第九章 2.第二节 滑轮（讲解课件）-【优翼·学练优】2024-2025学年八年级物理下册同步备课（北师大版2024）

第九章 机械和功 第二节 滑轮 观察与思考 学校的升旗仪式是靠什么把红旗拉上去的？把建筑材料运到房上又是利用了什么机械呢？ 升旗仪式和往房上运输建材都使用了一种常用的简单机械—滑轮。 学习目标 认识定滑轮和动滑轮及其特点。（重点） 1 知道滑轮组的使用及特点。（重点） 2 了解滑轮组的简单应用。 3 滑轮的种类 认识滑轮 由绳索或链条绕过具有转动轴的圆轮构成，这个装置叫作滑轮。 生活中常用的几种滑轮 滑轮的种类 定滑轮 升国旗时，旗手缓缓向下拉绳子，国旗就会徐徐上升。 这是因为旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这样的滑轮叫作定滑轮。 滑轮的种类 动滑轮 使用时，滑轮跟物体一起运动，这样的滑轮叫作动滑轮。 滑轮的种类 滑轮组 实际生产生活中，人们还常常把定滑轮和动滑轮组合在一起使用，构成滑轮组。 练一练 如图是手摇升降晾衣架的结构示意图，使用它可以方便地升降衣架来晾晒衣物。该装置通过一些机械的组合来实现此功能。该装置有　　个定滑轮，有 个动滑轮。 2 2 F 滑轮的工作特点 探究定滑轮的工作特点 1.使用定滑轮拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？  2.绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？ 实验器材 滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺 滑轮的工作特点 探究定滑轮的工作特点 实验表格 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 结论 0.5 向上 0.2 0.5 向下 0.2 1.0 向上 0.1 1.0 向下 0.1 1.5 向上 0.15 1.5 向下 0.15 使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。 滑轮的工作特点 探究动滑轮的工作特点 1.使用动滑轮拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？  2.绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？ 实验器材 滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺 滑轮的工作特点 探究动滑轮的工作特点 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 实验表格 0.5 向上 0.2 0.3 向上 0.4 1.0 向上 0.1 0.6 向上 0.2 1.5 向上 0.15 0.8 向上 0.3 使用动滑轮可以省力，但费距离；且不改变力的方向。 结论 滑轮的工作特点 探究滑轮组的工作特点 1.使用滑轮组拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？  2.绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？ 实验器材 滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺 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 滑轮的工作特点 探究滑轮组的工作特点 实验表格 0.5 向上 0.2 0.5 向下 0.4 1.0 向上 0.1 1.0 向下 0.2 1.5 向上 0.15 1.5 向下 0.3 滑轮的工作特点 探究滑轮组的工作特点 实验表格 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 0.5 向上 0.2 0.2 向上 0.6 1.0 向上 0.1 0.4 向上 0.3 1.5 向上 0.15 0.6 向下 0.45 使用滑轮组既可以省力，又可以改变用力的方向；但是费距离。 结论 滑轮的工作特点 滑轮组的这两种绕线方法有什么不同？ 1.绳子的起点 2.拉力的方向 3.动滑轮相连的绳子段数（用n表示 ） 讨 论 思考角度： F F 滑轮的工作特点 ？ 利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？ 试一试 滑轮的工作特点 F F 请将这两个滑轮组的绳子绕好 1 2 1 2 3 4 3 4 n=4 n=5 甲 乙 数一数这个两个滑轮组绳子的段数n分别是多少？ 5 滑轮的工作特点 1.拉力的方向： 2.拉力的大小： 3.拉力作用点移动的距离： 可以改变拉力的方向 绕线越多越省力 绕线越多越费距离 使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但不能既省力又省距离。 探究滑轮组的工作特点 滑轮的工作特点 对于用一根绳子组装的滑轮组而言，拉力F与动滑轮相连的绳子段数n有什么关系呢？(不计绳重，动滑轮重和摩擦) 拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子段数n有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。 即： F= n G n=3 3F G 3F=G 探究滑轮组的工作特点 滑轮的工作特点 绳子自由端移动距离s与物体移动距离h之间有什么关系呢？ 物体升高h，相当于吊起动滑轮的每段绳子抽走了h，这些都只能从绳子自由端抽走，则绳子自由端在相等的时间内共需要抽走3h，即s=3h。 若吊起动滑轮的绳子段数为n，则有：s=nh。 h 探究滑轮组的工作特点 滑轮的工作特点 若每个滑轮重20N，结果如何？ F= F=100N s=30m F=100N h=10 m s= G=100 N h=10 m G= G= 物体以0.2m/s的速度匀速上升10s s= h= s= 280N 20m 60N 10m 280N 30m 8m 探究滑轮组的工作特点 滑轮的工作特点 F F 结 论： （n为承担物重的绳子段数） F＝ （G+G动） 1 n s＝nh F F 不计绳重和摩擦时，有 不计绳重、摩擦和动滑轮重时，有 F＝ G n 探究滑轮组的工作特点 练一练 汽车重2×104 N，陷入泥中，受到的阻力为3×103 N。