第二节 滑轮（教学课件）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

第十一章 简单机械 第二节 滑轮 2025 八年级下册（北师大（北京）2024） 目录 壹 学习目标 肆 课堂练习 贰 课堂引入 叁 探究新知 陆 课后作业 伍 课堂总结 学习目标 1.能识别定滑轮和动滑轮（物理观念） 2.了解定滑轮和动滑轮的特点，并能根据实际情况需要合适的滑轮解决实际问题（物理观念和科学探究） 3.画安装滑轮组，并能根据安装情况分析拉力与物重间的关系（物理观念和科学思维） 课堂引入 观察并回答问题： 如右图所示，工人站在地面上，利用滑轮将重物提升到楼上。 这样使用滑轮有什么好处?会省力吗? 在日常生活中，除了杠杆之外，滑轮也是一种应用非常广泛的常见的简单机械。 4 课堂引入 第2节 滑轮 旗杆顶部上的滑轮 大家在生活中见过滑轮吗？使用滑轮有什么特点呢？ 起重机上的滑轮 塔吊上的滑轮 知识点1 滑轮 1. 认识滑轮 （1）滑轮：能绕轴自由转动、周边有槽的轮子。 轴 轮 槽 请你观察滑轮的结构： 滑轮 探究新知 知识点1 滑轮 （2）滑轮的分类 ①定滑轮：轴不随物体一起运动的滑轮，叫定滑轮。。 ②动滑轮：轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮。 动滑轮 定滑轮 观察右下图，比较两滑轮的位置变化情况 探究新知 知识点1 滑轮 活动：动手体验用定滑轮和动滑轮提升重物，说说你的感觉。 定滑轮 动滑轮 探究新知 知识点1 滑轮 （1）使用定滑轮、动滑轮是否省力（或更费力）？ （2）使用定滑轮、动滑轮是否省距离（或费距离）？ （3）什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？ 2. 实验：研究定滑轮和动滑轮的特点 提出问题 探究新知 知识点1 滑轮 衔接：根据刚才的体验，因此我们猜想到的有…… 如右图所示，分别使用同一个物体在不使用滑轮、使用定滑轮和使用动滑轮匀速移动物体，记录整个过程中用力的大小，物体移动的距离及动力的移动距离，动力的方向，然后由数据分析，得出结论。 设计实验与制定计划 探究新知 知识点1 滑轮 衔接：在做实验前，我们还需要制定实验方案，请同学们思考以下这个问题…… 问题答案： 1.钩码的重力、绳子的拉力、物体上升的距离、绳子移动的距离。 2.测力用弹簧测力计；测距离可以用刻度尺。 3.测出拉起重物要用的拉力，再分别测出使用定滑轮和动滑轮将重物拉起来时（应当匀速拉动）需要用的力，然后进行对比。对于距离，可以测出重物移动距离和绳子端移动进行对比。 (1)如图甲所示,用弹簧测力计拉钩码勾速上升h=10 cm,记录弹簧测力计的示数 F,、拉力方向及绳子自由端移动的距离s. (2)按图乙所示安装定滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s. (3)按图丙所示安装动滑轮,让钩码匀速上升 h=10cm,记录弹簧测力计的示数F、拉力方 向及绳子自由端移动的距离s。 (4)换用数量不同的钩码,重复上面的步骤。 进行实验 探究新知 知识点1 滑轮 衔接：那么接下来我们以小组的形式开始实验。 研究定滑轮和动滑轮的特点 拉力的大小F/N 将钩码提升10cm时绳子自由端移动的距离s/cm 拉力的方向 实验1 实验2 实验3 不适用滑轮 1 2 6 10 上 使用定滑轮 1 2 6 10 下 使用动滑轮 0.5 1 3 20 上 实验记录 实验分析 定滑轮 F拉=G 拉力方向与钩码运动方向相反 S绳子=h钩码 动滑轮 F拉=G 拉力方向与钩码运动方向相同 S绳子=2h钩码 探究新知 知识点1 滑轮 衔接：有没有小组来分享一下自己小组的实验结果？ 实验结论 （1）使用定滑轮既不省力,也不省距离,但可以改变力的方向. （2）使用动滑轮能省力,但要费距离,且不能改变力的方向 探究新知 知识点1 滑轮 衔接：有没有小组来分享一下自己小组的实验结果？ 交流与反思 (1)实验中安装滑轮时,注意绳子要放在槽内,以免绳子脱落使摩擦变大,影响实验效果 (2)实验中,注意要使动滑轮两侧绳子平行或夹角很小 (3)实验中应选用重一些的钩码、较轻的动滑轮、光滑的细绳,以减小实验中摩擦力、动滑轮自重的影响 (4)实验中要保证轮和轴间有良好的润滑,以减小摩擦 探究新知 知识点1 滑轮 衔接：有没有小组来分享一下自己小组的实验结果？ 【视频讲解：探究定滑轮和动滑轮的特点】 探究新知 知识点1 滑轮 G F 3. 定滑轮的实质 0 . 如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。 F＝G F1l1=F2l2 l1=l2=r l1 Fl1=Gl2 通过理论分析可知，定滑轮实质上 是一个等臂杠杆，所以不省力。 l2 探究新知 知识点1 滑轮 在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。 由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，则： F＝G 结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向. 物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向. F G 用平衡力的知识研究定滑轮的特点 3. 