内容正文:
滑轮
第3节
第十二章 简单机械
第1课时
杠杆是一种常见的简单机械。除了杠杆之外,滑轮也是一种简单机械。大家在生活中见过滑轮吗?
导入新课
衔接:在古代,有一种汲水工具,叫做桔槔,它是人们用来提升水桶的工具,我们可以将其看做一个根杠杆。(简介桔槔装置,提前模拟制作一个简易的桔槔模型)
现在我们来模拟一下用桔槔取水(使用模型)。“水桶”被提升了一些。
一、定滑轮和动滑轮
轴
轮
凹槽
探究新知
活动:观察滑轮,并总结滑轮的构造。
1.滑轮:边缘有凹槽,能绕轴转动的轮子(变形的杠杆)
衔接:我们的生活中就有很多滑轮,你们留心观察过了吗?请同学们观察一下滑轮……
2.滑轮的分类:
定滑轮:使用时,轴固定不动的滑轮。
动滑轮:使用时,轴随物体一起运动的滑轮。
衔接:滑轮在我们的生活中的应用有很多,你们能举出生活中应用滑轮的例子吗?……那学校里面有没有?(演示升国旗)
旗子、滑轮有无运动?(旗子动了,滑轮没动,引导学生进一步得出只有滑轮的轴不动。)
例1:如图所示,利用动滑轮来工作的是( )
D
研究定滑轮和动滑轮的特点
通过滑轮拉起重物,研究下面几个问题。
1.使用定滑轮、动滑轮是否省力(或更费力)?
2.使用定滑轮、动滑轮是否省了距离(或需要移动更大的距离)?
3.定滑轮和动滑轮的特点:
衔接:根据刚才的体验,因此我们猜想到的有……
实验1:研究定滑轮的特点
实验结论:
定滑轮不省力,也不省距离,但可以改变力的方向。
衔接:有没有小组来分享一下自己小组的实验结果?
实验2:研究动滑轮的特点
实验结论:
动滑轮省力,但费距离且不能改变力的方向。
衔接:有没有小组来分享一下自己小组的实验结果?
(1)定滑轮的实质
F1
G物
l1 = l2
F1 = G物
4.定滑轮和动滑轮的实质:
——等臂杠杆
实际上:F1>G物
理想滑轮(不计绳重和摩擦):F1= G物
距离关系:S绳=h物
速度关系:v绳=v物
O
l1
l2
衔接:我们通过实验得出了定滑轮和动滑轮的特点,现在我们从理论方面分析一下它们为什么具有这样的特点。我们课前发现,滑轮可以看做是无数根杠杆的组合。那么,大家首先看到定滑轮,我们将它看做一根杠杆。
请大家找出杠杆的五要素……(两边的力臂都等于圆的半径)
因此我们可以得到……
例2: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
(2)动滑轮的实质
l1 = 2l2
F1
G物
——省力杠杆
实际上:
F1 > G物
1
2
理想滑轮:
F1 = G物
1
2
F1 = (G物+G动)
1
2
若不计绳重和摩擦:
F1 = G物
1
2
距离关系:S绳=2h物
速度关系:v绳=2v物
O
l1
l2
衔接:我们再来一起看看动滑轮,在使用它时,我们也可以将它看做一根杠杆。
同样,请大家找出杠杆的五要素。(动力臂的长度为圆的直径,阻力臂的长度为圆的半径,所以动力臂等于两倍的阻力臂)
因此我们可以得到……
(这是因为动滑轮也有自重,不可忽视,以及摩擦等。在不计算摩擦时,F1=1/2(G物+G轮))
例3:如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为70N的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.30 N B.35 N
C.40 N D.45 N
D
省一半的力条件:拉力必须竖直向上匀速拉动。
定滑轮和动滑轮的几种使用情况
定
滑
轮
(不计绳重和摩擦且匀速拉动)
拓展延伸:
衔接:我们再来一起看看动滑轮,在使用它时,我们也可以将它看做一根杠杆。
同样,请大家找出杠杆的五要素。(动力臂的长度为圆的直径,阻力臂的长度为圆的半径,所以动力臂等于两倍的阻力臂)
因此我们可以得到……
(这是因为动滑轮也有自重,不可忽视,以及摩擦等。在不计算摩擦时,F1=1/2(G物+G轮))
(不计绳重和摩擦且匀速拉动)
动
滑
轮
衔接:我们再来一起看看动滑轮,在使用它时,我们也可以将它看做一根杠杆。
同样,请大家找出杠杆的五要素。(动力臂的长度为圆的直径,阻力臂的长度为圆的半径,所以动力臂等于两倍的阻力臂)
因此我们可以得到……
(这是因为动滑轮也有自重,不可忽视,以及摩擦等。在不计算摩擦时,F1=1/2(G物+G轮))
定滑轮和动滑轮
定滑轮
定义:轴不随物体一起运动的滑轮
特点不省力也不费距离,但可以改变力的方向
实质:等臂杠杆
定义:轴随物体一起运动的滑轮
特点: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
1.用如图所示的甲、乙两种方式沿竖直方向匀速提升重均为20N的物体,其中滑轮______(选填“A”或“B”)是定滑轮;若不计摩擦、绳重和滑轮重,则绳端的拉力FA为______N,FB为______N;若物体上升2m,则绳子自由端移动距离较大的是______(选填“甲”或“乙”)方式.
乙
课堂练习
A
20
10
2.用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式,拉着同一物体在相同水平面上做匀速直线运动,拉力分别是F1、F2、F3,不计摩擦、滑轮重、绳重,则( )
A. F1>F2>F3 B. F2>F3>F1
C. F2>F1>F3 D. F3>F1>F2
甲
F1
f
乙
F2
f
丙
F3
f
D
3.如图,一滑轮下端悬吊一个重50N的物体,在拉力F的作用下使物体在2s内上升了2m,(不计滑轮、绳的重力和摩擦)则拉力 F= N,动滑轮上升的速度是 v= m/s,拉力F所做的功W= J。
100
0.5
100
Lavf59.6.100
Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70
Lavf59.6.100
Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70
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