10.2 滑轮及其应用（课件）(共60张PPT) -2023-2024学年八年级物理下册同步精品课堂（沪科版）

10.2 滑轮及其应用
第10章 机械与人
教师
xxx
沪科版 八年级下册
滑轮
动滑轮
滑轮组
01
03
02
04
CONTANTS
目 录
定滑轮
04
05
其他简单机械
情景引入
引入

请同学们欣赏一幅漫画
胖子与瘦子在提米的过程中，使用了什么工具，为什么会出现这种情况？
啊？你怎么上来了？
请您帮忙抓住，我到楼上接袋子。
好的
不行，救命！
旗杆顶部上的滑轮
除了杠杆之外，滑轮也是一种常见的简单机械，它在日常生活中的应用非常广泛。
大家在生活中见过滑轮吗？使用滑轮有什么特点呢？
健身房器材上的滑轮
起重机上的滑轮
滑轮
01
认识滑轮
滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的小轮。
轴
轮
槽
滑轮分为：定滑轮、动滑轮
定滑轮
02
定滑轮
国旗上升时，旗杆顶端的滑轮轴不随物体一起移动。
旗杆顶端的滑轮
定滑轮
使用时，轴固定不动(滑轮不随物体移动)的滑轮，叫定滑轮。
定滑轮
提出问题
1.使用定滑轮时，有什么特点？
2.使用定滑轮是否省力（或更费力）？
3.使用定滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
探究定滑轮的特点
实验器材
铁架台、定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
设计实验
如图所示，把定滑轮固定在铁架台上，钩码挂在细线的一端；弹簧测力计挂在细线的另一端，用力缓慢拉动弹簧测力计向下匀速运动。
记录拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离及拉力的方向。
G
拉力F
物重G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/cm
拉力F/N
拉力
方向
拉力移动
距离S/cm
进行实验
G
（1）用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
（2）使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h物、拉力移动的距离s绳及拉力的方向。
h物
F
s绳
进行实验
(3)改变拉力的方向：
F1
F2
F3
(4)改变钩码的重力，重复上述实验。
分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、 F3、的大小。把实验数据记入表格中。
分析论证
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（绳末端）移动距离S绳与钩码上升高度h物的关系：S绳=h物
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
实验结论
使用定滑轮不省力； 不省距离，可以改变力的方向。
可以改变力的方向是指：
拉力的方向与物体运动方向相反（或不同）。
物体运动方向
拉力方向
定滑轮的实质
F1=2N
h物
S绳
S绳＝h物
F2=2N
1.定滑轮既不省力也不省距离
2.可以改变用力的方向
F
G物
0
L1＝L2
L1
L2
F＝G物
定滑轮实质上是个等臂杠杆
例题1. 用定滑轮匀速提升重物，所用拉力的方向如图所示，
不计摩擦，比较拉力F1、F2、F3的大小（ ）
?A. F1>F2>F3　　 B. F1=F2=F3
C. F1F3>F1
B
例题2.在旗杆顶端安装小轮，其主要目的是为了（　　）
A．改变力的方向 　　B．省力
C．省距离 　　　　　D．省功
A
动滑轮
03
动滑轮：工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。
动滑轮
使用动滑轮时，有什么特点？
使用动滑轮是否省力（或费力）？
使用动滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
起重机的动滑轮
用动滑轮拉船
探究动滑轮的特点
【实验器材】
实验需要测量的物理量如下表格
铁架台、动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
物重G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/cm
拉力F/N
拉力
方向
拉力移动
距离S/cm
【实验装置】
如图所示，把绳子一端固定在铁架台上，另一端通过动滑轮挂在测力计的挂钩上；钩码挂在动滑轮的轴上，用力缓慢拉动弹簧测力计竖直向上匀速运动。
【数据表格】
（1）用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
（2）使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。
【实验步骤】
F
（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。
h
s
G
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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】
（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绳=2h物。
【分析数据，归纳结论】
使用动滑轮可以省力， 但不改变力的方向，且费距离。
拉力（绳末端）移动距离S是物体上升高度h的2倍：S拉=2h物。
【结论】
F1
F2
动滑轮的实质
l1
l2
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
动滑轮相当于一根杠杆，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、阻力臂l2是轮半径。
根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2
l1＝2l2　 F1＝ F2＝ G
（不计摩擦和动滑轮重）
1
2
1
2
O.
