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第4节 简单机械
（第4课时）
浙教版 九年级上
教材解析
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
④知道常见的简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面等）的特点，并用它们解释一些生活实例。
区分定滑轮和动滑轮，能说出定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点；知道定滑轮、动滑轮的实质是杠杆。
创设情境
下面的这些工具有什么共同特点
都有可以转动的轮子。
这些轮子被称为滑轮，它也是简单机械的一种。
探究实践
滑轮的结构特点：周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。
1．观察滑轮，并指出它的结构特点。
活动
2．请用滑轮、细线、铁架台等设计两种方案，要求利用滑轮把钩码提升起来，在图3-45中画出实验装置示意图。
探究实践
3．利用设计的方案，组装好装置，提升钩码。
定滑轮
动滑轮
方案1：滑轮轴的位置固定不变。
方案2：滑轮轴的位置随物体一起移动。
滑轮的类型
滑 轮
滑轮轴的位置是否移动
定滑轮
动滑轮
活动
方案1 方案2
探究实践
1．如图3-46 甲所示，用弹簧测力计测出钩码的重G1。
2．如图3-46 乙所示，通过定滑轮用弹簧测力计匀速向下拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F1，并与钩码的重相比较。改变拉力的方向，如图3-46丙所示，观察弹簧测力计的读数是否发生变化？
在铁架台的竖杆上缠上白纸条，纸上等距离的画上四条红线，这样砝码升高的距离h和绳子自由端移动的距离s可以直接从中找出倍数关系或读出格数。
活动
G1
G1
G1
F1
F2
F3
探究实践
请在实验过程中填表，并分析表中内容，得出定滑轮的特点：
物重G（N） 拉力F 物体上升距离h(cm) 绳子自由端（拉力作用点）移动距离s（cm）
大小（N） 方向
①用定滑轮不省力也不费力。
F1=F2=F3=G1
s1=s2=s3=h
③不能省距离。
②能够改变力的作用方向。
探究实践
为什么定滑轮有这样的特点呢？
F
G
F
F
0
.
l1
l2
支点在轴心O处。
动力臂l1等于阻力臂l2
定滑轮实质就是等臂杠杆。
定滑轮的优点：
可以改变施力的方向，给人们工作提供方便。
升旗、帆船的帆、幕布
探究实践
活动
3．先用弹簧测力计测出钩码和滑轮的总重G2。如图3-46 丁所示，通过动滑轮用弹簧测力计匀速向上拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F2，并与钩码和滑轮的总重相比较。
请在实验过程中填表
物重G（N） 拉力F 物体上升距离h(cm) 绳子自由端（拉力作用点）移动距离s（cm）
大小（N） 方向
在铁架台的竖杆上缠上白纸条，纸上等距离的画上四条红线，这样砝码升高的距离h和绳子自由端移动的距离s可以直接从中找出倍数关系或读出格数。
探究实践
分析表中数据，得出动滑轮的特点：
物重G（N） 拉力F 物体上升距离h(cm) 绳子自由端（拉力作用点）移动距离s（cm）
大小（N） 方向
F2=1/2 G2
s=2h
①能省力一半。
2段绳子承担总重，砝码升高的距离h，每段通过距离h，绳子自由端移动的距离s=2h。
③费一倍的距离。
②不能改变力的方向。
探究实践
为什么动滑轮有这样的特点呢？
支点在边缘O处。
动力臂l1为阻力臂l2的2倍。
动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆。
动滑轮的优点：
可以省一半的力，但不能改变力的方向。
运货时省力。
F
G
l1
l2
O
.
