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1、第二节 滑轮及其应用 三军可夺帅也 匹夫不可夺志也 孔子 名言大观 第二节 滑轮及其应用 学 习 目 标 导 航 能说出定滑轮 动滑轮和滑轮组的作用 能区别出生活和生产中常见的滑轮 会根据要求使用和组装滑轮组 教 材 知 识 详 析 要点 滑轮 滑轮 周边有小槽的轮子 可以绕轴转动 滑轮可以看成是能够连续转动的 杠杆 可以用杠杆平衡条件来分析它的作用 滑轮的分类 根据它的使用情况不同 可分为定滑轮和动滑轮 定滑轮 定义 定滑轮工作时 轴固定不动 只有轮绕轴转动 即重物G被提升时 滑 轮整体不运动 如升旗时 我们站在地面上就能把五星红旗升到高高的旗杆上 就 是因为在旗杆顶端有一个定滑轮 作用 使
2、用定滑轮既不省力 也不省距离 但可以改变力的方向 如下图甲 乙所示 年级 下 第十章 机 械 谜语荟萃 二三四五六七八九 打一成语 谜底 缺衣少食 实质 定滑轮实质上是一个等臂杠杆 如下图所示 定滑轮的中心轴可以看 做杠杆的支点 人施加的拉力为动力F被提升物体的重力为阻力G 动力臂l 和阻 力臂l 都是定滑轮的半径 因此它是一个等臂杠杆 关键提醒 滑轮是一周边有槽 能绕轴转动的小轮 它是定滑轮还是动滑 轮 由绕线方式决定 动滑轮可随物体一起运动 定滑轮不随物体一起运动 用定滑轮提升重物时 动力作用点移动的距离等于物体被提升的高度 动滑轮 定义 动滑轮工作时 轴与重物一起移动 即重物G被提升时
3、滑轮与重物 一起运动动 作用 使用动滑轮可以省一半力 但要费一倍的距离 不能改变力的方向 如下图所示 第二节 滑轮及其应用 举足登高台 须有凌云志 克拉夫 名言大观 实质 动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂 倍的杠杆 如图所示 动滑轮 在绳子固定端一侧的切点是支点 而人所施加的拉力和被提升物体的重力分别是 动力和阻力 则动力臂和阻力臂分别是动滑轮的直径和半径 因此它是一个动力臂 为阻力臂 倍的省力杠杆 能省一半力 但比较费距离 用动滑轮提升重物时 若考虑动滑轮的重力 且不计绳重和摩擦 则动力应 克服的阻力就是物重和动滑轮的重力之和 即F G物 G动 关键提醒 用动滑轮提升重物时 动力是物重的 但
4、动力作用点移动的距离 即绳自由端移动的距离是物体被提升高度的 倍 例 下列各图中利用了动滑轮的是 精析 从定义上区分 A B C选项中的滑轮的轴在原地不动 不随物体一起运 动 属于定滑轮 而D选项中的滑轮的轴随着物体一起移动 属于动滑轮 解答 D 判断用力大小的关键是判断滑轮的性质 判断滑轮性质的关键是看滑 轮的轴是否随物体一起运动 例 如图所示 用定滑轮匀速提起重物 不计摩擦 沿不同方向拉绳子 拉 力分别为F F F 三个力的大小关系为 A F F F B F F F C F F F D F F F 年级 下 第十章 机 械 谜语荟萃 现代作品 打一新兴词语 谜底 非典 精析 物体匀速运动时
5、 定滑轮匀速转动 符合杠杆平衡的要求 动力 动力臂 阻力 阻力臂 要判断F F F 这三个力中的哪个力大 需要确定哪个力的力 臂小 根据定滑轮的特点可知 三个力的力臂均为滑轮半径 所以三个力一样大 且 都等于物体的重力 故正确答案为C 解答 C 定滑轮的实质等臂杠杆 拉力无论沿着什么方向 力臂都相等 都不省 力也不费力 例 如图所示的三个滑轮中 属于动滑轮的是 若滑轮的自重和 摩擦不计 当分别沿力F F 和F 方向匀速提起同一物体时 则F F 和F 的 大小关系是 精析 不计摩擦和动滑轮重 用F 的力提升重物时 用的是定滑轮 根据定滑 轮不省力 故F G 用F 的力提升重物时 用的是动滑轮 根
