11.2第2节 滑轮及其应用（教学课件）(共42张PPT) —— 初中物理沪科版（2024）八年级全一册

(共42张PPT)
24007
第十一章 简单机械
第2节 滑轮及其应用
24007
升旗手往下拉绳子，国旗冉冉升起。
观察思考
新知导入
旗杆的顶部
安装了一种
简单机械：
滑轮
24007
在施工现场，我们经常看到大型吊车。它可以把大型货物吊上去，它是怎样工作的，它又是利用了什么机械呢？
吊车能把大型货物吊上去，利用的主要机械就是滑轮。
观察思考
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
观察思考
24007
新知学习
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
仔细观察这两个滑轮有什么特点？
定滑轮：
使用时轮轴固定不动
动滑轮：
使用时轮轴和重物一起移动。
滑轮定义及分类
国旗上升时，旗杆顶端的滑轮轴不随物体一起移动。
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
一、定滑轮及其特点
观察思考
新知学习
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
F1
F2
F3
(3)改变拉力的方向：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。
(4)改变钩码的重力，重复上述实验。
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
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，但可以改变力的方向
1.动滑轮：使用滑轮时，物体和滑轮一起被提高。
2.使用动滑轮时，有什么特点？
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
二、动滑轮及其特点
新知学习
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。
实验探究
动滑轮的特点
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。
实验数据
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：
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。
(1)使用动滑轮能省一半的力:F= G
（不计摩擦和动滑轮重）但不能改变力的方向。
(2)绳端移动距离s=2h。
定滑轮和动滑轮的特点
动滑轮2：费一倍力，省一半距离
动滑轮绳端移动的距离是轴端的2倍
定滑轮：不省力、不费距离
动滑轮1：省一半力、费一倍距离
定滑轮的本质
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
动滑轮的本质
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、动力臂L2是轮半径。
动滑轮的实质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
滑轮的本质
课堂小结
2.如图，使用定滑轮提升重物，当分别在A方向、B方向和C方向拉重物时（ ）
D
A、A方向的拉力F1最小
B、B方向的拉力F2最小
C、C方向的拉力F3最小
D、三个方向拉力一样大
A
C
C
课堂练习
1.下列各装置中利用了动滑轮的是 ( )
D
3.如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法正确的是( )
A.F甲=200 N,并向上移动4 m
B.F甲=100 N,并向上移动2 m
C.F乙=200 N,并向上移动1 m
D.F乙=400 N,并向上移动1 m
课堂练习
4.如图物体A重200 N,物体B重50 N,此时物体B匀速下降,若不计动滑轮和绳重,绳子与滑轮的摩擦,则物体A与水平面的摩擦力为( )
A.50 N　　B.25 N　　C.100 N　　D.200 N
B
D
5.在“探究滑轮特点”的实验中,过程如下:(不计摩擦和细线的质量)
(1)弹簧测力计校零后,其下方悬挂物体。如图甲所示,匀速向上提升物体时测力计示数F=______N;
(2)如图乙所示,细线的一端系上物体,另一端绕过滑轮与竖直倒放并再次校零的弹簧测力计相连,沿F方向_________直线拉动弹簧测力计可使物体向_______运动,这一过程中该滑轮是一个_______滑轮,它使用时的优点是可以__________________。
(3)弹簧测力计分别沿F2、F3方向继续匀速直线拉动,F1______F2(选填“>”“<”或“=”),由此说明使用定滑轮___________省力(选填“可以”或“不可以”)。
课堂练习
2
匀速
上
定
改变力的方向
=
不可以
定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作方便，但不能省力；　　
