11.2 滑轮- 2025-2026学年物理苏科版（2024）九年级上册

第2节滑轮 ▽ 苏科版(2024)九年级上册同步备课 第十 一 章简单机械和功 学习目标 1.知道什么是定滑轮和动滑轮； 2.通过实验，探究定滑轮和动滑轮的特点； 3.从杠杆的角度理解定滑轮和动滑轮的实质； 4.学习滑轮组及其特点。 新知引入 除了杠杆之外，滑轮也是一种常见的简单机械，它在日常 生活中的应用非常广泛。 大家在生活中见过滑轮吗?使用滑轮有什么特点呢? 健身房器材上的滑轮 旗杆顶部上的滑轮 起重机上的滑轮 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? 你可以用滑 轮试一试! 新知学习 知识点一：定滑轮和动滑轮 新知学习 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 定滑轮 动滑轮 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。 新知学习 2.滑轮有两种分类： 新知学习 3.定滑轮与动滑轮的实例 欧洲中世纪使用吊车 吊木箱 升旗 新知学习 活动1:探究定滑轮和动滑轮的特点 (一)定滑轮的特点 做一做 实验器材：定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧 测力计。 实验步骤： 1.测出钩码所受的重力，然后按图组装定滑轮。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。 2.增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入下表。 用定滑轮提 升钩码 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 议一议 通过实验，你发现使用定滑轮有什么特点? 新知学习 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 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。 数据记录 初步结论 新知学习 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。 数据记录 如右图2所示。 初步结论 使用定滑轮可以改变施力的方向。 新知学习 探究定滑轮是否可以改变施力方向 做一做 图 1 图 2 F 3 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? 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。 综合结论(定滑轮的特点) 新知学习 想一想 新知学习 (二)动滑轮的特点 做一做 实验器材： 定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。 实验步骤： 1.测出钩码所受的重力，然后按左图组装动滑轮。 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、拉力(弹簧测力计)的大小、 钩码上升的距离、拉力移动的距离。 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。 用动滑轮提 升钩码 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 议一议 通过实验，你发现使用动滑轮有什么特点? 新知学习 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： ,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。 新知学习 数据记录 初步结论 新知学习 知识点二：滑轮的实质 滑轮实质上是杠杆的变形。如右 图 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。 滑轮实质上是杠杆的变形 新知学习 如右图所示，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。 滑轮实质上是杠杆 的变形 新知学习 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。 2.同学们可以尝试多画几个非竖直方向的力F₁ 、F₃、 F…………… 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? 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。 新知学习 理论分析 新知学习 综合结论 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; 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。 新知学习 知识点三：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? 新知学习 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=3 G s=3h s=2h n=2 新知学习 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： 不计动滑轮重、绳重和摩擦： G 不计绳重和摩擦但考虑滑轮重： (G+G 动) (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. (3)绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：V绳=n.V物 新知学习 3.滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数 用 或 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。 (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”。 新知学习 4.滑轮组的应用 滑轮组在生产、生活中有广泛的应用，如图所示。 (a) 用滑轮组提升重物 (b)起重机上使用的滑轮组 滑轮组的应用 生活 ·物理 ·社会 轮轴 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。如右图所示，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 F₁ R=F₂r (或 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，如下图所示。 轮轴示意 你能再举一些应用轮 轴的例子吗? (a)门把手 (b) 汽车方向盘 (c) 扳手 新知学习 主要部分：能绕轴转动的轮子 滑轮 定滑轮 动滑轮 「 不 能 省 力 定滑轮 可以改变施力的方向 定滑轮和动滑轮的特点 最多可以省 一 半的力 动滑轮 不能改变施力的方向 滑轮组：定滑轮和动滑轮组合而成滑轮组 滑 轮 组 滑轮组的特点：既可以省力又可以改变施力的方向 滑轮组的绕绳方法： “奇定偶动” 等臂杠杆 不等臂杠杆 滑轮的分类 滑轮的实质 定滑轮 动滑轮 课堂小结 滑 轮 — — — — 1.用定滑轮匀速提升重物，所用拉力的方向如图所示， 比较拉力F₁ 、F₂ 、F₃ 的大小 ( B ) A.F₁>F₂>F₃ B.F₁=F₂=F₃ C.F₁<F₂<F₃ D.F₂>F₃>F₁ 当堂检测 动滑轮的重为1N, 忽略摩擦，则下列说法正确的是 ( B) A. 拉力F=1.5N B. 拉力F=2 N C. 绳子向上移动的距离为10 cm D.绳子向上移动的距离为5 cm 当堂检测 2.用如图所示的滑轮将重3 N 的物体A 匀速提升10 cm, 如果 当堂检测 3.如图，工人站在地上利用滑轮组把货物提起来，请你把图中 绳子的绕绳方法补充完整。 如图 $