用如图所示装置，则至少要用多大的力才能将汽车拉出？ F 解：由图可知，有三段绳子连接动滑轮，故 F＝ ×3×103 N＝1×103 N 3 1 滑轮的工作特点 定滑轮的本质 理论分析 转轴固定不动，相当于支点 O，拉力相当于动力，物体对绳子的拉力相当于阻力。 L1 = L2 F1 = F2 F2 = G物 F1 = G物 定滑轮相当于一个等臂杠杆，因此，不省力也不费力。 L2 L1 O F2 F1 滑轮的工作特点 L1=L2 F1'' F1 F1' 使用定滑轮时，若拉力斜向下或水平F=G吗？ F2 O L2 L1 使用定滑轮沿不同的方向用力时，力的大小始终不变。 滑轮的工作特点 定滑轮的用法 s=h F＝G物 v绳=v物 1.竖直 2.水平 s=s物 F＝f v绳=v物 F F 滑轮的工作特点 动滑轮的本质 理论分析 ∵ G · R = 2R · F F = GR 2R = 1 2 G 动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。因此能省一半力。 杠杆的支点在 O 点处 O A F L2 = R L1= 2R O G F G 支点是 A 点还是 O 点？ 使用动滑轮时，若拉力斜向下或水平F如何变化？ F1'' F1 F1' L1>L1'>L1'' L'1 L1 L''1 F1<F1'<F1'' 动滑轮拉力方向竖直向上时，最省力。 L2 滑轮的工作特点 滑轮的工作特点 动滑轮的用法 s= 2h F＝ G物 v绳=2v物 1.竖直 2.水平 s=2s物 v绳=2v物 F 2 1 — （不计G动） F＝ （G物+G动） 2 1 — F F＝ f 2 1 — 动滑轮的特殊用法： F 1.竖直 s= h F＝2G物 v绳= v物 2 1 — （不计G动） F＝2G物+G动 2 1 — 2.水平 F＝2f s= s物 2 1 — F v绳= v物 2 1 — 滑轮的工作特点 练一练 1.定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物，若在定滑轮右端的绳子自由端分别沿三个方向用力（如图所示），力的大小分别为F1、F2、F3，则 （ ） A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．三个力一样大 D F2 F1 F3 练一练 2.如图所示，用5N的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2m。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＝2.5N s＝0.1m B．G＝2.5N s＝0.4m C．G＝10 N s＝0.1m D．G＝10N s＝0.4m D F G 滑轮的工作特点 实际应用中的滑轮和滑轮组 滑轮和滑轮组在起重机械中得到了广泛的应用，下图就是实际应用中的滑轮。 滑轮的工作特点 实际应用中的滑轮和滑轮组 练一练 如图所示，如果用250N的力将重物吊起，应该怎样连接滑轮组？请在图中画出绕绳的方法。(不计动滑轮重及摩擦) 因为 ，4为偶数，绳子固定端应固定在定滑轮上，然后顺次缠绕。 课堂小结 滑轮 定滑轮 动滑轮 滑轮组 滑轮组的应用 轴固定不动的滑轮 不省力也不费距离，但可以改变力的方向 实质：等臂杠杆 轴随物体一起运动的滑轮 省力但费距离，且不能改变力的方向 实质：省力杠杆 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 s＝nh F＝ （G+G动）（不计f） 随堂训练 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．拉力：F甲＝F乙 B．拉力：F甲＜F乙 C．拉力：F甲＞F乙 D．无法确定 甲 乙 C 随堂训练 2.用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（ ） A． F1>F2>F3 　 B． F2>F3>F1 　 C． F2>F1>F3 　 D． F3>F1>F2 D 乙 F2 甲 F1 丙 F3 随堂训练 3.如图所示，在竖直方向大小为20N的拉力F作用下，重物A沿竖直方向，以0.2m/s的速度匀速上升。不计滑轮重、绳重、摩擦，物体A的重力及滑轮移动的速度是（　　） A．40N 0.4m/s B．10N 0.1m/s C．20N 0.1m/s D．10N 0.4m/s B A F 4．小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5N的物体匀速提高了1m，每个滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是　 　m，施加在绳端的拉力F是　 　N，悬挂定滑轮处拉力F′是　 　N。 2 3 10 F 随堂训练 5. 如图所示，动滑轮重40N，工人至少要用多大的力才能把重500N的货物匀速拉起？ 解：工人用的力 解析：从题图中看出有2段绳子连在动滑轮上，因此拉力 随堂训练 随堂训练 6. 如图所示，货物重1000N，动滑轮重50N，至少要用多大的拉力才能提升重物？如果每段绳子只能承担400N的拉力，滑轮组最多能提起多重的货物？ 解：至少用的拉力 因为 ，所以最多提起的货物重力 G′物 = nF′-G轮 = 3×400N-50N = 1150N。 随堂训练 7. 如图所示，动滑轮重2N，所吊起的重物B重10N，物体A重80N。此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降，要使物体B以0.2m/s的速度匀速上升，至少要对A施加一个多大的向左的水平外力？ 解：物体B 恰好以0.1m/s的速度匀速下降时，物体A所受的向左的摩擦力 物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升时，物体A所受的摩擦力方向向右，大小为4N，此时，拉力大小为F=f+F绳=4N+4N=8N。 f=F绳==4N $$