6、据动滑轮能够省一 半的力 故F G 用F 的力提升重物时 用的是定滑轮 根据定滑轮不省力 但 可以改变力的方向 故F G 解答 乙 F F F 定滑轮的轮轴是固定的 使用定滑轮不能省力 但可以改变力的方向 动滑轮的轮轴与物体一起运动 使用动滑轮可以省力 要点 滑轮组 滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组成的 特点 既可以省力又可以改变用力的方向 但费距离 滑轮组的省力情况 使用滑轮组时 滑轮组用几段绳子吊着物体 提起物体 用的力就是物重的几分之一 即 F nG 判断滑轮组承担重物绳子段数n的方法 在动滑轮与定滑轮之间画一条虚 线 与动滑轮相联系的绳子的段数即为承担重物绳子的段数 如图所示 第二节
7、滑轮及其应用 使人伟大或渺小皆在其人之志 席勒 名言大观 F G 组装滑轮组时可以用 奇动偶定 法 当承重的绳子段数n为偶数时 绳子的固定端在定滑轮上 即 偶定 如 不改变作用力的方向 需要的定滑轮比动滑轮少一个 如要改变作用力的方向 则 需要再加一个定滑轮 即定滑轮数等于动滑轮数 当承重的绳子段数n为奇数时 绳子的固定端在动滑轮上 即 奇动 如 不改变作用力的方向 需要的定滑轮数等于动滑轮数 如果要改变力的方向 则需 要再加一个定滑轮 关键提醒 不计动滑轮重 绳重及摩擦时 F G n 不计绳重及摩擦 但考虑动滑轮重时 F G G 动 n 其中G动为动滑轮的重 力 n为吊起动滑轮绳子的段数 绳
8、子末端移动的距离s与重物移动的距离h的关系为 s n h 设计滑轮组可遵循这样的原则 奇动偶定 一动配一定 偶数减一定 变向 加一定 例 建筑工地上常用如图所示的装置搬运建筑材料 使用的滑轮组由A B C D四个滑轮组成 其中属于定滑轮的有 属于动滑轮的有 填字母 如果滑车和建材共重 N 每个滑轮重 N 不计绳重及摩擦 匀速 提起滑车所用的拉力F N 精析 提升物体时 B C D滑轮固定不动 是定滑轮 A滑轮和物体一起移 动 A是动滑轮 动滑轮上有三段绳子 所以F G N N N 年级 下 第十章 机 械 谜语荟萃 同光阴赛跑 打一新兴词语 谜底 与时俱进 解答 B C D A 固定不动的滑轮
9、是定滑轮 滑轮和物体一起移动的滑轮是动滑轮 使 用定滑轮不计摩擦和绳重时 F G 使用动滑轮不计滑轮重 绳重和摩擦时 动滑 轮上有几段绳子 拉力就是物体重力的几分之一 例 利用如图所示的装置 匀速提起重为 N的物体 若不 计滑轮重及摩擦时 拉力F N 当绳子自由端拉下了 m时 物体上升的高度h m 精析 由图可知 有三股绳直接作用在动滑轮上 也就是由三股绳 共同承担重物G 由F nG 可知 每股绳的力F G N N 即拉力为 N 由图还可以知道绳子自由端移动长度s与物 体上升高度h及承担重物绳子股数n之间的关系为s n h h s n m m 解答 滑轮组的省力情况 使用滑轮组时 动滑轮用几股
10、绳子吊着物体 提起 重物所用的力就是物重的几分之一 即F nG 物 若考虑滑轮的重G动 则F n G物 G动 不计摩擦和绳重 拉 分 典 例 探 究 综合应用 例 要点 滑轮 如下图所示 动滑轮右边绳子固定 左边悬挂物体A 动滑轮受拉力F作用将物体A匀速提高 m 则动滑轮升高 动滑轮这种 使用方法的好处是 填 省力 或 省距离 精析 本题属于动滑轮的逆用法 不但不能够省一半力 反而会费一倍力 但却 省了一半距离 即s h 动力 F移动距离只为阻力移动距离的二分之一 h m 则s m m 动力作用在动滑轮上 而不是作用在绳子的一端 这样做 的好处是节省了距离 解答 m 省距离 第二节 滑轮及其应
11、用 真正之才智乃刚毅之志向 拿破仑 名言大观 归纳 演绎 动滑轮正常使用时 能够省一半力 但费距离 动力移动距离是阻 力移动距离的 倍 即s h 对于动滑轮的逆用法 虽然费力 但却省了距离 动力 移动距离是阻力移动距离的二分之一 即s h 例 要点 滑轮组 如图为家庭手摇升降晾衣架结构图 当顺时针摇动 手柄时 横梁上升 下列滑轮属于动滑轮的是 A 甲B 乙C 丙D 丁 精析 当摇动手柄横梁上升时 甲 乙 丙三个滑轮不动 为定滑轮 丁滑轮随横 梁一起上升 为动滑轮 解答 D 归纳 演绎 轴随着物体一起运动的属于动滑轮 轴固定不动的属于定滑轮 例 要点 滑轮组 如甲 乙图的各滑轮组中 拉力F都是
