二、滑轮（教学课件）物理苏科版2024九年级上册

苏科版 九年级上册 第十一章 简单机械和功 二、滑轮 01 02 03 04 05 CONTENTS 滑轮组 定滑轮和动滑轮 滑轮的实质 学习目标 1. 知道滑轮的主要部分； 2. 会分辨定滑轮和动滑轮； 3. 了解探究定滑轮和动滑轮的特点实验过程， 4. 掌握定滑轮和动滑轮的特点，并学会分析、应用等； 5. 从杠杆的角度理解定滑轮和动滑轮的实质； 6. 学习滑轮组及其特点； 7. 尝试从杠杆的角度分析轮轴的特点。 重点难点 教学重点： 1.探究定滑轮和动滑轮特点的实验过程； 2.掌握定滑轮和动滑轮的特点，并学会分析、应用等； 3.学习滑轮组及其特点；滑轮组的绕绳方法。 1.动滑轮特点的综合应用； 2.含动滑轮自身重力、摩擦力等综合分析问题； 3.滑轮组特点的综合应用； 4.滑轮及滑轮组在其他物理模块的应用，如压强与浮力。 教学难点： 滑轮在日常生活中有着广泛的应用，这些滑轮究竟起到了什么作用？ 健身器材上的滑轮 升国旗旗杆上的滑轮 起重机上的滑轮 情景引入 PART ONE 定滑轮和动滑轮 探究新知 你可以用滑轮试一试! 我家住在三楼，装修时，长 木料无法通过楼梯运上楼。用什么方法才能把木料运上楼呢? 1. 滑轮：在提升重物时，人们常常用到滑轮。滑轮的主要部分是能绕轴转动的轮子。 轴 轮 槽 2. 滑轮有两种分类： 工作时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮；轴随被拉动的物体一起运动的滑轮称为动滑轮。 定滑轮 动滑轮 欧洲中世纪使用吊车 3. 定滑轮与动滑轮的实例 升旗 吊木箱 1. 测出钩码所受的重力 ， 然后按图11-21组装定滑轮。竖直向下拉弹簧测力计， 使钩码匀速上升。 记录钩码所受的重力、（弹簧测力计）拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离。 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 做一做 （一）定滑轮的特点 图11-21 用定滑轮提升钩码 2. 增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入下表。 实验器材：定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。 实验步骤： 议一议 通过实验，你发现使用定滑轮有什么特点? 实验序号 钩码重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 拉力移动 距离s/cm ① ② ③ 数据记录 实验序号 钩码重力 G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力 F/N 拉力移动 距离s/cm ① 2.0 1.2 2.0 1.2 ② 4.0 1.6 4.0 1.6 ③ 6.0 2.0 6.0 2.0 ①拉力与钩码重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。 ②拉力（绳末端）移动距离s与钩码上升高度h的关系：s=h。 初步结论 改变拉力的方向： 测出钩码所受的重力 ，然后按如右图1所示，分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、 F3、的大小。记录实验数据。 探究定滑轮是否可以改变施力方向 数据记录 做一做 如右图2所示。 图2 初步结论 使用定滑轮可以改变施力的方向。 图1 F1 F2 F3 综合结论（定滑轮的特点） 使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向； 拉力（绳末端）移动距离s与重物上升高度h的关系：s=h。 想一想 如右图所示，小李使用动滑轮将货物匀速提升至二楼，与直接搬起货物相比，他感觉比较轻松。 猜想：动滑轮的特点是什么？ 1. 测出钩码所受的重力 ，然后按图11- 22组装动滑轮。竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升。 记录钩码所受的重力、（弹簧测力计）拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离。 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 做一做 （二）动滑轮的特点 2. 增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入自己设计的表格中。 实验器材：定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。 