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第九章 机械和功
9.2 滑轮
01
02
03
04
学习目标
学习重难点
课程讲解
总结与课后作业
目 录
学习目标
1. 了解滑轮的基本概念、分类和特点;
2. 掌握滑轮组的工作原理及其应用;
3. 能够利用所学知识分析、解决与滑轮有关的问题。
学习重难点
1. 难点:理解滑轮组的力学原理,掌握不同类型滑轮组的计算方法;
2. 重点:掌握滑轮组中各个部件之间的相互作用关系,以及如何运用简单机械原理解决实际问题。
什么是杠杆?杠杆的五要素是什么?
在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
杠杆的五要素:支点O、动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。
什么是杠杆的平衡?杠杆的平衡条件是什么?
杠杆在动力和阻力的作用下静止时,就说杠杆平衡了,杠杆平衡的条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂。
课程导入
生活中的滑轮
新课讲授
用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圆轮叫做滑轮。
新课讲授
定滑轮
使用时,轴固定不动的滑轮叫作定滑轮。如图所示。
轴固定在旗杆上
新课讲授
动滑轮
使用时,轴跟物体一起运动的滑轮叫作动滑轮。如图所示。
新课讲授
思考:图中这两个滑轮有什么区别?
新课讲授
h:重物移动的距离
S:绳子自由端移动的距离
F :弹簧测力计示数即拉力
G物:重物所受的重力
v物:重物移动的速度
v绳:绳子自由端移动的速度
定滑轮和动滑轮的工作特点
新课讲授
定滑轮
按照图甲、乙所示的做法进行实验,比较两弹簧测力计示数的大小和拉力的方向.
甲
乙
F1
F2
新课讲授
实验 次数 操作 钩码移动 的距离h/m 拉力作用点移动的距离s/m 拉力 的方向 弹簧测力计示数F/N 钩码的
重力G/N
1 甲图
2 乙图
记录数据
新课讲授
实验 次数 操作 钩码移动 的距离h/m 拉力作用点移动的距离s/m 拉力 的方向 弹簧测力计示数F/N 钩码的
重力G/N
1 甲图 0.1 0.1 向上 2 2
2 乙图 0.1 0.1 向下 2 2
记录数据
新课讲授
使用定滑轮时,相当于一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点,动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。
G
F
G
F
O
新课讲授
G
F
G
F
O
拉力 F 与物重 G 的关系是:________
F = G
新课讲授
使用动滑轮时,同样可找出跟它相当的杠杆。如图所示,点 O 为杠杆的支点,滑轮的轴 A 为阻力的作用点。提升重物时,如果两边绳子平行,动力臂为阻力臂的两倍。
O
A
F
新课讲授
O
A
F
拉力 F 与物重 G 的关系是:________
F = G
1
2
新课讲授
O
L2
L1
定滑轮实质上是一个等臂杠杆,支点在轴心O处,动力臂等于阻力臂(L1=L2) 均为滑轮的半径.
F2
F1
定滑轮的实质:
F3
F4
新课讲授
动滑轮的实质:
O
L1
L2
动滑轮实质上是一个支点在边缘O处、动力臂为阻力臂2倍(L1=2L2)省力的杠杆.
F1
F2
若拉力不竖直,
动力臂将减小.
F1 L1 = F2L2
新课讲授
定滑轮可以改变力的方向,但不能省力。
动滑轮可以省力,但不能改变力的方向。
能否得到这样一种机械,它既可以省力,又可以改变力的方向呢?
新课讲授
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。
新课讲授
F
G
n=2
演示实验
把两个滑轮按照图中的方法进行绕绳,上面的滑轮是定滑轮,下面的滑轮是动滑轮,用弹簧测力计测量F的大小,与前面单独使用动滑轮和单独使用定滑轮时在力的大小、方向上面有什么不同?
新课讲授
F
G
思考讨论
除了前面的绕法外,你还可以怎样绕制滑轮组?
n=3
新课讲授
F=—G物
1
n
s=nh
v绳=n v物
滑轮组提升重物时,既可以省力又可以改变力的方向但是费距离。
不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下:
如果考虑动滑轮重的情况下:
F= —( G物+G滑)
滑轮组的工作特点
新课讲授
组装滑轮组时,要会确定绳头固定端,一般情况下,若承担重物的绳子段数n为奇数,固定端位于动滑轮的框架上,若n为偶数,固定端位于定滑轮的框架上,可用“奇动偶定”四个字帮助记忆.
新课讲授
1. 使用一个定滑轮将一重物提升2 m,则绳子自由端拉过的距离为 m;如果改用一个动滑轮来提升重物,且提升同样的高度,则绳子自由端拉过的距离为 m.
2
4
课后练习
2.如图所示,如果用250N的力将重物吊起,应该怎样连接滑轮组?请在图中画出绕绳的方法。(不计动滑轮重及摩擦)
因为 ,4为偶数,绳子固定端应固定在定滑轮上(奇动偶定),然后顺次缠绕。
课后练习
3.如图所示,动滑轮重40N,工人至少要用多大的力才能把重500N的货物匀速拉起?
课后练习
解:工人用的力
解析:从题图中看出有2段绳子连在动滑轮上,因此拉力
课后练习
归纳总结
1.工作时,轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮,定滑轮只能改变力的方向,不能省力;
2.工作时,轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮,动滑轮可以省一半的力,但不能改变力的方向;
3.使用滑轮组既可以省力;又可以改变力的方向。当动滑轮上的绳子段数为n,物体重力为G物,动滑轮重G动,自由端拉力为F,则有F=(G物+G动)/n(不计所有摩擦时),物体提升的高度为h,自由端通过的距离为s,则s=nh。
课后作业
完成随时随练中练习题P72
完成小组任务
总结本章知识点,并绘制思维导图
下节课再见!