用平衡力的知识研究动滑轮的特点
在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。
2F＝G ，F=12????。
?
若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足：
2F＝（ G + G 动）， F=12=（????+????动）
?
F
F
G
G动
例题 3. 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
例题 4. 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
例题5.在下图中，物体 A 重为 G，在拉力 F 的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到的摩擦力为 f，则人对绳的拉力 F 的大小等于(　　)
A. 0.5G
B. 2G
C. 0.5f
D. 2f
C
滑轮组
04
定滑轮能改变拉力的方向,动滑轮能省力. 把两者结合在一起，小孩能在地面上把这袋东西拉上去。
1.滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。
由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合?这样的组合各有什么特点？
讨论交流
2.滑轮的组合
n:承担重的绳子段数.
S:绳子末端移动的距离.
在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时:
使用滑轮组省了力，但是费距离。
n=2
S=2h
n=3
S=3h
3.使用滑轮组的特点：
（1）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，所用的力就是物重的几分之一即:
（2）拉力 F(绳子自由端)移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即: s = nh.
F= （G + G动）
1
n
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：
F =
1
n
G
不计动滑轮重、绳重和摩擦：
(3)绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：
V绳=n.V物
4.滑轮组的组装
用n= — 或 n= — 来求，当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。
G
F
s
h
（1）确定绳子的段数
（2）滑轮组的绕绳方法
当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；
当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上；
概括为“奇动偶定”。
G = ______
h = ______
F=100 N
s=3m
F=_____
s=_____
G=100 N
h=1 m
F=100 N
s=______
G = ____
h=1.5 m
F
v= ____
物体以0.2 m/s的
速度匀速上升
300N
1m
300N
4.5m
2m
50N
例题6 用如图所示的滑轮组提高物体，根据已知条件，请填写空白处（不计绳重、摩擦及动滑轮自重 ）。
0.8m/s
例题7 楼下有一箱重力为300牛的货物，要将它用滑轮组提到二楼（每层楼高为3米），若想最省力，应该如何绕线？计算出力的大小、人拉绳子的长度。 （不计绳重、摩擦及动滑轮自重 ）
绕线方法见图。
动滑轮上的绳子股数有3段，所以拉力的大小为：
F=1????????=100N
人拉绳子的长度:
s=nh=3m × 3=9m
?
其他简单机械
05
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面、螺旋等。
1.轮轴
(1)轮轴：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。
轮轴
各种轮轴
(2)轮轴的实质：
轮轴实质可看做是一个可以连续转动的杠杆
如图所示：轮轴作为杠杆的支点在轴心0，轮半径R是动力臂，轴半径r阻力臂.
