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第3节 滑轮
第十二章 简单机械
R·八年级物理下册
第1课时 定滑轮和动滑轮
预习检测
1.常见的滑轮分为________和________。中间的轴固定不动的滑轮叫作________，轴可以随被吊物体一起运动的滑轮叫作________。
2.升旗的时候，我们看到的旗手用力向下拉绳子，旗就升上去了，这是因为旗杆顶端有一个________。这个事例告诉我们，这种简单机械能够改变__________。
3.使用动滑轮时，理论上可以省______的力，但是不能改变__________。
定滑轮
动滑轮
定滑轮
动滑轮
定
滑轮
力的方向
一半
力的方向
问题导入
杠杆是一种常见的简单机械。除了杠杆之外，滑轮也是一种常用的简单机械。大家在生活中见过滑轮吗？
这些都是滑轮，它们的结构有哪些相似点？
探究新知
1. 滑轮：一种常用的简单机械，主要部分是一个能绕轴自由转动、周边有槽的轮子。
这两种滑轮有什么区别？
2. 分类：
定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮。
动滑轮：使用时，轴随物体一起运动的滑轮。
定滑轮
动滑轮
点击画面观看
有时我们会看到工人站在地面上，利用滑轮将重物提升到楼上。
这样使用滑轮有什么好处？会省力吗？
1. 使用定滑轮、动滑轮是否省力(或费力)？
2. 使用定滑轮、动滑轮是否省距离(或需要移动更大的距离)？
3. 什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？
研究定滑轮和动滑轮的特点
【提出问题】
3.定滑轮与动滑轮的特点：
参考右图，分别安装定滑轮和动滑轮进行实验。记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。
【设计实验】
说一说：
怎样操作对比知道是否省力或费距离？
【实验步骤】
b. 按图乙所示安装定滑轮，使用定滑轮让钩码匀速上升 h = 10 cm，记录弹簧测力计的示数F2、拉力的方向及绳子自由端移动的距离 s2。
甲
乙
a. 如图甲，用弹簧测力计拉着钩码匀速上升 h = 10 cm，记录弹簧测力计的示数 F1、
拉力的方向及绳子自由端移动的距离 s1。
获得多组数据，使结论更具有普遍性
【实验步骤】
丙
c. 如图丙，使用动滑轮让钩码匀速上升 h = 10 cm，记录弹簧测力计的示数 F3、拉力的方向及绳子自由端移动的距离 s3。
d. 换用数量不同的钩码，重复上面的步骤。
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使用机械情况 拉力大小 F/N 将钩码提升 10 cm时绳子自由端移动的距离 s/cm 拉力方向
实验① 实验② 实验③ 不使用滑轮
使用定滑轮
使用动滑轮
2
4
上
10
2
4
下
10
1.2
2.2
上
20
6
6
3.2
【分析讨论】
1. 比较甲、乙两组实验，使用定滑轮与不使用定滑轮直接提升物体相比，拉力的大小和方向有什么不同？绳子自由端移动的距离是否相同？
甲
乙
方向与钩码升高的方向相反
F = G物
s绳 = h（忽略绳重与摩擦）
使用定滑轮时：
2. 比较甲、丙两次实验，使用动滑轮与不使用动滑轮直接提升物体相比，拉力的大小和方向有什么不同？绳子自由端移动的距离是否相同？
丙
甲
【分析讨论】
方向与钩码被提升的方向相同
s绳 = 2h
使用动滑轮时：
【实验结论】
使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。
使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离。
为什么使用定滑轮不省力，而使用动滑轮省力呢？你能参考下图，根据杠杆的平衡条件，说明定滑轮和动滑轮的这一特点吗？
定滑轮
动滑轮
定滑轮的实质
定滑轮的中心轴为支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，由杠杆平衡条件可知，动力F1和阻力F2大小相等。
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——等臂杠杆
定滑轮
动滑轮的实质
动滑轮可以看成是支点在一侧的杠杆，动力臂等于滑轮的直径，阻力臂等于滑轮的半径，即动力臂是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，动力F1是阻力F2的二分之一。
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——省力杠杆
动滑轮
拓 展
使用定滑轮和动滑轮的几种情况
定滑轮 动滑轮 图示
表达式
说明：忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦；物体全部做匀速运动，物体重为G ，受到的摩擦力为f
练习
如图所示，物体重 G=50 N，在 F=5 N 的拉力作用下向左以 0.1 m/s 的速度匀速运动，若不计绳重、滑轮重和绳与滑轮间的摩擦，则物体受到地面摩擦力的大小为________N；3 s 后，绳子自由端移动的距离为________m。
10
0.6
拉力F=____N
物体移动的速度v物=____m/s
图中滑轮为动滑轮，忽略绳重、滑轮重和绳与滑轮间的摩擦，F=___ f
绳子自由端移动的速度v绳=____v物
绳子自由端移动的距离s绳=____s物
5
0.1
2
2
定滑轮 动滑轮
拉力方向 与物体运动的方向相反 与物体运动的方向相同
拉力作用点移动距离 等于物体移动距离 等于物体移动距离的2倍
省力情况 不省力 省一半力
能否改变力的方向 能 不能
实质 等臂杠杆 省力杠杆
定滑轮和动滑轮的比较
有没有办法能将定滑轮和动滑轮的优点结合起来，既能省力又能改变力的方向呢？
练习与应用
1. 一个物体重 1000 N，如果用一个定滑轮提起它，需要用多大的力？如果用一个动滑轮提起它，不计摩擦及滑轮的自重和绳重，又要用多大的力？
解：当用定滑轮时，F = G = 1000 N；
当用动滑轮时，F = G = ×1000 N=500 N。
2.用如图所示的甲、乙两种方式沿竖直方向匀速提升重均为20 N的物体，其中滑轮______(选填“A”或“B”)是定滑轮；若不计摩擦、绳重和滑轮重，则绳端的拉力FA为______ N，FB为________N；若物体上升 2 m，则绳子自由端移动距离较大的是________(选填“甲”或“乙”)方式.
A
20
10
乙
3.如图所示，工人利用动滑轮匀速提升重力为500 N的重物，他所用拉力为300 N，若不计绳重和摩擦，则动滑轮重________N.
100
4.如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。“图中的这种滑轮_____
(选填“能”或“不能”)起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2，鼎受到的拉力之和为_________。
不能
F1 + F2
课堂小结
定滑轮 动滑轮
拉力方向 与物体运动的方向相反 与物体运动的方向相同
拉力作用点移动距离 等于物体移动距离 等于物体移动距离的2倍
省力情况 不省力 省一半力
能否改变力的方向 能 不能
实质 等臂杠杆 省力杠杆
定滑轮和动滑轮
