩
擦不计,动滑轮被几股绳子拉住,所用的力就是物
体与接触面摩擦力的几分之一。即F= f。
F
.
f
N
G
T
如图所示,拉力F的大小等于____。
F= f
【例2】如图所示,物体做匀速直线运动,拉力F=
60 N,则物体受到的摩擦力是( )
A.60 N B.120 N C.20 N D.180 N
D
【导引】
该滑轮组是用来水平移动物体的,克服的是物体和地
面间的摩擦力,由图可知拉动滑轮的绳子股数是3股,
根据滑轮组的省力情况即可求出摩擦力。所以绳子末
端的拉力F= f,物体和地面之间的摩擦力f=nF=
3×60 N=180 N。
判断滑轮组用来克服物重(或摩擦力)绳子的段数,可
采用隔离法,即将动滑轮与定滑轮隔离开,看与动滑
轮相连的绳子有几段,则n就等于多少。
新知小结
1
关于滑轮组,下列说法较全面的是( )
A.一定省力,且能改变力的方向
B.一定省力,但不能改变力的方向
C.有时能省力,又能改变力的方向,有时可以省力,但不能改变力的方向
D.肯定可以改变力的方向,省力与否要具体分析
C
巩固新知
2
【中考·庆阳】用图示的滑轮或滑轮组,将同一物体匀速提高h,滑轮重和摩擦不计,最省力的是( )
A B C D
D
1
知识小结
定滑轮
动滑轮
滑轮
滑轮组
归纳新知
1. 滑轮组中,关于承担阻力的绳子股数n:
(1)若绳子末端是绕过定滑轮后出来的,它只改变力
的方向而不承担阻力;
(2)若绳子末端是绕过动滑轮后出来的,它承担阻力
——与动滑轮相连的绳子都承担阻力。
2. 滑轮组绕线规律:当承担阻力的绳子的股数n为奇
数时,绳子的起始端固定在动滑轮上;当承担阻
力的绳子的股数n为偶数时,绳子的起始端固定在
定滑轮上;概括为“奇动偶定”。
【中考·桂林】小明利用如图所示的简单机械移动物体A时,沿不同方向分别用F1、F2、F3的力以不同速度匀速拉动物体时,忽略绳子与滑轮之间的摩擦,下列说法中正确的是( )
A.F1=F2<F3 B.F1<F2<F3
C.F1>F2>F3 D.F1=F2=F3
2
易错小结
易错点:不理解定滑轮的实质
D
使用动滑轮可以_______,但不能______________;使用定滑轮不能______,但可以______________。
1
省力
改变力的方向
省力
改变力的方向
课堂练习
如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3勾速拉起钩码,实验表明下列说法哪个是正确的?( )
A. F1较大 B. F2较大
C. F3较大 D.三个力一样大
2
D
某人使用一个动滑轮,用100 N的力把一桶水匀速提高0.5 m,绳端向上移动的距离是多少?
3
解:动滑轮由2段绳子承担物重,
故s=2h=2×0.5 m=1 m。
【中考·济宁】小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200 N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为______N;实际测量A端的拉力为110 N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为______N。
4
100
20
【中考·河南】如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船的力需要很大,则应选用______(填“甲”或“乙”) 方案,因为采用这种方案可以_______。(不计机械的自重及摩擦)
5
甲
省力
如图所示,建筑工人用滑轮组提升重为240 N的泥桶,不计滑轮重、滑轮与轴之间的摩擦及绳重。若工人将绳子匀速向上拉6 m,则泥
桶上升_______m,手拉绳子的力为
________N。
6
2
80
如图所示,用一根结实的绳子在两根光滑的木棒上绕几圈,一小朋友用力一拉,两个大力士竟撞在一起了。这幅漫画中小朋友所用的简单机械可以看成________,两个大力士撞在一起说明了_________________。
7
滑轮组
滑轮组能够省力
1.【中考 盐城】如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物,这样做( )
A.省力,不改变施力的方向
B.不省力,改变施力的方向
C.既省力,也改变施力的方向
D.既不省力,也不改变施力的方向
A
课后练习
2.【中考 邵阳】某校操场上正在举行升旗仪式,同学们看着国旗冉冉升起,暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中,下列说法不正确的是( )
A.以地面为参照物,国旗是运动的
B.国旗由静止到运动是由于受到了力的作用
C.旗杆上端的滑轮是一个定滑轮
D.地面相对于国旗是静止的
【点拨】国旗向上运动,相对于地面位置不断变化,是运动的,故A正确;国旗由静止到运动,是因为受到拉力的作用,故B正确;旗杆上的滑轮是定滑轮,能改变力的方向,故C正确;地面相对于国旗的位置不断变化,是运动的,故D错误。
【答案】D
3.【中考 河南】如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船的力需要很大,则应选用______(填“甲”或“乙”)方案,因为采用这种方案可以______________。(不计机械的自重及摩擦)
甲
