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1、第十二章 简单机械第2节 滑轮 新课导入 极具极具险绝奇奇观的天的天门山山盘山公路山公路“通通天大道天大道”是天是天门山的一大壮景，通天大道山的一大壮景，通天大道态势险绝，荡气回气回肠，两，两侧绝壁千仞，空谷幽深，壁千仞，空谷幽深，它全它全长不到不到1111公里，海拔却从公里，海拔却从200200米急米急剧提升提升至至12001200米，多达九十九弯，弯弯米，多达九十九弯，弯弯紧连，似玉，似玉带环绕，层层迭起，宛若迭起，宛若飞龙盘旋，直通天旋，直通天际，使人惊奇，堪称天下第一公路奇使人惊奇，堪称天下第一公路奇观。 盘山公路为什么要修得“曲曲折折”？生活中常见的滑轮生活中常见的滑轮抢修现场用到的
2、滑轮旗杆上的滑轮 生活中常见的滑轮吊车上的滑轮1、滑轮凹槽轴周边有槽、能绕轴转动的轮子。(一）定滑轮和动滑轮定滑轮定滑轮 动滑轮动滑轮 不能省力不能省力,但能改变力的方向但能改变力的方向能省一半的力能省一半的力,但不能改变力的方向但不能改变力的方向滑轮的轴固定不动滑轮的轴固定不动滑轮的轴随重物移动滑轮的轴随重物移动滑轮在使用时，根据滑轮在使用时，根据轴的位置是否移动轴的位置是否移动，又分为又分为定定滑轮滑轮和和动动滑滑轮轮两种。两种。使用时，使用时，轴固定轴固定不动不动，叫，叫定定滑轮。滑轮。使用时，使用时，轴和轴和重物一起移动重物一起移动，叫叫动动滑轮。滑轮。.02.定定滑轮滑轮L1L21、
3、定定滑轮实际上就是滑轮实际上就是等臂杠杆等臂杠杆。A：支点支点在在轴心轴心O处。处。B：动力臂动力臂l1等于等于阻力臂阻力臂l22、拉力大小、拉力大小始终等于始终等于重物的重力大小。重物的重力大小。3、拉力的方向拉力的方向与与重物移动的方向重物移动的方向相反。相反。结论：使用结论：使用定定滑轮滑轮不省不省，但，但可以改变施力的可以改变施力的。力力FGFG方向方向FF定滑轮的实质l1l2.01:定滑轮实际上就是等臂杠杆。(1)F1=F2=GFG(忽略轮于轴间的摩擦和绳重)(2)改变拉力的方向，拉力大小不变F1G3.动动滑轮滑轮L2L1A:支点支点在在边缘边缘O处处B：动力臂动力臂l1为为阻力臂阻
4、力臂l2的的2倍。倍。1、动动滑轮实质是滑轮实质是动力臂为阻力臂动力臂为阻力臂2倍倍的杠杆。的杠杆。O.2、拉力大小、拉力大小始终等于始终等于阻力的一半。阻力的一半。3、拉力的方向拉力的方向与与重物的移动方向重物的移动方向相同相同。结论：使用结论：使用动动滑轮滑轮可以可以，但不能改变施力的但不能改变施力的。省力省力方向方向F1F2=G+G动l2l1O.动滑轮的实质(忽略绳自重及轮与轴间的摩擦)(2)结论：使用动滑轮可以省一半的力定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作方便，但不能省力；作方便，但不能省力；于是人们就把于是人们就把定定滑轮和滑轮和动动滑轮组合起来滑轮
5、组合起来使用，把它们各自的优点结合起来，这样就使用，把它们各自的优点结合起来，这样就组成了组成了滑轮组滑轮组而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变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力的方向，使用时经常感觉不便(二)滑轮组GF =滑滑轮轮组组？F =G滑滑轮轮组组？探究滑轮组的特点探究滑轮组的特点FGFGGF2 2段绳子承段绳子承担担F=(1/2)GF=(1/2)G2 2段绳子承段绳子承担担F=(1/2)GF=(1/2)G3 3段绳子承段绳子承担担F=(1/3)GF=(1/3)GGFGFGF实验结果实验结果： 拉力拉力F F的大小的大小与与吊吊起起动滑轮动滑轮的绳子的绳子
6、段数段数n n有关。有关。动滑轮动滑轮被几段绳子吊被几段绳子吊起起，所用力就是，所用力就是物重物重的的几分之一几分之一。 即：即：F =G1n 检测反馈 1.如图所示,工人用动滑轮将重400 N的木箱匀速向上提升,不计摩擦和滑轮重,在此过程中,工人用的拉力为N。200200【解析】本题考查动滑轮的使用特点。因为不计摩擦和滑轮重 ，所以 2. 如图所示,健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时,图中的滑轮是()A.定 滑轮,可省力 B.动滑轮,可省力C.定滑轮,可以改变力的方向 D.动滑轮,可以改变力的方向【解析】本题考查定本题考查定滑轮和动滑轮的工作滑轮和动滑轮的工作特点。由题图知特点。由题
