第十二章 简 单 机 械
第2节 滑 轮
目录
知识梳理
01
课堂演练
02
课堂检测
03
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}课程要求
1.能识别定滑轮和动滑轮,了解定滑轮和动滑轮的特点;能根据实际需要选择合适的滑轮解决实际问题
2.会安装滑轮组,并能根据安装情况分析施加的拉力与物重的关系,物体移动距离和绳子自由端移动距离的关系
3. 知道其他的简单机械,并了解各自的特点
探究实验
探究定滑轮、动滑轮的特点及其应用
课时重点
研究定滑轮、动滑轮的特点及其应用
课时难点
会按要求组装滑轮组,并画出它的绕线,掌握定滑轮和动滑轮的实质
知识梳理
知识点1 定滑轮
1. 使用过程中,轴固定不动的滑轮叫做___________,实质是_______杠杆,支点在定滑轮的圆心(如图12-2-1).可以用来改变力的____________,不能省____________,也不能省____________.
定滑轮
等臂
方向
力
距离
2. 使用过程中,与重物一起移动的滑轮(可上下移动,也可左右移动)叫____________,实质是____________杠杆,支点在绳与滑轮接触处(如图12-2-2).动力臂是阻力臂____________倍的杠杆,可以省____________,但要费____________.
动滑轮
知识点2 动滑轮
省力
2
力
距离
知识点3 滑轮组
3. 定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组.使用滑轮组既可以____________; 又可以改变力的____________.
4. 如图12-2-3所示,使用这个滑轮组提升物体,如忽略动滑轮重力,则拉力与物体重力的关系为F=____________G,物体上升的距离h和拉力F移动距离s的关系是h=____________s.
省力
方向
1
—
3
1
—
3
知识点4 轮轴和斜面
5. 轮轴是由一个____________ 和一个____________ 组成的,如图12-2-4所示的水龙头就是一个轮轴,当水龙头的轮拧下来后,用手直接转动它的轴会感到很费力,而转动这个轮时就不感觉费力,说明动力作用在轮上且轮半径比轴半径大时省力.
轮
轴
6. 斜面是一种______________________,使用斜面的好处是_________,斜面高度一定时,斜面越____________,使用它就越____________.
可以省力的简单机械
省力
长
省力
课堂演练
知识点1 定滑轮
【典例1】 升旗时,旗杆顶部装有一个滑轮,下列说法正确的是( )
A. 它是定滑轮,可以省力
B. 它是动滑轮,可以改变力的方向
C. 它是定滑轮,可以改变力的方向
D. 它是动滑轮,可以省力
C
【变式拓展1】用如图12-2-5所示的滑轮,拉力沿不同方向将一重物提起(不计摩擦),下列说法正确的是( )
A. F1>F2>F3
B. F1C. F1=F2=F3
D. F1=F2C
思路点拨 定滑轮实质是等臂杠杆,支点在定滑轮的圆心.绳子拉出端,只要是沿着滑轮边缘切线拉,都与半径垂直,所以定滑轮的力臂就是滑轮的半径.
课堂演练
知识点2 动滑轮
【典例2】 图12-2-6为一动滑轮的示意图,如果把它看作是一个杠杆,则O为支点,动力臂是____________,阻力臂是____________.由此可以看出动滑轮是一个____________(填“省力”或“费力”)杠杆.
l1
l2
省力
【变式拓展2】小明在“探究动滑轮的工作特点”时,先用弹簧测力计测出了钩码的重力,然后按如图12-2-7所示装置实验. 他设计了下表,请你帮他完成(不计摩擦和动滑轮重).
10
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验
序号
砝码的
重力/N
弹簧测力计
的示数/N
砝码上升
的距离/cm
手上拉的
距离/cm
第一次
__________
5
__________
30
第二次
18
__________
20
__________
15
9
40
思路点拨 动滑轮实质是省力杠杆,动力臂是阻力臂的两倍.在不计动滑轮重力、绳重、摩擦等理想情况下,匀速拉动物体只需要重物重力一半的力.
课堂演练
知识点3 滑轮组
【典例3】如图12-2-8是用滑轮组提升物体A的示意图,物体A受到的重力大小为GA=100 N.在匀速竖直提升物体A的过程中,物体A上升的速度大小为v=0.4 m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计.
(1)绳子自由端的拉力大小F=____________N.
(2)拉力F做功的功率P=____________W.
(3)物体A的机械能____________(填“增加”“减小”或“不变”).
50
40
增加
【变式拓展3】(2020南宁)请在图12-2-9中画出绳子的绕法,使滑轮组达到最省力的效果.
如答图12-2-1所示.
思路点拨 1. 使用滑轮组时,不考虑动滑轮的重力时,绳子自由端的拉力F= ;考虑动滑轮的重力时,F= .(n表示吊起动滑轮的绳子股数)
2. 若物体上升的距离为h,则绳子自由端移动的距离s=nh.
3. 绳子自由端移动的速度v绳与物体移动的速度v物的关系: v绳 =nv物.
G物+G动
————
n
G
—
n
课堂演练
知识点4 轮轴和斜面
【典例4】 如图12-2-10所示,小轿车的方向盘相当于一个轮轴,若F1=20 N,盘的半径为20 cm,轴的直径为4 cm,不计摩擦阻力,则F2=____________N.
100
【变式拓展4】下图所示,日常生活和生产实践中使用的机械能抽象为斜面的是( )
C
思路点拨 轮轴相当于一个杠杆,利用杠杆平衡原理,可以求得答案.
课堂检测
D
1. (3分)下列各图中利用了动滑轮的是( )
2. (3分)如图12-2-11所示,重为100 N的物体A,在大小为20 N,方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动,经过3 s,物体A在水平面上向左移动了30 cm的距离,滑轮与绳子质量不计,滑轮与绳子之间摩擦不计. 则下列结论正确的是( )
A. 物体运动的速度为10 m/s
B. 物体与地面之间的摩擦力为20 N
C. 拉力F的功率为2 W
D. 拉力F做的功是12 J
D
3. (3分)(2020绍兴)如图12-2-12所示,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、绳和滑轮之间摩擦不计).下列四套装置中能实现的是
( )
D
4. (3分)下面简单机械中与其他三个不同的是( )
C
5. (3分)如图12-2-13处于平衡状态,在不计滑轮重及绳子摩擦的情况下,G1∶G2为( )
A. 1∶2
B. 1∶1
C. 2∶1
D. 3∶1
C
6. (3分)(2020贵港)如图12-2-14所示,在3 N的拉力F作用下,重为20 N的物体A以0.2 m/s的速度匀速移动了0.4 m,不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦,则拉力所做的功是____________J,功率是____________W.
2.4
1.2
7. (6分)如图12-2-15所示的动滑轮是变形杠杆,其支点是____________点;若重物重G=50 N,动滑轮重为10 N,摩擦和绳重不计,当重物G匀速上升时,则拉力F=____________N;若绳子自由端通过的距离是4 m,则重物G上升的高度是____________m.
A
30
2
8. (6分)如图12-2-16所示,用滑轮组提升重为220 N的物体,动滑轮重为20 N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重. 若在5 s内将绳子匀速向上拉6 m,则物体上升____________m,手拉绳子的力为 ____________N,拉力的功率为____________W.
2
80
96