探究实践
实际应用时，常常将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
请对动滑轮和被提升的物体看作一个整体进行受力分析。
F
F
G总
每段绳子承担的力相等，都为F,
F=1/2G总；
钩码上升的距离为h，承担总重的每段绳子通过的距离为h，绳子自由端通过的距离为s=2h。
滑轮组不但可以省力，而且可以改变力的方向。
使用滑轮组时，拉力的大小究竟跟什么因素有关呢？
探究实践
由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组的省力及移动距离的情况。
（1）绕成两段绳子承担重物，如图甲，由铁架台竖杆上的等距离红线格测定动力作用点（绳端）移动的距离 s和砝码升高的距离 h的关系。
结论：Ｆ＝Ｇ总／２，s ＝2 h
（2）绕成三段绳子承担重物，如图乙，分别用弹簧测力计拉动力的大小；由弹簧测力计竖直向上拉测动力的大小；两个距离仍由铁架台竖杆上的等距离红线格测定。
结论：Ｆ＝Ｇ总／３，s＝３h
活动
探究实践
1.用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重 G。
2.按如图甲所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数 F1。
3.按如图乙所示方式匀速拉动绳子，记录此
时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力
计的读数 F2。
表 3-2 记录表
实验 钩码和动滑轮的总重（牛） 承重绳
子股数 弹簧测力计的拉力（牛）
甲
乙
4股
5股
活动
探究实践
由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组的省力情况及移动距离的情况。
（1）有4段绳子承担总重时：
（2）5段绳子承担总重时：
Ｆ＝Ｇ总／4，s ＝4 h
Ｆ＝Ｇ总／5，s ＝5 h
探究实践
使用滑轮组的省力情况及移动距离的情况：
s ＝2 h
1
2
F= G总
1
3
F= G总
s ＝3h
s ＝4 h
1
4
F= G总
1
5
F= G总
s ＝5 h
2股绳子承担总重
3股绳子承担总重
4股绳子承担总重
5股绳子承担总重
有n股绳子承担总重时：
1
n
F= G总
s ＝n h
使用滑轮组时，拉力的大小跟承担总重的绳子股数有关。
探究实践
杠杆、滑轮等简单机械，有的省力、有的不省力，使用它们时，有的可以少移动距离，有的却要多移动距离。在使用简单机械时，你认为省力或费力、省距离或费距离，它们之间有什么关系？
思考与讨论
省力杠杆费距离。
费力杠杆省距离。
滑轮组省力费距离。
省力的机械费距离，
费力的机械省距离。
探究实践
[例题]缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300 牛，用它连接成如图3-49 所示的滑轮组，能否提升600 牛的重物？（已知动滑轮重20 牛，摩擦及绳的质量不计）
①判断承重的绳子股数n；
③求出绳子承受的总重G总；
解：重物和动滑轮的总重 G＝600牛＋20牛＝620牛。
因为总重是由 2 股绳子承担，所以，所用的拉力为：
所以不能用来提升 600 牛的重物。
答：该滑轮组不能用来提升 600 牛的重物。
F=G/2 = 620N/2 = 310牛
>300牛
解题思路：
④求出拉力F=G总/n
②明确s与h，s=nh；
探究实践
思考与讨论
F
.
f
N
G
T
若滑轮组水平拉水平地面上的物体，拉力大小又如何判断？s与h又如何判断？
有3段绳子来承担拉物体，每段绳子承担的力相等，都为F,
若不计绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦,
3F=f。
h
s
物体移动的距离为h ，绳子自由端通过的距离为s；
s=3h。
课堂小结
迁移应用
1．台风是一种破坏力很大的灾害性天气。某次台风把市民公园的一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起，工人们想到了下列图示的四种方案，每个人所需拉力最小的方案是（ ）
A B C D
B
2.要使图中的重物和动滑轮的总重由3段绳子承担，应当怎样绕制滑轮组？请画在图上。
迁移应用
3.某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重
及摩擦），则动滑轮重 N，5s内人拉绳子做的
功是 J。
4.如图所示，木箱重1000N，当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为600N，用滑轮组使木箱沿水平面以0.1m/s的速度匀速直线运动20s。若绳重、滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦均可忽略不计，
则水平拉力F= N，
拉力做功的功率为 W。
75
375
200
1200
板书设计
第4节 简单机械（第4课时）
滑轮组
省力：
方向：能改变
F=
G物+G动
n
动滑轮：轴动，省一半力，不能改变力的方向
定滑轮：轴不动，不省力，能改变力的方向
谢谢
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第4节 简单机械（第4课时）
考试这样考
题型一 定滑轮和动滑轮
角度1：判断滑轮的种类
1.图中利用了动滑轮的是 ( )
角度2：滑轮的作用
2.滑轮是生产中常用的工具。用如图所示的滑轮匀速提升重物相同高度，不计摩擦。下列说
法正确的是( )
A.a方向的拉力做功最小 B.b方向的拉力最小
C.c方向绳子自由端通过距离最大 D.三个方向的拉力都一样大
角度3：滑轮的实质
3.用动滑轮提起重物时，沿三个不同方向用力，如图所示．三个力的关系
是（ ）
A.F1>F2>F3 B.F1=F2=F3 C.F1F3>F2
题型二 滑轮组
角度1：竖直方向提升重物
4.如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重、绳重及摩擦,则最省力的是( )
角度2：水平方向上拉物体
5.用如图所示的滑轮组牵引小车沿水平地面匀速前进，图中 滑轮是定滑轮， 滑轮
是动滑轮。已知小车的重力G=15 N，拉力大小F=3 N，则小车与地面之间的摩擦力f=
N。若小车在拉力作用下前进了5 m,则绳子自由端移
动的距离为 m。(不计滑轮重、绳重及滑轮摩擦)
类型三 学科综合
6.如图所示，滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动。如果拉力F=3N，物体A的速度
v=0.2m/s，忽略滑轮重、绳重和轴摩擦。下列说法正确的是（ ）
A.物体A受到摩擦力为6N B.物体A受到的拉力为9N
C.竖直墙受到的拉力为9N D.拉力F每秒钟做功为1.8w
类型四 拓展创新
7.如图所示,由甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论,小敏想通过一次实验既