7、图知, ,图中图中用的是定滑轮用的是定滑轮, ,可以改可以改变力的方向变力的方向, ,但不省力但不省力, ,故选故选C C。C C3.小李的质量为50 kg,可以举起80 kg的杠铃;小胖的质量为70 kg,可以举起60 kg的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛,双方都竭尽全力,看谁能把对方拉起来。比赛结果应是()A.小李把小胖拉起B.小胖把小李拉起C.两个都拉不起D.两个都拉起【解析解析】人拉绳子施加的拉力与人举起杠铃施加的举力是人拉绳子施加的拉力与人举起杠铃施加的举力是不相同的。定滑轮是一个等臂杠杆不相同的。定滑轮是一个等臂杠杆, ,不省力也不费距离不省力也不费距离, ,但但可以改变力
8、的方向可以改变力的方向; ;小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样不一样, ,但向下拉动定滑轮上的绳子与他们的胳膊的施力无但向下拉动定滑轮上的绳子与他们的胳膊的施力无关关, ,对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小, ,由于装置由于装置是定滑轮是定滑轮, ,只改变力的方向只改变力的方向, ,不能省力不能省力, ,所以绳子上的作所以绳子上的作 用用力最大等于小李的重力力最大等于小李的重力, ,小于小胖的重力小于小胖的重力, ,即小胖把小李拉即小胖把小李拉起。故选起。故选B B。B B 4.工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂
9、房,他们设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面)。其中最省力的方案 是()【解析】滚动摩擦力比滑动摩擦力小滚动摩擦力比滑动摩擦力小, ,定滑轮定滑轮不省力不省力, ,动滑轮省一半的力。分析四个选项动滑轮省一半的力。分析四个选项,A,A图在地面上滑动图在地面上滑动,B,B图利用了定滑轮和滚动摩擦图利用了定滑轮和滚动摩擦,C,C图既利用了动滑轮图既利用了动滑轮, ,又利用了滚动摩擦又利用了滚动摩擦,D,D图图利用滚动摩擦。故利用滚动摩擦。故C C图最省力图最省力, ,故故C C正确。正确。C C 5.物 理实验要遵循实事求是的原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点
10、”的实验中,完成了如图所示的实验并记录了数据。实验次数物重G/N使用定滑轮时弹簧测力计的示数F1/N使用动滑轮时弹簧测力计的示数F2/N11.000.60.6521.501.10.9032.001.61.15 通通过分析数分析数据据,她觉得与书她觉得与书 中的结论有较大偏差。中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历回想你的实验经历,回答下列回答下列问题问题:(1)(1)该实验中出中出现这样结果的主要原因是什么果的主要原因是什么? ?(2)(2)请你你对小雯的小雯的实验方法提出合理的改方法提出合理的改进意意见。【解析】对图乙对图乙: :分析分析: :对弹
11、簧测力计进行受力分析对弹簧测力计进行受力分析: :受到方向向上的绳子的拉力受到方向向上的绳子的拉力( (大小等于钩码重大小等于钩码重) )、重、重力和手向下的拉力。所以在匀速拉动时力和手向下的拉力。所以在匀速拉动时, ,弹簧测力计弹簧测力计的示数小于物重。的示数小于物重。改进改进: :弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端, ,其读其读数才是用定滑轮提升物体时绳子自由端的拉力值。数才是用定滑轮提升物体时绳子自由端的拉力值。对丙图对丙图: :分析分析: :“使用动滑轮能省一半力使用动滑轮能省一半力”是是在不考虑动滑轮重力和摩擦的理想情况下才成立的在不考虑动滑轮重力和
12、摩擦的理想情况下才成立的, ,在实际实验中在实际实验中, ,动滑轮的重力和摩擦是客观存在的。动滑轮的重力和摩擦是客观存在的。由表中数据可知由表中数据可知, ,随着物重的增加随着物重的增加, ,测力计的示数变大测力计的示数变大, ,但比物重但比物重 的一半要大的一半要大, ,这与这与“使用动滑轮能省一半的使用动滑轮能省一半的力力”的结论偏差较大。其主要原因是没有考虑滑轮的的结论偏差较大。其主要原因是没有考虑滑轮的自重。自重。改进改进: :可以先测出钩码和动滑轮的总重可以先测出钩码和动滑轮的总重, ,然后比较拉然后比较拉力与总重的关系或采用轻质滑轮。力与总重的关系或采用轻质滑轮。【答案】(1)由表中数据可看出,使用定滑轮时(乙图),F1G,这是由于没有考虑到弹簧测力计外壳受到的重力;使用动滑轮时(丙图),F2是由于没有考虑动滑轮受到的重力。(2)使用定滑轮时(乙图),将弹簧测力计倒过来使用(或水平拉动弹簧测力计,或实验前先测出弹簧测力计自身的重力);使用动滑轮时(丙图),要先测出钩码和动滑轮的总重,然后比较拉力与总重的关系(或采用轻质滑轮或增加钩码重)。