于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起来使用，把它们各自的优点结合起来，这样就组成了滑轮组．
而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变力的方向，使用时经常感觉不便．
三、滑轮组
滑轮组
由定滑轮和动滑轮组成。
F
F
G
G
用动滑轮和定滑轮组成的简单机械就称为滑轮组,它即可省力又可改变力的方向。
3段绳子承担
2段绳子承担
5段绳子承担
4段绳子承担
绳子的开始端挂在定滑轮上，物重由偶数段绳子承担。
绳子的开始端挂在动滑轮上，物重由奇数段绳子承担。
滑轮组的连接规律
F
G
F
G
F
F
n=2
滑轮组的连接方法
n=3
n=4
n=5
滑轮组的绕法
F= G
3
1
F= G
3
1
F= G
4
1
F= G
5
1
F
F
F
F
滑轮组的特点
S＝nh
S: 绳子自由端移动的距离。
h：物体上升的高度（距离）。
V绳＝nV物
F ＝
G
n
（不计动滑轮、绳子重力及摩擦）
F ＝
G+G动
n
（不计绳子重力及摩擦）
n: 承担物重绳子段数。
F= G
4
1
F= G
3
1
F
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 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
从右边看过去，可画成下图:
动力臂大于阻力臂 —— 省力杠杆。
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
杠杆、滑轮都是简单机械，它们还可以变形为轮轴。
轮轴和斜面（课外拓展）
1. 井上的辘轳
从上边看下去，也可画成下图:
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
2. 汽车的方向盘
轮轴
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
从上边看下去，也可画成下图:
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。
3. 水龙头
轮轴
船舵
门的把手
螺丝刀
单车的踏板
4. 其他轮轴
5.斜面也是一种省力机械
6.螺旋——特殊的斜面 是一种省力的机械
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
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
盘山公路
课堂小结
6.使用滑轮组可以（ ）
C
A、省力又省距离
B、可以省力，但不能改变力的方向
C、既可以省力又可以改变力的方向
D、费了力，但可以省距离
课堂练习
7.如图，把质量相同的A、B物体挂在如图滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（ ）
A、A上升
B、A下降
C、A、B均静止
D、无法判断
B
8.如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，比较它们的大小应是（ ）
D
A、F1＞F2＞F3 B、F1＜F2＜F3 C、F2＞F1＞F3 D、F2＜F1＜F3
课堂练习
9.如图所示，用20 N的拉力向上拉动绳子，使重为50 N的物体5 s内匀速升高5 m(不计绳重和摩擦)。则下列说法错误的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为15 m
B. 动滑轮重为10 N
C. 物体上升的速度为1 m/s
D. 绳子自由端拉动的速度为6 m/s
D
10.如图所示,每个滑轮自重相等,不计绳重和轮、轴间摩擦,分别用甲、乙两个滑轮组匀速向上提升重物G1、G2时,甲、乙滑轮组绳端的拉力F恰好相等。已知G1=60 N、G2=38 N,则每个滑轮的重为( )
A.3 N B.6 N
C.11 N D.22 N
课堂练习
12.如图所示,某人在5 s内用4 N的拉力F匀速地将该物体在水平方向移动了1 m,则绳子自由端移动的速度为________m/s,此物体受到的摩擦力为_______N。(不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦)
B
0.6
12
课堂练习
13、如图所示，在绳子自由端拉力F作用下重为20 N的物体沿水平面以0.01 m/s的速度匀速行驶20 s，受到的摩擦力为30 N。拉力F=　　N，绳子自由端拉动的速度是　　 m/s。(忽略绳子和滑轮的重力及轮与轴、绳子与滑轮间的摩擦)
15
0.02
14.人们为了搬运一个笨重的货箱,设计了如图的四种方案(货箱下方的小圆表示并排放置的圆形钢管)。其中最省力的方案是( )
D
课堂练习
15.工人师傅利用如图所示的滑轮组和机车组装提升重物,绳索自由端与机车尾部A点相连,请在图中补全滑轮组的绕线方式。
16.体重是600 N的人站在重为200 N的木板上,如图所示,则站在木板上的人要用______N的拉力才能使木板水平静止,此人对木板的压力为________N。(不计滑轮重和绳与滑轮的摩擦)
200
400
谢谢观看
THANKS