12、N 并且都 处于静止状态 不考虑滑轮重 则物重分别是G甲 N G乙 N 精析 该题的关键是要弄清楚承担重物绳子的股数n 然后根据F G n 确定G 的大小 关于它们的组成 甲 乙都是 一定一动 如图甲所示 在定滑轮和动滑轮 之间画一条虚线 数一下绕在动滑轮上的绳子有 股 n甲 乙图中 在定滑轮和 动滑轮之间画一条虚线 数一下绕在动滑轮上的绳子有 股 n乙 在此处要注 意 数绳子股数时 最后一段是绕过定滑轮的不算 这段绳子只起到改变力的方向 的作用 最后一段是绕过动滑轮的算 由于所用的拉力都是一样F N 所以 G甲 n甲F N N G乙 n乙F N N 年级 下 第十章 机 械 谜语荟萃 休得多
13、言 打一文学名词 谜底 歇后语 解答 分析 对比 为了准确地判断承担重物的绳子的股数n 避免少走弯路 一种 有效的方法是 先确定哪个是定滑轮 哪个是动滑轮 在定滑轮和动滑轮之 间画一条虚线 将它们隔离开来 数一下绕在动滑轮上的绳子有几段 n就等于几 例 要点 滑轮组 如下图所示 一根不可伸长的轻绳 一端与置于水平 桌面上重 N的物体A相连 另一端跨过滑轮固定于O点 当悬挂在滑轮下的物 体B重 N时 它恰能匀速下降 若要使物体B匀速上升 需要在物体A上施加 一个水平向左 大小为 的力 不计动滑轮重 绳重及绳与滑轮间的摩擦 精析 将动滑轮和物体B当成一整体 受力分析如图甲所示 当物体B恰能匀 速下
14、降时 说明装置平衡 有 FB GB FB G B N N 同一根绳子 上的力相等 FA FB N 这时物体A向右匀速移动 物体A水平方向受力如图 乙所示 则Ff FA N 当在物体A上施加一个力 使它在水平方向上向左匀速 移动时 受力分析如图丙所示 F FA Ff N N N 方向水平向左 解答 N 第二节 滑轮及其应用 丈夫立志 穷当益坚 老当益壮 范晔 名言大观 归纳 演绎 对于类似题做好相关物体的受力分析是关键 除此以外还要记住 同一根绳子上的力是相等的 例 要点 滑轮组 在图中画出使用滑轮组提起物体时最省力的绕绳 方法 精析 由两个滑轮组成的滑轮组有两种绕绳方式 一种是二股绳 绳子固定
15、在 定滑轮上 另一种是三股绳子 绳子固定在动滑轮上 使用滑轮组最省力 则承担物 重的绳子股数最多 因而本题采用第一种方法 解答 如下图所示 技法 规律 画滑轮组的绕绳 首先应判断最省力时重物应由几段绳子承担 其次判断绳子的自由端是向上拉还是向下拉 从而可以判断出绳子的固定端是固 定在动滑轮上还是定滑轮上 然后从绳子的固定端绕起 注意遵循 从内向外 的 原则 探究创新 例 要点 滑轮 滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械 甲同学用 定滑轮进行了如图所示的三个实验 甲同学研究的问题是 研究该问题时 弹簧测力计的操作方法是 填序号 拉着重物保持静止 匀速向下拉动重物 随意拉动重物 年级 下 第十章
16、机 械 谜语荟萃 有马能行千里 有水能养鱼虾 有人不是你我 有土可种庄稼 打 谜底 也 精析 由图可知 当使用定滑轮提升同一重物时 改变拉力的方向 观察拉 力的大小是否改变 研究拉力的大小与拉力的方向是否有关 研究该问题时 应 该让物体保持静止状态或匀速运动状态 故弹簧测力计的操作方法可以是拉着重 物保持静止或匀速向下拉动重物 解答 使用定滑轮提升同一重物时 拉力的大小与拉力的方向是否有关 技法 规律 解决此题要知道定滑轮实质是等臂杠杆 不省力也不费力 但 可以改变作用力方向 结合题意重点分析弹簧秤拉力的大小和方向 在做实验 时 要注意让物体保持平衡状态 即让物体保持静止状态或匀速直线运动状态 误 区 警 醒 误区一 不理解滑轮的特点 例 如图所示 物体A重 N 当滑轮在力的F的作用下 以 m s的速度匀 速上升时 物体A的速度为 F的大小为 不计滑轮重及摩擦 错解 动滑轮的实质是动力臂为阻力臂 倍的杠杆 使用时能省一半力 因此 便误认为使用动滑轮一定省力 其实 使用动滑轮可能省力也可能费力 这要看动 力作用点的位置 若动力作用在轮上 则省力费距离 若动力作用在轴上则费力省 距离 这是