得出结论,又能直接显示出钩码的重力大小,于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹
簧测力计重力不能忽略、摩擦不计),图四套装置中能实现的是( )
能力提升训练
1.小柯用图中装置提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（C ）
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1米，物体也上升1米
C.物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛
D.使用该装置不能省力，但能改变力的方向
2.如图所示，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
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
3.某同学制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示，取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮悬挂起来(摩擦不计)，在绳子末端的托盘上放一些重物，使木板水平平衡。如果该同学身高160cm、质量40kg，平躺到木板上后在托盘中再加上重为137.2N的物体，木板再次水平平衡。
（1）该装置中滑轮的作用是_________________。
（2）该同学的重心位置在 。(g取9.8N/kg)
4.为了将放置在水平地面上质量为10kg的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示
的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速
度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与
地面的接触面积S=500cm2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。
（1）动滑轮的重力为________N
（2）在2～3s内，拉力F做功的功率是多少？
参考答案
考试这样考
1.C 2.D 3.A 4.C 5.甲 乙 9 15 6.B 7.D
能力提升训练
1.C 2.B
3.（1）改变力的方向；（3）离头顶0.56m。
4.（1）动滑轮的重力为22N．
（2）在2～3s内，拉力F做功的功率为300W；
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第4节 简单机械（第4课时）
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
④知道常见的简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面等）的特点，并用它们解释一些生活实例。
【教学目标】
1.科学观念: 会区分定滑轮和动滑轮；能说出定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点；.知道定滑轮、动滑轮的实质是杠杆。
2.科学思维:归纳定滑轮和动滑轮的特点；经历从具体到抽象的研究过程,学会比较。
3.探究实践:通过利用滑轮提升重物的活动,培养学生动手操作,观察和描述的能力；通过画图的方法寻找滑轮的五要素,能得出滑轮的实质就是杠杆的结论。
4.态度责任:1.学会合作和交流,体验成功探究带来的乐趣；.感悟生活中处处有科学。
【教学思路】本课时主要学习动滑轮、定滑轮和滑轮组。定滑轮和动滑轮的区别是:定滑轮的轴是固定不动的,动滑轮的轴随物体的移动而移动。定滑轮可以改变力的方向,但不省力;动滑轮能省一半力,但不能改变力的方向。滑轮组克服了两者的缺点,发挥了两者的优点。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 下面的这些工具有什么共同特点 （PPT图片） 都有可以转动的轮子。 这些轮子被称为滑轮，它也是简单机械的一种。 由生活中熟悉的工具入课题。激发学习兴趣。
定滑轮 [情景展示1] [问题探究] 结合图片展示,你能总结该滑轮的特点吗 [思考交流] [归纳提升] 该滑轮工作时,滑轮的轴位置不随重物一起移动,把这种滑轮叫定滑轮。定滑轮不省力(使用定滑轮提升重物G时,若不计绳重及摩擦,则绳子自由端所用的拉力F=G),不省距离(使用定滑轮提升重物时,若重物被提升h,则绳子自由端移动的距离s=h),能改变力的方向(不管沿哪个方向拉绳子,在不计绳重及摩擦时,拉力F=G)。 [情景展示2] [问题探究] 利用杠杆的平衡条件,结合上图请分析定滑轮实质是一个什么核心点的杠杆 [思考交流] [归纳提升] 定滑轮在使用时,相当于一个等臂杠杆,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 通过实验归纳滑轮的特点。
动滑轮 [情景展示1] [问题探究] 通过以上探究,你能总结出该滑轮的特点吗 [思考交流] [归纳提升] 该滑轮工作时,滑轮的轴随重物一起移动,把这种滑轮叫动滑轮。动滑轮省力(使用动滑轮提升重物G时,若不计绳重及摩擦,则绳子自由端所用的拉力F=G),费距离(使用动滑轮提升重物时,若重物被提升的高度为h,则绳子自由端移动的距离s=2h),不能改变力的方向。 [情景展示2] [问题探究] 利用杠杆的平衡条件,结合上图请分析动滑轮实质是一个什么核心点的杠杆 [思考交流] [归纳提升] 当竖直向上用力时,动滑轮的动力臂为轮的直径,阻力臂为轮的半径,因此,动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 动滑轮省一半力的条件是要竖直向上匀速拉动。“一半”是指动滑轮和物体总重的一半。
滑轮组 [情景展示] [问题探究] 定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。滑轮组不但可以省力,而且可以改变力的方向。那么,使用滑轮组时,拉力的大小究竟跟什么因素有关呢 [思考交流] [归纳提升] 滑轮组是定滑轮和动滑轮优点结合的产物,既能改变力的方向又能省力。滑轮组的省力情况和绳子绕法有关,使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几股绳子承担,提起重物所用的力就是总重的几分之一,即F=(G动+G物)。n表示与动滑轮相连的绳子的段数,n为奇数时,绳子从动滑轮绕起;n为偶数时,绳子从定滑轮绕起。简称“奇动偶定”。(不计绳重及摩擦) [继续探究] 利用刻度尺进一步测量重物上升的高度及绳子自由端移动的距离,你能发现什么规律呢 [思考交流] [归纳提升] 绳子自由端移动的距离s=nh(h表示物体上升的高度),因此,使用滑轮组虽然省力但费距离。 应用滑轮知识解释相关问题的关键是正确判断动滑轮和定滑轮。
课堂小结
板书
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