定滑轮的实质 探究新知 知识点1 滑轮 F1 F2 4. 动滑轮的实质 l1 l2 动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。 动滑轮相当于一根杠杆，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。 根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2 l1＝2l2　 F1＝ F2＝ G （不计摩擦和动滑轮重） 1 2 1 2 O. 探究新知 知识点1 滑轮 用平衡力的知识研究动滑轮的特点 在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。则： 2F＝G，F 若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足： 2F＝（G+ G动）， F F F G G动 同一根绳上的 两个拉力相等 探究新知 知识点1 滑轮 机械名称 定 义 实 质 特 点 定滑轮 动滑轮 滑轮轴 固定不动 等臂杠杆 不省力，能改 变力的方向 滑轮和重物 一起移动 动力臂是阻力臂 二倍的杠杆 能省力，不能 改变力的方向 5. 定滑轮与动滑轮的特点 探究新知 知识点1 滑轮 6. 几种常见情况下的等量关系 F2 F1 F3 G （1）定滑轮 F1=F2=F3 v绳=v物 f F=f，f 为物体受到的摩擦力 v绳=v物 探究新知 知识点1 滑轮 6. 几种常见情况下的等量关系 （2）动滑轮 F= S绳=2S物，v绳=2v物 f F= ，S绳=2S物，v绳=2v物 探究新知 知识点1 滑轮 6. 几种常见情况下的等量关系 （2）动滑轮 F= f，S动=S物， v动= v物 F= G+G动，S动= S物， v动= v物 f 探究新知 知识点1 滑轮 【典例1】物体A和B所受重力都为40N，图b中滑轮的作用是 。若不考虑滑轮重、绳重和摩擦，当竖直用力分别匀速提起物体A和B时（如图a、b所示），力的大小为 N。 由图知，用于提升物体A的滑轮为动滑轮，直接作用在动滑轮上承担拉力的绳子段数为2。因不计滑轮重及摩擦，所以拉力的大小为 改变力的方向 探究新知 知识点1 滑轮 20 【典例2】如图所示，A、B为两个滑轮，若物体与地面的滑动摩擦力为30N，不计绳重和滑轮摩擦，要使沿水平方向匀速运动2m，绳子端的拉力为 N，拉力移动的距离为 m；为 N，拉力移动的距离为 m。 30 2 探究新知 知识点1 滑轮 15 4 【详解】[1][2]由图知，A滑轮为定滑轮，定滑轮在使用时，不能省力，也不费距离，不考虑绳重和滑轮摩擦时，拉力 移动的距离为2m。 [3]B滑轮为动滑轮，不考虑绳重和滑轮摩擦时，拉力 移动的距离为s=2×2m=4m 知识点2 滑轮组 1. 滑轮组 把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。 滑轮组有什么特点？ 我们知道：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？ 探究新知 知识点2 滑轮组 由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合？这样的组合各有什么特点？ 组合一 组合二 探究新知 知识点2 滑轮组 ①绳端的固定点不同： 甲固定在动滑轮的轴上，乙固定在定滑轮的轴上。 ②拉力的方向不同： 甲通过动滑轮向上，乙通过定滑轮向下。 如图甲、乙所示的两个滑轮组，这两个滑轮组有什么不同？ 甲 乙 探究新知 知识点2 滑轮组 用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F各是多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？ 甲 乙 2. 滑轮组的特点 探究新知 知识点2 滑轮组 使用该滑轮组省力费距离。 图中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s=3h. F 分析动滑轮受力可知，四个力平衡：F1+F2+F=G物 ∵同一根绳子上的力相等：F1=F2=F ∴3F=G物 F F1 F2 G ① ③ ② 结 论 拉力：F 拉力移动的距离：s=3h ①分析甲滑轮组的省力与费距离的情况 探究新知 知识点2 滑轮组 使用该滑轮组省力费距离。 图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，所以拉力移动的距离为2h. 图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳子上的力相等，所以拉力的大小：F ②分析乙滑轮组的省力与费距离的情况 ② F G ① 结 论 拉力F 拉力移动的距离为S=2h 探究新知 知识点2 滑轮组 ③由两个定滑轮、动滑轮组成的滑轮组的省力费距离情况 利用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，可以怎样绕绳子呢？有几种方法？ 组合一 组合二 探究新知 知识点2 滑轮组 ①绳端的起点（固定点）不同： 甲固定在定滑轮的钩上；乙固定在动滑轮的钩上。 ②拉力的方向不同： 甲中拉力的方向向下，乙中拉力的方向向上。 这两种绕线方法有什么不同？ 