12.2 滑轮 课件(共34张PPT)-2022-2023学年人教版物理八年级下册

(共34张PPT)
第十二章 简单机械
第二节 滑轮
初中物理八下（人教版）
第1课时　定滑轮与动滑轮
学
习
目
标
认识定滑轮和动滑轮
掌握定滑轮和动滑轮的特点
了解滑轮
掌握滑轮组的绕线方法和特点
课程导入
同学们知道国旗是靠什么工具升到旗杆顶上的吗？
国旗升到旗杆顶上是依靠旗杆上的滑轮。
滑轮也是一种简单机械，它在日常生活中的应用非常广泛。
一、滑轮
　滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
凹槽
轴
小轮
这些都是滑轮，请你观察它们的结构。
下面两个滑轮在使用上有什么不同呢
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。
想想议议
定滑轮
动滑轮
轮轴固定不动
轮轴随物体移动
想想议议
使用定滑轮、动滑轮过程中各有什么特点呢？
思考：使用定滑轮时，有什么特点？
提出问题：
（1）拉力的方向是否相同？
（2）使用定滑轮是否省力（或更费力）？
（3）使用定滑轮是否省了距离（或需要移动更大的距离）？
实验探究：使用定滑轮的特点
实验器材：
定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
实验步骤：
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力。
②使用定滑轮缓缓提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向。
③竖直拉升、斜着拉升，改变拉力的方向,观察拉力大小。
④改变钩码的重力，重复上述实验。
①拉力与重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。
②拉力的方向：可以改变。
③拉力（自由端）移动距离S绳与钩码上升高度h物的关系： 相等。
钩码重 G/N 钩码移动 方向 钩码移动 距离h/m 拉力 F/N 拉力 方向 拉力移动
距离s/m
1.5 竖直向上 0.3 1.5 竖直向下 0.3
1.5 竖直向上 0.3 1.5 斜向下 0.3
1.0 竖直向上 0.4 1.0 竖直向下 0.4
实验数据
实验分析
定滑轮的特点:
不省力，不省距离，但可以改变力的方向。
定滑轮的实质：相当于一个能够连续转动的等臂杠杆。
定滑轮的实质
如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。
由杠杆平衡的条件：F1l1=F2l2
即Fl1=Gl2
力臂始终相等，则力相等
通过理论分析可知，定滑轮实质上是一个等臂杠杆，所以不省力。
思考：什么情景下会使用动滑轮；使用时有什么特点？
思考：使用动滑轮时，有什么特点？
提出问题：
（1）拉力的方向是否相同？
（2）使用动滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用动滑轮是否省了距离（或需要移动更大的距离）？
实验探究：使用动滑轮的特点。
实验器材
动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
注意：
用力缓慢拉动弹簧测力计竖直向上匀速运动。
动滑轮
实验步骤
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G；
②竖直向上匀速拉动弹簧测力计，记录弹簧测力计的示数，重物移动的距离s和拉力作用点移动的距离。
③将测量结果填入表格。改变钩码的个数，重复上述实验过程。
注意事项：单独使用动滑轮时，拉力的方向为竖直向上即物体运动的方向与拉力的方向朝向一致。实验中应选用质量较小的动滑轮
①拉力与重力的关系：F＜G，即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的重力及摩擦力时，则拉力：F=G/2。
②拉力的方向：不能改变。③拉力（绳末端）移动距离S与钩码上升高度h的关系： S=2h。
物重 G/N 物体移动 方向 物体移动 距离h/m 拉力 F/N 拉力 方向 拉力移动
距离s/m
2 竖直向上 0.3 1.1 竖直向上 0.6
2 竖直向上 0.3 1.2 竖直向上 0.6
1.0 竖直向上 0.2 0.6 竖直向上 0.4
实验数据
实验分析
使用动滑轮的特点：
能省力，但要费距离，且不能改变动力的方向。
支点在绳和轮相切的O处;拉力F1是动力,重物的拉力是阻力F2；动力臂L1是轮直径、动力臂L2是轮半径。
根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2
l1＝ 2l2　； F1＝F2 ＝ G
1
2
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h：S=2h
动滑轮的实质
动滑轮的实质：相当于一个动力臂等于阻力臂2倍的杠杆。
（不计摩擦和动滑轮重）
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
动滑轮两种常见情况的等量关系
（设物体做匀速运动，考虑滑轮自重，忽略摩擦）
F
F
G动
2F＝（ G物 + G 动）
即 F
同一根绳子上的拉力大小相等
G物
G动
G物
G物
F=2G物+G轮
机械名称 定 义 实 质 特 点
定滑轮 滑轮轴 固定不动 等臂杠杆 不能省力，
能改变力的方向
动滑轮 滑轮可以和重物一起动 动力臂是阻力臂 二倍的杠杆 能省力，不能改变力的方向
定滑轮和动滑轮的区别
F2
F1
F3
三、滑轮组
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
使用滑轮组既可以省力； 又可以改变力的方向。
如何既能省力，又能改变方向
想一想：还有别的绕线方法吗？
三、滑轮组：
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
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
图甲中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s=3h。
分析动滑轮受力可知，四个力平衡：F1+F2+F=G物
同一根绳子上的力相等：F1=F2=F
3F=G物
①分析判断滑轮组的省力与费距离的情况
F2
F1
G物
结论：使用滑轮组省了力，但是费距离。
n=3
S=3h
F2
F1
G物
②分析判断滑轮组的省力与费距离的情况
图乙中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重。物体受F1和F2两个力，用这个滑轮组提起重物，只要用物重1/2的力，就可以提起重物。
图乙中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，所以拉力移动的距离为2h。
n=2
S=2h
实验结论：使用滑轮组省了力，但是费距离。
利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？
试一试
F
F
讨论：这两种绕线方法有什么不同？
议一议
1．绳子的起点
2．拉力的方向
3．拉力的大小
4．移动的距离
绕绳方法：由内而外，一上一下
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 =G物
同一根绳子
上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F
4F=G物
同一根绳子
上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F5= F
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 + F5=G物
s=4h
s=5h
5F=G物
两个滑轮组的省力费距离情况比较（不计动滑轮重和摩擦）
F
F
G
G
同学们发现了什么规律？
F
F
你发现了什么规律？
结论：
n为承担物重的绳子段数。
讨 论
讨论：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
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
练一练
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
练一练
物体能被提起吗？
动滑轮对物体的拉力？
地面对物体的支持力？
物体对地面的压力？
F=10 N
G动=5 N
G=50 N
练一练
课堂训练
1.如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A.省力，不改变施力方向
B.不省力，改变施力方向
C.既省力，也改变施力方向
D.既不省力也不改变施力方向
A
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
乙
F2
甲
F1
丙
F3
3. 用如图所示的滑轮将重3 N的物体A匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A. 拉力F=1.5 N
B. 拉力F=2 N
C. 绳子向上移动的距离为10 cm
D. 绳子向上移动的距离为5 cm
B
谢谢