11.2 滑轮及其应用 2024-2025学年沪科版物理八年级下学期

第十一章 机械与人 第2节 滑轮及其应用 八年级物理下册 •沪科版2024 栏目导航 学习目标 1.定滑轮及其特点 新课导入 探究点： 2.动滑轮的使用特点 课堂小结 当堂评价 对点训练 3.滑轮组的特点 对点训练 对点训练 学习目标 物理观念：了解定滑轮、动滑轮的特点，知道滑轮在生产生活中的应用 科学态度与责任：能体会人们对简单机械的使用的重要性，能了解机械的使用对社会发展的作用 科学思维：知道滑轮是一种理想模型；能将杠杆的使用特点迁移至滑轮 科学探究：动手探究定滑轮和动滑轮的使用实验，体验滑轮在使用过程中作用和特点，并通过对实验数据进行分析、处理，得出对应物理量之间的定量关系 新课导入 1 人的力气再大，可以抱起比自己重好几倍的物体，但却不能把自己拉起来。是不是？ 老师：但我可以。 老师：观看“吊起自己”的视频。 老师：利用什么我们就可以自己把自己拉起来? 新课导入 2 老师那两个木棒和一根又长又结实的绳子，按下图连好，如下图： 然后让两个男生往两边拉，一个女生拉住绳子一端往里拉。先让学生判断谁能获胜？ 然后让他们尽力拉，结果女生轻松获胜。 可以让不服的同学多次尝试。 这套装置为什么起到了让女生以小博大，以弱胜强的作用呢？ 探究点1 定滑轮及其特点 1.滑轮 （1）老师演示：用一个等臂杠杆可以让一个重物从较深的水槽中向上运动。为了让重物被提升出水槽，需要继续转动杠杆。杠杆转动过程连起来会变成一个什么图形？ 老师：杠杆转过180度时就会开始绕线，圆形的绕线效果也比原来的杠杆形状效果更好。既然圆形更方便，那我们不妨在杠杆上下各安装一个半圆。这样一来，杠杆就变成了我们今天要学习的滑轮。 （2）观看实物及滑轮视频。 圆形 （3）滑轮：是一个周边有槽、能绕轴转动的轮子 探究点1 定滑轮及其特点 2.滑轮分类 （1）问题提出： 工人要装修三楼的房子，他们需要把货物从地面运到三楼。工人甲在底楼地面，工人乙站在三楼。他们都不想上、下楼把货物从地面运到三楼。那如果是你，该怎么使用滑轮，将货物从地面运到三楼？ （2）活动探究： 用钩码代替货物，利用细线、滑轮在铁架台上分别模拟甲、乙工人提起重物。 两种方法如图： 探究点1 定滑轮及其特点 （3）活动总结： 仔细观察两种情况下滑轮的运动情况，比较装置的不同之处。 （4）工地上来了工人丙，他没有使用滑轮，而是直接用绳子将货物提上来。你认为提升重物时使用滑轮与不使用滑轮相有什么不同吗？ 像A那样使用时轴固定不动，只转动不移动的滑轮叫做定滑轮； 像B那样使用时轴随物体一起移动，既转动又移动的滑轮叫做动滑轮。 探究点1 定滑轮及其特点 3.定滑轮使用特点 （1）阅读P265“做中学”部分，分小组讨论探究方案。 （2）实验探究过程： ①组装如P265图11—19所示的装置。用弹簧测力计竖直向下拉动勾码缓慢匀速上升，读出弹簧测力计示数，用刻度尺测量物体上升高度和弹簧测力计移动距离，记入下表。 ②改变勾码个数重复上述操作。 ③改变弹簧测力计拉力方向重复上述操作。 次数 物重G/N 拉力F/N 拉力方向 重物升高高度h/cm 弹簧测力计移动距离s/cm 1 1 向下 10 2 2 向下 10 3 1 斜向下 10 4 1 水平向右 20 1.1 2.1 1.1 1.1 10 10 10 20 探究点1 定滑轮及其特点 （3）实验结论： 使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变 。 （4）实验反思： ①观察记录数据，发现两个力大小并不相等。可能原因是什么？ ②如果定滑轮使用过程中摩擦力可以忽略，那么拉力和物体的重力大小应该是什么关系呢？物体移动距离和力移动距离呢？ 4.定滑轮实质： 分析课本P265图11—20，讨论下列问题： 若把滑轮看成杠杆，则动力臂l1和阻力臂l2关系为：l1____(>、<、=)l2，根据杠杆平衡条件可知，F1_ __F2。 结论:这根杠杆是__ __(省力、费力、等臂)杠杆。 力的方向 因为轮轴和滑轮之间、细线跟滑轮间存在摩擦。 F=G,s=h = = 等臂 对点训练 如图所示，小亮同学正在探究“定滑轮的使用特点”实验： (1)实验时，他应该 （选填“匀速”或“变速”）拉动绳子，让物体匀速上升； (2)如图所示，保持钩码不变，小亮同学使用 分别测量不同方向的拉力大小，使用前要对它进行 调零 ； (3)测出的三次示数大小关系是F甲 F乙 F丙（选填“>”、“<”或“=”） 匀速 定滑轮及其特点 弹簧测力计 = = 探究点2 1. 阅读P266“做中学”部分，分小组讨论探究方案。 2.实验探究过程： ①组装如P266图11—21（a）所示的装置。用弹簧测力计竖直向上拉动，使勾码缓慢匀速上升，读出弹簧测力计示数，用刻度尺测量物体上升高度和弹簧测力计移动距离，记入下表。 ②改变勾码个数重复上述操作。 ③改变弹簧测力计拉力方向重复上述操作。 动滑轮的使用特点 次数 物重G/N 拉力F/N 拉力方向 重物升高高度h/cm 弹簧测力计移动距离s/cm 1 1 向上 10 2 2 向上 10 3 1 斜向上 10 0.7 1.3 0.9 20 20 20 探究点2 3.实验结论： 4.