11.2 滑轮 课件 (共28张PPT) 初中物理教科版八年级下册

(共28张PPT)
第十一章 机械与功
第2节 滑 轮
学习目标
1.能识别定滑轮和动滑轮；
2.通过实验，掌握定滑轮和动滑轮的特点；
3.知道滑轮组的使用及特点。
新知导入
建筑工地上的大吊车一次就能把几吨重的混凝土或器材吊到高空作业面上，你知道吊车是怎样把它们拉上去的吗？
吊车上的轮子就是滑轮。滑轮是一个周边有槽 , 并可以绕轴转动的轮子。使用时，滑轮的位置固定不变的叫做定滑轮；滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动的叫做动滑轮。吊车上有许多动滑轮和定滑轮。
我国很早就有使用滑轮的记载，如图说明我国古代矿山早已采用滑轮做起吊机械了。
汉代砖刻
定滑轮
一
新知学习
旗杆顶部滑轮 —— 定滑轮
定滑轮：轴固定不动
提出问题：
（1）使用定滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用定滑轮是否省了距离（或需要移动更大的距离）？
定滑轮
旗杆顶的定滑轮
进行实验：
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。
研究定滑轮的特点
实验
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
1. 5 竖直向上 0. 3 1. 6 竖直向下 0. 3
1. 5 竖直向上 0. 3 1. 4 斜向下 0. 3
1 竖直向上 0. 4 1. 1 竖直向下 0. 4
实验结论：
定滑轮的特点：
使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向。
（1）力的关系：F 与 G 一样大，不省力 。
（2）施力的方向：改变。
（3）绳端移动距离S与物体上升高度h的关系：相等。
研究定滑轮的特点
实验
定滑轮的实质
定滑轮实质上是等臂杠杆
支点在轴心O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；
两个力臂 L1、L2 都等于轮半径。
改变拉力方向，还是等臂杠杆，
所以使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h相等：S绳=h物
L1＝ L2　； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦）
根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2
l2
l1
O
F2
F1
动滑轮
二
吊车 —— 动滑轮
动滑轮：轴随物体一起运动
提出问题：
（1）使用动滑轮是否省力（或更费力）？
（2）用动滑轮提重物有什么优越性？通过实验探究。
动滑轮
电动起重机的动滑轮
① 用弹簧测力计直接测出钩码的重力；
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：
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。
研究动滑轮的特点
实验
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. 4 1. 1 竖直向下 0. 8
2 竖直向上 0. 3 1. 2 竖直向下 0. 6
1 竖直向上 0. 2 0. 6 竖直向下 0. 4
实验结论：
（1）使用动滑轮能省一半的力：F= G。但不能改变力的方向。
（2）绳端移动距离：S=2h
研究动滑轮的特点
实验
使用动滑轮的特点：
能省一半的力，但要多移动一倍的距离，且不能改变动力的方向。
动滑轮的实质
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。
动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆
根据杠杆的平衡条件：F1. L1=F2. L2
L1＝ 2L2　； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦和动滑轮重）
1
2
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h：
S绳=2h物
杠杆的支点在 O 点处
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
滑轮组
三
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？
n:表示承担重的绳子段数.
S:表示绳子末端移动的距离.
在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时:
绳子的固定点不同：甲固定在动滑轮的轴上，乙固定在定滑轮的轴上。
拉力的方向不同：甲作用在动滑轮上竖直向上，乙作用在定滑轮上竖直向下。
常见的几种绕线方法
用如图甲、乙所示的滑轮组分别提高重力相同的物体，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力多大？拉力移动的距离与物体升高的距离是什么关系？
甲
乙
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分析判断甲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分析判断乙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。
思考：利用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，可以怎样绕绳子呢？有几种方法？绕线方法有什么不同？
不同点
①绳子的起点（固定点）不同：甲固定在定滑轮的钩上；乙固定在动滑轮的钩上。
②拉力的方向不同：
甲中拉力的方向向下，乙中拉力的方向向上。
甲
乙
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
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
两个滑轮组的省力费距离情况比较（不计动滑轮重和摩擦）
G
G
同学们发现了什么规律？
在不计绳重，动滑轮重和摩擦，用一根绳子组装的滑轮组时，拉力F大小和绳子自由端移动的距离s与动滑轮相连的绳子段数n有关。
使用滑轮组的特点：
(1)使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，当不计动滑轮重、绳重及摩擦时，提起物体所用的力就是物重的几分之一，
即F＝G物(n为吊动滑轮和重物绳子段数)。
若考虑动滑轮重G动，不计绳重及摩擦时，则F＝(G物＋G动)。
(2)若物体升高距离h，则绳子自由端移动距离s＝nh。
(3)绳子自由端移动速度v绳与物体移动速度v物的关系式：v绳＝nv物。
滑轮组的组装
（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”。
（1）确定绳子的段数
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．同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和滑轮的摩擦力不计，则（　　）
A．手的拉力：F甲＝F乙
B．手的拉力：F甲＜F乙
C．手的拉力：F甲＞F乙
D．无法确定
C
甲
乙
当堂检测
2.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
F
G
3.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（ ）
C
A.70 N B.100 N
C.105 N D.110 N
课堂小结
滑轮
滑轮
中心有轴，边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
定滑轮：轴固定不动
不省力，不省距离
可以改变力的方向
动滑轮
省力，费距离
不改变力的方向
滑轮组
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组
绳子自由端的拉力
绳子自由端的距离