省力
4.关于滑轮组,下列说法较全面的是( )
A.一定省力,且能改变力的方向
B.一定省力,但不能改变力的方向
C.有时能省力,又能改变力的方向;有时可以省力,但不能改变力的方向
D.肯定可以改变力的方向,省力与否要具体分析
C
5.【中考·广元】用如图所示的工具提升相同重物G,不计摩擦,不计绳、滑轮和杠杆重,最省力的是( )
B
6.【中考 台州】小柯用图中装置提升重为400 N的物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是( )
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1 m,物体也上升1 m
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200 N
D.使用该装置不能省力,但能改变力的方向
【点拨】由图可知,该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成,故A错误;使用动滑轮时,物体上升1 m,绳子的自由端会通过2 m,故B错误;不计摩擦和滑轮自重,使用动滑轮能省一半的力,物体的重力为400 N,则拉力为200 N,故C正确;使用动滑轮能省力,使用定滑轮能改变力的方向,故D错误。
【答案】C
7.【中考 天津】利用图中的滑轮组匀速提升900 N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为______N。
【点拨】滑轮组有3段绳子承担物重,不计滑轮自重、绳重及摩擦时,拉力为物重的三分之一,即300 N。
【答案】300
8.【中考·桂林】小明利用如图所示的简单机械移动物体A时,沿不同方向分别用F1、F2、F3的力以不同速度匀速拉动物体A时,忽略绳子与滑轮之间的摩擦,下列说法中正确的是( )
A.F1=F2<F3 B.F1<F2<F3
C.F1>F2>F3 D.F1=F2=F3
【点拨】使用定滑轮不省力。
【答案】D
9.【中考·天水】如图所示,用滑轮组沿水平地面拉动物体A,请画出最省力的绕绳方法。
【点拨】若要最省力,则绳子的起始端应系在动滑轮的钩子上。
解:如图所示。
10.【中考 威海】如图所示,用滑轮组提升物体,已知滑轮质量均为2 kg,物体重100 N,绳子能承受的最大拉力为50 N,请画出绳子的正确绕法,并在
绳的末端标出力的方向。(不考虑绳重及摩
擦,g取10 N/kg)
解:如图所示。
11.【中考 郴州】利用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物,动滑轮重为10 N(不计绳重与摩擦),
则拉力F的大小为( )
A.70 N B.100 N
C.105 N D.110 N
【答案】C
12.【中考·自贡】如图所示,物体A、B的重分别为20 N、10 N,滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动,若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则( )
A.F=20 N B.F=10 N
C.F=5 N D.F=30 N
【答案】B
13.【中考·宁波】如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙,若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则F甲与F乙的大小
关系是( )
A.F甲<F乙 B.F甲=F乙
C.F甲>F乙 D.无法比较
【答案】C
14.某人到健身房进行健身活动,用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉功能。使用时,若绳A处固定不动,手在B处用力FB拉绳,使重物G匀速上升;若绳B处固定不动,腿在A处用力FA拉绳,使重物G匀速上升。下列说法正确的是( )
A.FA<FB B.FA>FB
C.FA=FB D.条件不足,无法确定
【方法规律】用画受力示意图法分析解答。FA通过一根绳子直接作用在重物上,则FA=G。手在B处用力FB拉绳时(绳重、动滑轮重及摩擦均忽
略不计),动滑轮受力示意图如图所示,
可见FB=2G。
【答案】A
15.【中考·郴州】如图所示,不计滑轮自重及绳子与滑轮之间的摩擦,三个弹簧测力计拉力FA、FB、FC,三者的关系正确的是( )
A.FA:FB:FC=3:2:1
B.FA:FB:FC=1:2:3
C.FA:FB:FC=6:3:2
D.FA:FB:FC=2:3:6
【点拨】如图所示,设每段绳子承担F的力,FC承担3段绳子的拉力,FC=3F;FB承担2段绳子的拉力,FB=2F;FA承担一段绳子的拉力,FA=F。故FA:FB:FC=F:2F:3F=1:2:3。
【答案】B
16.【中考 大庆】如图所示,滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2 m/s,拉绳的力F是9 N,由此可知( )
A.物重是27 N,物体的速度是0.4 m/s
B.物重是18 N,物体的速度是0.6 m/s
C.物体受到的摩擦力是27 N,物体的速度是0.4 m/s
D.物体受到的摩擦力是18 N,物体的速度是0.6 m/s
【答案】C
再见