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第十章 机械与人
第2节 滑轮及其应用
提升物体用的是什么?
凹槽
小轮
轴
一、滑轮:边缘有凹槽,能绕轴转动的小轮。
原来测力计移动的方向向上,绳子通过一个滑轮后,测力计的方向改变,滑轮始终不移动位置。
1、定义:工作时,轴不随物体移动的滑轮。
二、定滑轮
5、定滑轮相当于一个等臂杠杆。
2、使用定滑轮不省力,不省距离;但可以改变力的方向。
3、同一根绳子上的力大小相等。
4、s绳 = h物;v绳 = v物
0
F
G物
L1
L2
定滑轮相当于等臂杠杆
如图,物体重5N,则测力计读数为 N。
如图,物体上升了5m,则绳子自由端下降了 m。
6、水平定滑轮(与重力无关)
绳子自由端拉力大小等于物体受到的摩擦力大小
绳子自由端移动距离等于物体移动的距离
1、定义:工作时,轴随物体移动的滑轮。
三、动滑轮
3、动滑轮相当于一个省力杠杆(省一半的力)
2、使用动滑轮省一半力,费一倍距离;不改变力的方向。
F
L1
L2
0
动滑轮相当于省力杠杆
h
S
=2h
4、s绳 =2 h物
v绳 =2 v物
如图,不考虑动滑轮重,物体重5N,则测力计读数为 N。
如图,物体上升了5m,则绳子自由端下降了 m。
6、水平动滑轮
(与重力无关)
5、水平动滑轮(与重力无关)
绳子自由端拉力大小等于物体受到的摩擦力大小的一半。
绳子自由端移动距离等于物体移动距离的两倍。
F1 __ F2 __F3
假设甲、乙、丙中物体受到的摩擦力都为10N,则甲乙丙中的拉力分别为多少?
假设甲、乙、丙中物体移动的距离都为10m,则甲乙丙中的绳子自由端移动的距离分别为多少?
定滑轮改变方向
动滑轮省力
动定结合
四、滑轮组:由定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。
1、滑轮组既可以省力、也可以改变力的方向。
2、研究滑轮组中力的关系:对动滑轮受力分析。
F;s
G;h
S = 2 h
S = 3 h
V绳 = 2V物
V绳 = 3V物
不考虑动滑轮重
G ;h
F;s
F;s
G;h
F= G
2
1
F= G
3
1
S = 2 h
S = 3 h
V绳 = 2V物
V绳 = 3V物
考虑动滑轮重
G ;h
F;s
F;s
G;h
F= (G+G动)
2
1
F= (G+G动)
3
1
n:动滑轮上方承受力的绳子段数
=
1
n
F
G总
S绳 = nh物
h物:物体上升高度
S绳:绳自由端移动的距离
2、竖直滑轮组特点
V绳 = nV物
F
G动
G
3、n的判断方法:直接与动滑轮相连的绳子段数
G
G
若每个滑轮重30 N,结果如何?
G =
h =
F=100 N
s=10 m
F=
s=
G=100 N
h=10 m
若每个滑轮重30 N,结果如何?
F=100 N
s=
G =
h=10 m
F
s=
物体以0.2 m/s的速度匀速上升10 s 的时间
4、水平滑轮组特点
3F=f;
S绳=3 S物;
S绳
S物
f
v绳=3 v物
v物
v绳
若每个滑轮重30 N,结果如何?
F=20 N
S物=10 m
F=
S绳=
n = 5
n = 4
n = 2
n = 3
F
F
F
F
五、滑轮组的绕线
1、奇动偶定
n为奇数,从动滑轮开始
n为偶数,从定滑轮开始
要求n为奇数
请您帮忙。
救命!
啊?你怎么上来了!
好的,唉.......
2、人能给绳子的最大拉力为人的重力。
练习:人在地面上拉,物体重1000N,不计轮重,绳子能承受的最大拉力为400N,请画出绕法?
练习: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?
F
例: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
例:如图所示,物体A的质量为50kg,当力F为100N时,物体A恰能匀速前进,若物体A前进0.5m所用的时间为10s (不计绳和滑轮重,g取10N/kg)。
求:(1)物体A受到的重力;
(2)物体A受到的摩擦力;
(3)绳子自由端移动的距离;
(4)绳子自由端移动的速度。
500N
200N
1m
0.1m
例:如图,利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。则:
(1)不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时,提升的物重分别是:G甲= N,G乙= N,G丙= N。
50
100
150
例:如图,利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。则:
(2)动滑轮重3N,不计绳与滑轮之间的摩擦,提升的物重分别是:G甲= N,G乙= N,G丙= N。
50
97
147
例:如图,利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。则:
(3)当物体被提升2m时,绳子自由端移动的距离分别是:s甲= m,s乙= m,s丙= m。
2
4
6
例:如图,利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。则:
(4)如果物体被提升的速度都是0.2m/s时,绳子自由端移动的速度分别是:v甲= m/s,v乙= m/s,v丙= m/s。
0.2
0.4
0.6
例:如图所示,滑轮重力和摩擦均不计,物体重均为100N,与水平面间的摩擦力都是30N,作用于各绳端的拉力分别为F1、F2、F3,要使物体做匀速直线运动,则下列说法中正确的是( )。
F1=100N、F2=50N、F3=200N
B. F1=30N、F2=60N、F3=15N
C. F1=100N、F2=50N、F3=50N
D. F1=30N、F2=15N、F3=60N
D
例:一名工人用如图所示的滑轮组提起500 N的重物,动滑轮重10 N,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力为______N,绳子自由端移动的距离为6 m,则重物上升了______m。
170
2