实验步骤： 图11-22 用动滑轮提升钩码 议一议 通过实验，你发现使用动滑轮有什么特点? 实验序号 钩码重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 拉力移动 距离s/cm ① ② ③ 数据记录 实验序号 钩码重力 G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力 F/N 拉力移动 距离s/cm ① 2.0 1.2 1.0 2.4 ② 4.0 1.6 2.0 3.2 ③ 6.0 2.0 3.0 4.0 ①拉力与钩码重力的大小关系：F= G，即使用动滑轮可以省 一半力。 ②拉力（绳末端）移动距离s与钩码上升高度h的关系：s=2h。 初步结论 PART TWO 滑轮的实质 滑轮实质上是杠杆的变形。 如图11-23(a) 所示，定滑轮可以看成等臂杠杆，它的转轴O是支点。由杠杆平衡条件可知，动力F₁与阻力F₂ 大小相等，使用它可以改变施力的方向，但不省力。 图11-23 滑轮实质上是杠杆的变形 如图11-23(b) 所示，动滑轮可以看成支点在一侧的不等臂杠杆，它的支点在滑轮左侧边缘的点O 处，动力臂是阻力臂的两倍，使用它最多可以省一半的力。 图11-23 滑轮实质上是杠杆的变形 议一议 1. 我们前面竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，得到的初步实验结论是使用动滑轮可以省一半力。 2. 而教材是使用动滑轮最多可以省一半的力。 思考讨论：如何理解“最多”二字？ 1. 我们可以活学活用杠杆所学的滑轮实质上是杠杆的变形； 通过分析动力臂的大小，从而分析动力F的大小。 显然，如右图所示，竖直方向的力F2对应的力臂是该圆的直径，根据在同一圆中的线段，直径最大，即F2对应的力臂最大，根据杠杆平衡条件，所以竖直方向的力F2最小，因此最多省一半的力。 而且在实际生活中还要考虑动滑轮的自身重力以及摩擦力等。 2. 同学们可以尝试多画几个非竖直方向的力F1、F3、F4............,分别画出它们的力臂，并将它们与竖直方向的力F2对应的力臂相比较，你会发现什么规律？ 理论分析 综合结论（动滑轮的特点） 使用动滑轮，最多可以省一半力，但不能改变施力的方向； 拉力（绳末端）移动距离s与重物上升高度h的关系：s=2h。 PART THREE 滑轮组 1.滑轮组：在实际使用中，人们常将动滑轮和定滑轮组合成滑轮组，这样既可以省力又可以改变施力的方向 。 思考：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？ n:承担重的绳子段数. s:绳子末端移动的距离. 在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时: 使用滑轮组省了力，但是费距离。 n=2 s=2h n=3 s=3h 2. 使用滑轮组的特点： （1）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: （2）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. F= （G + G动） 1 n 不计绳重和摩擦但考虑滑轮重： F = 1 n G 不计动滑轮重、绳重和摩擦： (3)绳子自由端的速度与被物体的速度的关系： v绳=n.v物 3.滑轮组的组装 用 n= — 或 n= — 来求，当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一 法” 处理小数位。 G F s h （1）确定绳子的段数 （2）滑轮组的绕绳方法 当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上； 当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上； 概括为“奇动偶定”。 滑轮组在生产、生活中有广泛的应用，如图11-25所示。 (a) 用滑轮组提升重物 (b) 起重机上使用的滑轮组 图11-25 滑轮组的应用 4.滑轮组的应用 G = ______ h = ______ F=100 N s=3m F=_____ s=_____ G=100 N h=1 m F=100 N s=______ G = ____ h=1.5 m 绳末端的速度v= ____ 物体以0.2 m/s的 速度匀速上升 300N 1m 300N 4.5m 2m 50N 练一练：用如图所示的滑轮组提高物体，根据已知条件，请填写空白处（不计绳重、摩擦及动滑轮自重 ）。 0.8m/s 在生产、生活中，人们经常会用到轮轴。轮轴由具有共同转轴的大轮和小轮组成。