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11.2 滑轮
11.2 滑轮
滑轮在工作时,根据轴的位置是否移动,又分为定滑轮和动滑轮两种。
使用时,轴固定不动,叫定滑轮。
使用时,轴和重物一起移动,叫动滑轮。
使用滑轮时的理论分析
F
F
F
G
O
L2
L1
L1
L2
=
相当于一个等臂杠杆
F
=
G
F
G
O
L2
L1
L1=L2
相当于一个等臂杠杆
F
=
G
改变拉力方向后,还是等臂杠杆,所以只使用定滑轮,无论拉力方向怎么样,F=G
⑵、动滑轮在使用时,同样可以找出跟它相当的杠杆。请认定一下,杠杆的支点是A还是O点?并指出拉力F与物重G的关系。
G
F
G
F
O
A
G
F
O
A
G
F
O
A
O
G
F
L2
=
R
L1
=
2R
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,有:GR=2RF,
杠杆的支点在O上
F
=
————
GR
2R
=
——G
1
2
即:F=1/2G
O
G
F
L2
=
R
L1
=
2R
动滑轮在使用时,相当于一个动力臂二倍于阻力臂的省力杠杆。因此拉力与物重的关系是:
F=1/2G
定滑轮:使用定滑轮不省____,但可以改变施力的___,是等臂杠杆,不费距离。
动滑轮:使用动滑轮可以____,
但不能改变施力的____,是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆,要费物体升高高度一倍的距离。
省力
方向
力
方向
使用定滑轮能改变力的方向,但不能省力;使用动滑轮能省力,但不能改变力的方向。
那我们能不能把两者结合起来,组成滑轮组,使其又可以既改变力的方向,又能省力?
⑴、活动5:组成滑轮组
把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组,讨论一下,你能设计出几种组合方式?把你的方案画在下面方框中,并动手做一做。
F
G
F
G
G
F
⑴、活动5:组成滑轮组
F
G
F
G
G
F
还可以用多几个滑轮来组成滑轮组吗?试试看。
2段绳子承担F=(1/2)G
2段绳子承担F=(1/2)G
3段绳子承担F=(1/3)G
F
G
F
G
G
F
实验结果:
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,所用力就是物重的几分之一即
1
n
F=
G
F
G
G
F
F
6段绳子承担F=(1/6)G
7段绳子承担F=(1/7)
G
18段绳子承担F=(1/18)G
小
结
定滑轮:等臂杠杆,不省力,能改变力的方向
动滑轮:省力杠杆,省一半力,但费距离,不能改变力的方向
滑轮组:
F=
—
G
n
1
(n为吊着动滑轮的绳子的吃力段数)
五、STS
——
滑轮在生活和生产中的应用:
1、旗杆上的滑轮;
2、收音机中指示电台位置的滑轮;
3、工厂里用的差动滑轮(神仙葫芦);
它由两个直径相差不多的定滑轮和一个动滑轮组成,有了它,只需一个人就可以缓慢吊起或移动很重的物体。
六、其他简单机械:
杠杆、滑轮都是简单机械,它们还可以变形为轮轴。
下面是几种轮轴:
1、井上的辘轳;
从左边看过去,可画成下图:
F1
L2
=
r
F2
O
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。
L1
=
R
下面是几种轮轴:
2、汽车的方向盘;
从上边看下去,也可画成下图:
F1
L1
=
R
L2
=
r
F2
O
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。
下面是几种轮轴:
3、节水龙头:
从上边看下去,也可画成下图:
F1
L1
=
R
L2
=
r
F2
O
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。
下面是几种轮轴:
4、螺丝刀、板手等都是简单机械
实际的机械往往是由这些简单机械组合而成的。
思考题:
在左图所示的滑轮组中,
(a)若动滑轮重G/不计,拉力F是多少?
(b)若动滑轮重G’不能忽略,那么图中的拉力F应等于多少?
G/
G
F
1
5
F=
G
1
5
F=
(G+G/)
分析:图中吊起动滑轮的绳子跟数为5
巩固练习:
1:如下图(a)所示,物体B重100N,在力F作用下匀速上升时,F应等于___N。(不计摩擦)
图(a)
F
2:
如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子承受的拉力是____N。人匀速拉绳子的力是____N(动滑轮自重不计)
图(b)
100
100
50
3:如图所示的四个滑轮组中,图___可省一半力,图___最费力,图____和图____用力大小一样。
(a)
(b)
(c)
(d)
(
b
)
(
c
)
(a)
(d)