内容正文:
6.6 滑 轮
第六章 力和机械
桔槔(jié gāo)是一种古代的汲水工具,可以把水桶从井里面提升上来。
观察与思考
现在我们依然可以使用古人的装置提升重物。
提升的高度不够啊,有什么办法吗?
还能运行得更顺畅一点吗?
滑轮
观察与思考
学习目标
知道定滑轮和动滑轮的作用和特点。(重点)
02
认识什么是定滑轮和动滑轮。
01
认识滑轮组,知道滑轮组的使用与特点。(难点)
03
了解轮轴的简单应用。
04
定滑轮和动滑轮
【活动】用滑轮把钩码提起来
进行实验:
(1)观察滑轮,说出它的结构。
轴
轮(带凹槽)
挂钩
一、定滑轮和动滑轮
(2)用滑轮、细线、铁架台等设计两种实验方案,要求利用滑轮把钩码提起来,并在方框中画出实验装置的示意图。
一、定滑轮和动滑轮
实验结论:
使用滑轮工作时,根据滑轮的轴的位置是否移动,可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。
定滑轮:轴固定不动。
动滑轮:轴与重物一起移动。
一、定滑轮和动滑轮
动手体验用定滑轮和动滑轮提升重物,说说你的感觉。
二、探究两类滑轮的作用
用定滑轮或动滑轮提起质量相等的钩码,所用的力一样吗?
滑轮的轴的位置运动与否,可能会影响拉力的大小。
用动滑轮更费力,因为提起动滑轮也要用力。
【实验】两类滑轮的比较
提出问题:
定滑轮和动滑轮各有什么样的作用?
使用动滑轮不省力也不费力,可以改变用力的方向。
使用动滑轮省力。
猜想:
二、探究两类滑轮的作用
设计实验:
要判断是否省力需要比较哪些物理量?
如何保证结论的可靠性呢?
需要哪些测量器材?
实验中有哪些要注意的地方?
二、探究两类滑轮的作用
进行实验:
A.使用定滑轮有什么好处 B.使用动滑轮有什么好处
沿不同方向的拉力大小相同吗?
可以得出什么结论?
二、探究两类滑轮的作用
实验记录:
实验次数 物体重力G/N 拉力F/N 拉力方向
1
2
3
……
使用定滑轮有什么好处
二、探究两类滑轮的作用
实验记录:
实验次数 物体重力G/N 拉力F/N 拉力方向
1
2
3
……
使用动滑轮有什么好处
二、探究两类滑轮的作用
实验结论:
使用定滑轮不_______,但可以改变力的_______;
使用动滑轮可以_______,但不改变力的_______。
交流与评估:
说一说你在实验过程中遇到的问题。
省力
方向
省力
方向
滑轮属于杠杆类机械,你能用杠杆的知识从理论上分析这个两种滑轮吗?
二、探究两类滑轮的作用
【活动】使用滑轮的理论分析
(1)定滑轮的本质
O
F1
F2
L1 = L2
F1 = F2
F2= G物 =F1
定滑轮相当于一个等臂杠杆,
拉力F 与物重G 的关系是________。
L1
L2
F=G
斜着拉还是这样吗?
二、探究两类滑轮的作用
(1)动滑轮的本质
L1 = 2L2
F1= 1/2G物 =1/2F2
动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。当动滑轮平衡时,拉力F 与物重G 的关系是__________。
O
F1
F2
F1 = F2
1
2
L1
L2
F=1/2G
为什么实验中我们没有省一半的力?
二、探究两类滑轮的作用
滑轮组、轮轴
定滑轮可以改变力的方向,但不能省力。
动滑轮可以省力,但不能改变力的方向。
能否得到这样一种机械,它既可以省力,又可以改变力的方向呢?
三、滑轮组
+
=
=
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
使用滑轮组既可以省力;又可以改变力的方向。
三、滑轮组
活动和思考:用一个定滑轮和一个动滑轮组装出一个滑轮组,你有几种组装方法?
这几种绕法的滑轮组在作用上有什么不同呢?
三、滑轮组
【实验】使用滑轮组时拉力与物重的关系
进行实验:
分别组装好下面几种滑轮组,并测出不同情况下拉力F和钩码的重力G,记录数据。
三、滑轮组
实验记录:
实验序号 钩码重力G/N 拉力F/N 吊起绳子的股数n
(a)
(b)
(c)
从表中可以找出F、G 和n 的关系:F=_______G
1/n
三、滑轮组
实验结论:
实验表明:使用滑轮组吊重物时,若动滑轮重、绳子自重和摩擦不计,动滑轮被几股绳子吊起,所用的力就是物重的几分之一。
若计动滑轮重,不计绳子自重与摩擦:
F=
n
G物+G轮
三、滑轮组
三、滑轮组
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
h
三、滑轮组
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。
【例题】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
三、滑轮组
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
F=10 N
G动=5 N
G=50 N
物体能被提起吗?
动滑轮对物体的拉力?
地面对物体的支持力?
物体对地面的压力?
不能
15N
35N
35N
三、滑轮组
杠杆还能变形为轮轴
轮轴:由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械。
轮轴的实质:
能够连续旋转的杠杆,支点就在轴线,轮轴在转动时轮与轴有相同的转速。
三、滑轮组
动力臂大于阻力臂 --省力杠杆
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
1.井上的辘轳
三、滑轮组
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
2.水龙头
动力臂大于阻力臂 --省力杠杆
三、滑轮组
生活中还有哪些轮轴?
三、滑轮组
生产、生活中常用的机械往往是这些简单机械的组合。
三、滑轮组
定滑轮
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
轴与重物一起移动的滑轮
省力,但费距离,且不能改变力的方向
实质:省力杠杆
动滑轮
课堂小结
滑轮组
轮轴
定滑轮与动滑轮的组合
绳子自由端的拉力:
绳子自由端的距离:
实质:省力杠杆
滑轮
1.定滑轮左端绳子下端挂着重物,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
F2
F1
F3
D
课堂练习
F2
F1
F3
2.动滑轮左端绳子下端挂着重物,若在动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
C
课堂练习
3.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
丙
F3
乙
F2
甲
F1
课堂练习
4.在利用下图中的四个滑轮组分别匀速提升同一重物时,若四个滑轮组中的动滑轮的重量相同且摩擦力不计,则F1、F2、F3、F4的关系是( )
A
A.F1=F4<F2<F3
B.F1<F4<F2<F3
C.F1>F4>F2>F3
D.F1=F2<F4=F3
课堂练习
F1
F2
F3
F4
5.把质量相等的A、B 两物体挂在如图所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后 ( )
A. A 上升
B. A 下降
C. A、B 均静止
D. 无法判断
B
课堂练习
6.如图所示,物体A重G=80 N,在F=60 N拉力下匀速前进,此时物体A受到的摩擦力等于 N。(滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计)
120
A
F
.
f
T
N
G
课堂练习
$$