如图11-26所示，轮轴也可看成是杠杆的变形，轴心 O 为支点，大轮半径R和小轮半径r 分别为动力臂和阻力臂。根据杠杆原理可得 F₁R=F₂r （或 ） 生活•物理•社会 轮轴 因为R>r, 所以F₁<F₂, 可见轮轴相当于一种省力杠杆。 门把手、汽车方向盘和扳手都是应用轮轴的实例，如图11-27所示。 图11-26轮轴示意 (a) 门把手 (b) 汽车方向盘 (c) 扳手 图11-27 各种各样的轮轴 你能再举一些应用轮轴的例子吗? 1 ．在不计机械自重和摩擦的情况下，10N 的拉力不能提起重 20N 物体的是 ( ) A ．一个定滑轮 B ．一个动滑轮 C ．杠杆 D ．以上机械都可以 课堂练习 A A ．这是一个定滑轮，费力 B ．这是一个定滑轮，可省力 C ．这是一个定滑轮，不能改变力的方向 D ．这是一个定滑轮，可改变用力的方向 2 ．升旗的旗杆顶上有一个滑轮，如图所示，升旗时往下拉动绳子，旗子就会上升，对该滑轮的说法中，正确的是 ( ) D 3 ．如图所示，用 6 牛的拉力 F 匀速竖直提升重为 G 的物体，使其上升了 0.4 米。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 ( ) B ．G=3 牛、s=0.8 米 D ．G= 12 牛、s=0.8 米 A ．G=3 牛、s=0.2 米 C ．G= 12 牛、s=0.4 米 D 4．如图所示，用水平拉力 F 通过滑轮匀速拉动重力 80 牛的物体 A ，已知 A 与水平地面的滑动摩擦力为 20 牛。则拉力 F 的大小为 ( ) A ．10 牛 B ．20 牛 C ．40 牛 D ．80 牛 B 5．如图所示是用滑轮匀速提升同一重物的三种方式，所用的拉力分别为F1 、F2 、F3 ，不计摩擦和滑轮自重，则 ( ) A ．F1 = F2 = F3 B ． F2 < F1 < F3 C ． F2 > F3 > F1 D ． F3 > F1 > F2 C 6．如图所示，用滑轮组将重为 180N 的物体匀速提高了 1 米，动滑轮重为 6N ，则下列说法 正确的是（不计绳重及摩擦）( ) B ．拉力为 62N D ．绳的自由端移动了 1m A ．拉力为 60N C ．绳的自由端移动了 4m B 7．某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体 A 在 5s 内匀速上升了 2m 。已知物体 A 重 400N ，每个滑轮重 20N，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是 ( ) A ．人对绳子的拉力为 210N B ．绳子自由端移动的距离为 6m C ．绳子自由端移动的速度为 0.8m/s D ．使用此滑轮组能改变力的方向 B 根据杠杆的平衡条件，可得F1 . R = F2. r，使用轮轴时，如果动力作用在轮上能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一，如果动力作用在轴上就费力， 但可以省距离。 （1）轮轴的实质是变形的 ，如果动力作用在轮上就可以 力，作用在轴上就 力； （2）若螺丝刀的轮半径是 1.5cm，轴半径是 0.3cm，则正常使用螺丝刀 是 （选填“省力”或“费力”）的，且动力是阻力的 倍。 8．阅读文章，回答问题： 轮轴 轮轴是一种简单机械，轮轴由具有共同转动轴 O 的大轮和小轮组成，通常把大轮叫轮，小轮叫轴。图 1 所示是一些轮轴的实例，轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆，轮半径 R 和 轴半径 r 分别就是作用在轮和轴上的两个力 F1 和 F2 的力臂，如图2 所示。 杠杆 省 费 省力 0.2 课堂小结 布置作业 1.工人师傅用单个动滑轮将重600N 的木箱吊到阳台上，至少要用多大的拉力? 300N 2. 用绳子和木棍体验“滑轮组”的威力。 两位同学各持一根较光滑的木棍，相距1m面对面站立。另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图11-28 所示依次绕过两根木棍，然后缓慢地拉动绳子的另一端，结果会怎样? 图11-28 当用一根结实的绳子在两根较光滑木棍上绕几圈后， 木棍就相当于滑轮，持木棍的两位同学所加的力为阻力，加在绳子末端的力为动力，使用滑轮组可以省力， 因此绳上的动力克服持木棍的两位同学施加的阻力 而使他们运动起来，最终撞在一起。 3.观察自行车(图11-29),它使用了哪些简单机械?这些简单机械的作用分别是什么? 图11-29 自行车的车把是轮轴，车闸是几根杠杆的组合，车脚蹬是轮轴，其作用都是为了省力和方便。 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$