9.2 滑轮 --2023-2024学年 初中物理北师大版八年级下册

第九章 机械和功 第2节 滑轮 我们先来观察一幅科学漫画 这个故事中起到关键作用的是哪个部件? 你在哪里见到过吗？ 新知导入 1.认识什么滑轮及其分类。 2.通过实验，掌握定滑轮和动滑轮的特点。 3.知道滑轮组的使用及特点。 学习目标 滑轮 用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圆轮，这个装置叫作滑轮。 这些都是滑轮，请观察它们的结构有哪些相似点？   轴 小轮 凹槽 新知学习 定滑轮和动滑轮 一 旗杆顶端的滑轮 —— 定滑轮 搬运建材的滑轮—— 动滑轮 这两类滑轮的分类依据是什么？ 定滑轮：轴固定不动 动滑轮：轴随物体一起运动 定滑轮和动滑轮工作演示 提出问题： （1）使用定滑轮是否省力（或更费力）？ （2）使用定滑轮是否省了距离（或需要移动更远的距离）？ 定滑轮 旗杆顶的定滑轮 探究定滑轮和动滑轮的特点 二 进行实验： ① 用弹簧测力计直接测出钩码的重力。 ② 使用定滑轮缓缓提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向。 ③ 竖直拉升、斜着拉升，改变拉力的方向，观察拉力大小。 探究定滑轮的特点 实验1 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 1. 5 竖直向上 0. 3 1. 6 竖直向右 0. 3 1. 5 竖直向上 0. 3 1. 4 斜向下 0. 3 1 竖直向上 0. 4 1. 1 竖直向下 0. 4 实验结论： 定滑轮的特点： 使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向。 （1）力的关系：F 与 G 一样大，不省力 。 （2）施力的方向：改变。 （3）绳端移动距离S与物体上升高度h的关系：相等。 定滑轮的实质 定滑轮实质上是等臂杠杆 支点在轴心O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2； 两个力臂 L1、L2 都等于轮半径。 改变拉力方向，还是等臂杠杆， 所以使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G 绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h相等：S绳=h物 L1＝ L2　； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦） 根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2 l2 l1 O F2 F1 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 进行实验： 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。 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。 探究动滑轮的特点 实验2 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： （1）使用动滑轮能省一半的力：F= G。但不能改变力的方向。 （2）绳端移动距离：S=2h 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。 动滑轮的实质 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； 阻力臂 l2 是轮半径。 动滑轮实质上是一个省力杠杆。 根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2 L1＝ 2L2　； F1＝ G （不计摩擦和动滑轮重） 绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h： S绳=2h物 杠杆的支点在 O 点处 O A F l2 = R l1= 2R O G F G 1 2 滑轮组： 定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。 想一想：还有别的绕线方法吗？ 滑轮组 三 甲 乙 绳子的起点 拉力的方向 拉力的大小 移动的距离 这两种绕线方法有什么不同？ 甲 乙 动滑轮上 定滑轮上 竖直向上 向下 动滑轮+钩码 甲 乙 G总 3F G总 2F F= 3 G总 F= 2 G总 s=3h s=2h 利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？ 试一试 讨论：这两种绕线方法有什么不同？ 结论： = n G总 你发现了什么规律？ F F 甲 乙 动滑轮+物体 甲 G总 4F 乙 G总 5F n是承担总重的绳子段数 F=? s=? G=100 N h=10 m 例题：一位同学组装了如图所示的滑轮组，将重100N的重物匀速提升10m，若每个滑轮重20 N，且不计绳重和摩擦。求：绳自由端的拉力F和移动的距离s。 动滑轮+物体 G总 2F 解：因为重物匀速上升， 所以，2F=G总=G + G动 G+G动 F= 2 = 100N+ 20N 2 =60N s=2h=2×10m=20m 答：绳自由端的拉力F是60N，其移动的距离s是20m 。 课堂总结 滑轮 滑轮:用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圆轮 定滑轮:轴固定不动 不省力，不省距离 可以改变力的方向 动滑轮:轴随物体一起运动 省力，费距离 不改变力的方向 滑轮组 定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组 绳子自由端的拉力 绳子自由端的距离 1．同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和滑轮的摩擦力不计，则（　　） A．手的拉力：F甲＝F乙 B．手的拉力：F甲＜F乙 C．手的拉力：F甲＞F乙 D．无法确定 C 甲 乙 课堂练习 2. 如下图所示，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） F 100 3.如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　） A．G＝2.5牛 s＝0.1米 B．G＝2.5牛 s＝0.4米 C．G＝10 牛 s＝0.1米 D．G＝10牛 s＝0.4米 D F G 4.为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　） A．两个滑轮在装置中起的作用相同 B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同 C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等 D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等 C Lavf57.25.100 $$