定滑轮实质： 分析课本P266图11—21（b），讨论下列问题： 若把此滑轮看成杠杆，则动力臂l1和阻力臂l2关系为：l1= l2，根据杠杆平衡条件可知，F1= F2。结论:这根杠杆是__ _(省力、费力、等臂)杠杆。 动滑轮的使用特点 5.实验反思： 从动滑轮的工作原理来看，使用动滑轮的拉力应该是物重的一半，但实验的结果似乎并非如此，你认为这可能是什么原因呢？ 使用动滑轮省力（F<G），但费距离（s=2h），不能改变力的方向 ①忽略摩擦时，动滑轮本身也有重力，使用动滑轮提升重物，所用拉力是滑轮与物体总重的一半，即 ；②使用动滑轮省力一半只是一种理想状态。 2 省力 对点训练 （1）如图所示，不计摩擦和绳重，G为120N的重物在70N拉力F作用下匀速上升，动滑轮重为 ； （2）如图所示，若动滑轮自重10N，不计摩擦和绳重，重物G在55N拉力F作用下匀速上升，则重物G= N，重物上升0.5m时，绳子自由端移动距离为 ，绳子自由端上升速度为8m/s，则重物上升速度为 m/s。 动滑轮的使用特点 20N 100 1m 4 1.滑轮组 （1）图中的人遇到了什么问题？你能帮帮他吗？ 滑轮组的特点 探究点3 使用定滑轮不省力但能改变施力的方向；使用动滑轮能省力，但不能改变施力的方向；能不能将动滑轮和定滑轮组合起来使用呢？ （2）阅读课本P266“滑轮组”部分。 用动滑轮和定滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组，它既可 又可改变 。 省力 力的方向 2.使用特点探究过程： （1）引导学生绕线，老师巡回指导。 （2）指导学生探究滑轮组的省力情况与费距离情况。 滑轮组的特点 探究点3 绕线 方式 钩码重G/N 拉力F/N 物体上升高度h/cm 绳端（拉力作用点）移动距离s/cm 大小 方向 甲 2 向上 10 乙 2 向下 10 1.2 1.6 30 20 F F （3）承担重物的绳子的股数为n的滑轮组： 滑轮组的特点 探究点3 ②如果在半理想情况下（只忽略动摩擦），拉力F跟物重G的关系为： ； ①在理想情况下（忽略动滑轮重和摩擦），滑轮组用几股绳子吊起物体，将物体提升所用的力就是物重的几分之一，即 ； ③使用滑轮组提升物体时，物体上升的高度h和绳子自由端移动的距离s的关系是s=nh。 4.拓展探究：判断滑轮组绕线方法的技巧 （1）技巧1：找到动滑轮，然后数直接与动滑轮相连的绳子的股数，要注意包括动滑轮挂钩上的绳子。 （2）平常有“奇动偶定”的说法，具体为：绳子起点如果系在动滑轮上，绳子的段数是奇数段；绳子起点如果不是系在动滑轮上（而是系在定滑轮或其他位置），绳子的段数是偶数段。 对点训练 用如图所示的装置提升重为600N的物体。不计摩擦和滑轮与绳的自重，下列说法正确的是（　　） A．两个滑轮均为动滑轮 B．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为300N C．若人将绳子匀速拉过2m，物体也上升2m D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向 B 滑轮组的特点 课堂小结 滑轮 定滑轮 动滑轮 滑轮组 优点 关系 实质 改变力的方向 理想状态下F=G s=h 等臂杠杆 优点 关系 实质 省力 或 s=2h 省力杠杆 优点 关系 既能省力，又能改变力的方向 或 s=nh 当堂评价 1．如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，关于该滑轮下列说法正确的是（　　） A．它是一个动滑轮 B．它可以上下移动 C．用它改变力的方向 D．用它改变力的大小 1 23456 C 当堂评价 2．在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（　　） A．绳子自由端被拉下了10m B．这个滑轮组能省距离 C．这个滑轮组能省力 D．这个滑轮组不仅能省力，还能省距离 1 2 3456 C 当堂评价 3．如图所示，物体 和 重均为100N，滑轮重均为20N，分别用力匀速提升重物 和 。若不计摩擦和绳重，则FA为 N，FB为 N。 12 3 456 60 100 当堂评价 4．如图所示，小明在探究滑轮组省力情况，已知每个钩码重为1N，每个滑轮重为1N，不计绳重及摩擦，则（a）图中弹簧测力计的读数为 N，图（b）中弹簧测力计的读数为 N，图（c）中弹簧测力计的读数为 N。 123 4 56 1 1.5 1.5 当堂评价 1234 5 6 5．请按要求作图：如图所示，站在地面上的工人利用滑轮组向下拉绳提起物体，请在图中画出最合理的绳子绕法。 当堂评价 12345 6 6．如题图所示， 工人用滑轮组提升重物， 已知重物质量 100kg 。 在工人用F=400N的力，重物匀速上升至6 m高处。不计绳重和机械之间的摩擦。求∶ （g取 10 N/kg） （1）物体的重力； （2）绳子自由端运动的距离； （3）动滑轮的重力。 解：（1）物体的重力为： （2）由图可知，滑轮组承重绳子股数n=3， 绳子自由端运动的距离为： （3）动滑轮的重力为： 答：（1）物体的重力为1000N；（2）绳子自由端运动的距离为18m；（3）动滑轮的重力为200N。 Lavf58.76.100 $$