这两种方法拉力的大小是否相等？拉力移动的距离是否相等？ 甲 乙 固定点 固定点 探究新知 知识点2 滑轮组 F 乙 4是动滑轮上 绳子的段数 5是动滑轮上 绳子的段数 F 甲 动滑轮受力分析： F1+F2+ F3+ F4 =G 同一根绳子上的力相等： F1=F2= F3=F4 = F F 4F=G 同一根绳子上的力相等： F1=F2= F3=F4 = F5= F 动滑轮受力分析： F1+F2+ F3+ F4 + F5=G s=4h F s=5h 5F=G 两个滑轮组的省力费距离情况比较（不计动滑轮重和摩擦） G G 探究新知 知识点2 滑轮组 你发现了什么规律？ 在不计绳重，动滑轮重和摩擦，用一根绳子组装的滑轮组时，拉力F大小和绳子自由端移动的距离s与动滑轮相连的绳子段数n有关。 F F F F 探究新知 知识点2 滑轮组 F ① ② F F ① ② ③ F 有n段绳子与动滑轮连接，所用的力就是物重的n分之一。即： F(不计绳重，动滑轮重和摩擦)。 所以连接动滑轮的绳子段数n越多，越省力。 拉力F 的大小与连接动滑轮的绳子段数n的关系 探究新知 知识点2 滑轮组 ① ② ③ 绳子自由端移动的距离s与连接动滑轮的绳子段数n的关系 设物体升高h，则吊起动滑轮的每段绳子都要抽走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nh，即s=nh。 所以连接动滑轮的绳子段数n越多，绳子自由端移动的距离越大。 s=2h s=3h s=4h s=5h ① ② h 探究新知 知识点2 滑轮组 不计绳重和摩擦但考虑滑轮重： 不计动滑轮重、绳重和摩擦： F F 3. 总结——滑轮组的特点 ①拉力的大小与物重的关系 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: 绳子自由端的速度与物体升高的速度的关系： v绳=nv物 拉力 F(绳子自由端)移动距离s是物体上升高度h的n倍， 即: s=nh G F 探究新知 知识点2 滑轮组 在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线。只数与动滑轮相连的绳子，即为绳子的段数，用n表示。 ②判断滑轮组绳子段数n的方法 —— 分离法 n =2 n =3 n =4 n =5 ① ② ① ② ③ ① ② ③ ④ ① ② ③ ④ ⑤ 不能数 不能数 探究新知 知识点2 滑轮组 ③组装滑轮组的原则——“奇动偶定” 当承重的绳子段数n为偶数时，绳子固定端系在定滑轮的挂钩上； 当n为奇数时，绳子固定端系在动滑轮的挂钩上。 这一原则可概括为“奇拴动，偶拴定”。简称“奇动偶定”。 n=2 n=3 n=3 n=4 n=4 n=5 探究新知 知识点2 滑轮组 【典例3】如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。 探究新知 知识点2 滑轮组 提示：从外向里画，画切线 【典例4】如图所示，通过滑轮组用180N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m，不计绳重和摩擦，求： （1）绳子自由端的移动距离是多少？ （2）动滑轮的重力是多大？ 由图可知，与动滑轮相连的绳子股数n=3，则绳子自由端移动距离s=3h=3×2m=6m 不计绳重和摩擦，根据可得， 动滑轮的重力G动=3F-G=3×180N-480N=60N 探究新知 知识点2 滑轮组 【典例4】如图所示，通过滑轮组用180N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m，不计绳重和摩擦，求： （3）若要使这个滑轮组达到省力的效果，则所提物体的重力应该超过多少N？ 若要使这个滑轮组达到省力的效果，则F>G，即 代入数据得 解G′>30N，即若要使这个滑轮组达到省力的效果，则所提物体的重力应该超过30N。 探究新知 知识点2 滑轮组 【典例5】利用如图所示的滑轮组拉着一重为180N的物体在水平面上以0.1m/s的速度匀速直线运动，此时物体受到 个力的作用。已知物体与地面的摩擦力为90N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，则绳子自由端的拉力F= N，绳子自由端移动的速度v= m/s。 【详解】[1]物体做匀速直线运动时，此时物体受平衡力，物体所受水平方向的拉力与水平方向的摩擦力平衡，物体所受竖直向下的重力与竖直向上的支持力平衡，此时物体受到4个力的作用。 [2]由图知道，n=3，绳与滑轮的摩擦不计，则绳子自由端的拉力 [3]绳子自由端移动的速度为v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s 4 30 0.3 探究新知 知识点2 滑轮组 知识点3 轮轴与斜面 除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面等。 ①轮轴：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。 各种轮轴 轮 动力 阻力 轴 1. 轮轴 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 支点O R r F F2=G 根据杠杆的平衡条件F1l1 = F2l2得 当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。 