(3)轮轴的原理：
根据杠杆的平衡条件：F1· R = F2 · r
当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
由F2=G
得：F1· R = G · r
当动力作用在轴上，轮轴又将起到什么作用？
因为： R >r
所以：F12.斜面
(1)斜面：是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。
(2)使用斜面可以省力。
通过斜面将一个大箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬到车厢省劲多了斜面可以省力。
徒手搬运
利用斜面搬运
(3)斜面的原理
根据功的原理,如果不计斜面和物体的摩擦： Gh=FL F=Gh/L
如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一。斜面是一种省力的机械。
如图所示：把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用大小为F的力推上去的过程中：
斜面的分析
盘山公路
斜面的分析
实验证明，沿斜面向上推重物所需的推力F小于物体所受的重力G。即利用斜面可以省力，当斜面高度h一定时，长度L不同的斜面所需要的推力F也不同；L越长，F越小，越省力。
螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看做是绕在圆柱上的斜面。
螺丝钉较容易被旋进木板,螺旋千斤顶能轻松把汽车顶起来,都是利用斜面的原理.除了省力,还可以将旋转运动与沿轴向运动进行互相转化。
螺杆
木螺丝
千斤顶
把三角形的纸片绕在铅笔上,你可以体会到斜面变形成为螺旋的过程
讨论交流
1.在旗杆顶端安装小轮，其主要目的是为了（　　）
A．改变力的方向 　　B．省力
C．省距离 　　　　　D．省功
A
课堂练习
2.图中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12N，乙重8N，不计绳重及一切摩擦，则甲受到地面的支持力为　 　N。
4
3．如图所示，我国古代护城河上安装使用的吊桥就是一个组合机械，定滑轮的作用是改变　 　，桥可看作一个杠杆，由图可知杠杆的支点是　 　（选填“A”、“B”或“C”）点，请分别画出人拉动吊桥瞬间绳子AB对桥的拉力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2，根据　 　 　，可以判断桥属于　 　（填“省力”，“等臂”成“费力”）杠杆。
力的方向
Ｃ
F1L1＝F2L2
省力
4.A、B两物体如图放置，A的重力是20N，B的重力是50N．物体B在弹簧测力计的拉动下水平向右做匀速直线运动。已知A、B之间的滑动摩擦力是4N，地面对B的滑动摩擦力是12N，不计弹簧测力计和绳子重力、忽略绳子和滑轮之间的摩擦，那么，绳子对物体A的拉力F2＝　 　N，弹簧测力计的示数F1＝　 　N。
4
20
5．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
6．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　）
A．G＝2.5牛 s＝0.1米
B．G＝2.5牛 s＝0.4米
C．G＝10 牛 s＝0.1米
D．G＝10牛 　s＝0.4米
Ｄ
7．用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（　　）
A．F1＝F2 　 B．F2＜F1＜2F2
C．F1＝2F2 　D．F1＞2F2
Ｄ
8．（如图所示，图1滑轮是 　　　滑轮（选填“动”或“定”）它是一个变形的　 　杠杆，使用它的好处是　 　。若不计滑轮的重力和摩擦，如果FA＝FB＝50牛，则GB＝　 　牛。若将重物A向上提升1米，则绳子自由端向上移动的距离为　 　米。FA做功　 　焦。
动
省力
省一半力
50
2
100
9.小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有　 　段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为　 　N。
2
150
10．利用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物，动滑轮重为10N（不计绳重与摩擦），则拉力F的大小为（　　）
A．70N B．100N
C．105N D．110N
C
11．如图所示，物体A、B的重分别为20N、10N，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体A在水平面上向右作匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左作匀速直线运动，则（　　）
A．F＝20N B．F＝10N
C．F＝5N D．F＝30N
Ｂ
12．为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
C
13．如图，用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力，在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度（不计绳重、轮重和一切摩擦），下列说法正确的是（　　）
A．拉力 F1小于拉力 F2
B．甲绳子自由端移动速度小于乙绳的
C．甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D．甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
Ｂ
滑
轮
及其应用
定滑轮
滑轮组
使用时，轴的位置固定不动的滑轮。
使用动滑轮时可以省一半的力，但是不能改变力的方向。
绕线方法：奇动偶定， 从里向外。
使用定滑轮时不能省力，但可以改变力的方向。
实质：等臂杠杆。
实质：省力杠杆。
定滑轮与动滑轮
定滑轮与动滑轮的组合叫做滑轮组。
滑轮组自由端拉力的大小。
动滑轮
使用时，轴的位置随被拉的物体一起运动的滑轮。
滑轮：中间有轴，周边有凹槽，并可以绕轴转动的轮子。
课堂小结
感谢观看