内容正文:
第十一章 简单机械
第二节 滑轮
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一、滑轮
子问题1:如何将物体提升到高处?
滑轮是可绕中心轴转动的、周边有槽的圆轮,其周边可以绕绳子(或钢索、链条)。
一根杠杆
两根杠杆
四根杠杆
多根杠杆
概念
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一、滑轮
分类
2
动滑轮:滑轮的轴跟物体一起运动。
定滑轮:滑轮的轴是固定的。
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子问题1:如何将物体提升到高处?
3
二、滑轮的实质
实验活动
1
子问题2:如何在地面上将物体提升到高处?
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甲
乙
丙
4
二、滑轮的实质
(1)如何组装实验器材?
(2)怎样测量钩码移动的距离?怎样测量拉力作用点移动的距离?
(3)怎样测量拉力和物体所受重力的大小?要注意哪些问题?
(4)怎样设计实验数据记录表?
(5)参考教科书,你能设计出自己的实验方案吗?
设计实验
2
子问题2:如何在地面上将物体提升到高处?
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二、滑轮的实质
方式 甲 乙 丙
G/N
F/N
拉力的方向
h/cm
s/cm
分别按甲、乙、丙三种方式匀速向上拉同样数量的钩码。将拉力F的大小和方向、钩码移动的距离h、拉力作用点移动的距离s等数据记录在表格中。
进行实验及数据处理
3
子问题2:如何在地面上将物体提升到高处?
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二、滑轮的实质
比较甲、乙:使用定滑轮不省力也不省距离,但可以改变力的方向。
比较甲、丙:使用动滑轮可以省力,但费距离,不改变力的方向。
实验结论
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子问题2:如何在地面上将物体提升到高处?
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方式 甲 乙 丙
G/N
F/N
拉力的方向
h/cm
s/cm
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二、滑轮的实质
定滑轮
理论分析
5
子问题2:如何在地面上将物体提升到高处?
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二、滑轮的实质
理论分析
5
子问题2:如何在地面上将物体提升到高处?
动滑轮
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三、滑轮组
实验装置
1
子问题3:如何在地面上将物体提升到高处且能省力?哪个方案合理?
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F
F
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三、滑轮组
G物
3F
G动
力:F = (G物+G动)
距离:s = 3h
绳端 物体端
G物
2F
G动
力: F = (G物+G动)
距离:s = 2h
绳端 物体端
受力分析
2
子问题3:如何在地面上将物体提升到高处且能省力?哪个方案合理?
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F
F
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三、滑轮组
F
G物
4F
G动
拓展应用
3
子问题4:如何在地面上将物体提升到高处且更加省力?
F
5F
G动
G物
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距离:s = 4h
绳端 物体端
距离:s = 5h
绳端 物体端
力:F = (G物+G动)
力: F = (G物+G动)
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四、轮轴
根据杠杆平衡条件F1R=F2r,轮半径R大于轴半径r,所以辘轳使用时省力。
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辘轳
辘轳工作原理示意图
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四、轮轴
方向盘 阀门 螺丝刀
门把手
单车脚踏板
船舵
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五、课堂小结
n=2 n=3 n=n
(G)
s=2h s=3h s=nh
v绳=2v物 v绳=3v物 v绳=nv物
滑轮组
滑轮
等臂杠杆
不省力,也不费距离,但可以改变力的方向
定滑轮
省力杠杆
省力,但费距离,且不能改变力的方向
动滑轮
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六、课堂练习
1.用摩擦力和绳重都忽略不计的定滑轮将重物匀速提起,分别沿图中所示的三个方向用力,则三个力的大小关系是( )。
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.一样大
D
l1
如果拉力不竖直,力臂不变,拉力大小不变。
l1=l2=l3
O
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l2
l3
F1
F2
F3
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2.用摩擦力和绳重都忽略不计的动滑轮将重物匀速提起,分别沿图中所示的三个方向用力,则三个力的大小关系是( )。
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.一样大
六、课堂练习
l2
l1
O
如果拉力不竖直,动力臂减小,动力变大。
l1>l2 > l3
F1 l1 = G l
l3
C
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3.如图所示,三个滑轮下悬挂重物的质量相等,若滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,则F1、F2、F3的大小关系为( )。
A.F1>F3>F2 B.F1=F2=F3
C.F3>F1>F2 D.F2>F3>F1
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六、课堂练习
F1
F2
F3
G
G
G
F1=G
F2= G
F3= G
A
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次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 拉力F/N 细线自由端移动的距离s/m
1 3.0 0.3 0.6
4.某同学关于滑轮组的实验中有关数据见下表,请根据表中数据在图中画出实验中滑轮组的绕线情况,并将表格填写完整。
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六、课堂练习
力:F = G
距离:s = 2h
F
1.5
19
$$