当动力作用在轴上时，轮轴是一个费力杠杆，但省距离。 因为 R>r 所以 F<G FR = Gr F1 F2 O l1 l2 r R ②轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆，支点在轮轴的轴线上。 如图：轮轴作为杠杆的支点在轴心0，轮半径R是动力臂，轴半径r是阻力臂。 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 ①斜面是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。 盘山路也是斜面 使用斜面推动物体 2. 斜面 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 ②斜面省力的原理 根据功的原理，若不计斜面和物体间的摩擦力，则有： Gh=FL 如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一。所以斜面是一种省力的简单机械。 如图所示：把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用大小为F的力推上去的过程中： 沿斜面向上的推力： l F= —— Gh 光滑的斜面 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 ③螺旋——特殊的斜面 螺旋可以看做是绕在圆柱上的斜面。 螺丝钉较容易被旋进木板，螺旋千斤顶能轻松把汽车顶起来，都是利用斜面的原理。除了省力，还可以将旋转运动与沿轴向运动进行互相转化。 把三角形的纸片绕在铅笔上，你可以体会到斜面变形成为螺旋的过程。 千斤顶 螺杆 螺钉 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 【归纳总结】 1.杠杆、滑轮、轮轴、斜面都属于简单机械。 2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距离的机械是不存在的。 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 【典例6】如图所示，四种简单机械将同一 物体从低处匀速搬到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，属于费力机械的是（    ） B 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 【典例7】如图，在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力,拉动的距离，提升高度，所用时间则拉力F做的有用功为 J，拉力F做功的功率为 W。 【详解】[1]拉力F做的有用功为 [2] 拉力F做的功为 拉力F做功的功率为 1080 60 探究新知 知识点3 轮轴与斜面 1. 下图所示的各种装置中，不属于轮轴的是（   ） 课堂练习 D A．方向盘 B．门把手 C．螺丝刀 D．钢丝钳 2．施工中，一个工人利用如图所示的滑轮，若沿不同方向将一桶泥沙提到高处（不计摩擦），那么工人用的拉力（　　） 课堂练习 D A．大 B．大 C．大 D．一样大 3．如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，其中最小的力为（     ） 课堂练习 B A．F1 B．F2 C．F3 D．一样大 4．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，通过滑轮A和滑轮B使物体C匀速上升，关于人拉动绳子时的过程，下列分析正确的是（　　） A．滑轮A相对于物体C在运动，所以A是动滑轮 B．滑轮B相对于物体C静止不动，故B是定滑轮 C．滑轮A起到了改变人所施加的拉力方向的作用 D．滑轮B起到了改变人所施加的拉力方向的作用 课堂练习 C 5．如图所示，探究“使用滑轮组时拉力与物重的关系”，吊起动滑轮的绳子段数为 。钩码总重力为1N，若动滑轮重、绳重和摩擦均不计，弹簧测力计的示数是 N。 课堂练习 2 0.5 6．工人用如图所示的滑轮组来提升货物，已知货物重400N，每个滑轮重50N，若物体在10s内被提升了6m，不计绳重和摩擦，则拉力F是 N，绳自由端移动的距离是 m，物体上升的速度是 m/s。 课堂练习 225 12 0.6 7．如图所示滑轮组，忽略滑轮自重和摩擦，若物块A重15N，当滑轮平衡时，物块B重为 N。 课堂练习 30 8．如图，小明站在地面上用图中滑轮组提起重物，画出最省力的绕绳方法。 课堂练习 知识总结 轮轴与斜面 滑轮 定滑轮 既能省力，又能改变力的方向 省力费距离，但不能改变 力的方向，实质是省力杠杆 不省力，不费距离,可以改变 力的方向，实质是等臂杠杆 滑轮组 其他简单机械 动滑轮 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“实践与探索”练习 自主安排 配套同步分层作业 65 ENDING! 2024 Thank you for watching! 谢谢观看 Lavf58.46.101 vid:v0200fg10000c91rh9rc77u8n9l52lg0 $$