第2节 滑轮（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

该初中物理课件聚焦“滑轮”核心知识，涵盖定滑轮、动滑轮的定义、特点、实质及滑轮组应用。通过古代《墨经》记载与现代起重机实例导入，结合实验探究、例题解析和课堂练习，搭建从生活到物理的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过《探究定滑轮/动滑轮的特点》视频实验和数据记录，引导学生分析论证，培养科学思维。从杠杆模型和平衡力角度解析滑轮本质，结合生活实例（垃圾投放装置、小汽车陷泥潭），助力学生建立物理观念，教师可借助结构化资源提升教学效率。

第8章 简单机械 功和能 八年级下册•沪科版 五四•学制 3 000 多年前我们的祖先就能使用舂、桔槔等机械劳作。如今，工业机器人的应用提高了生产的精度和效率，人类发明、使用的机械遍布生活各个方面。本章我们将学习简单机械、机械功与机械能的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解杠杆、机械功、机械能和机械效率等基本知识，知道动能和势能的相互转化；经历探究杠杆平衡条件的过程，发展基于数据的分析论证能力；感悟机械的运用对社会生产力发展的重要作用；初步建立能量观念。 第2节 滑轮 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约120MB. 视频资源 清单 ①演示实验—《探究定滑轮的特点》 ②演示实验—《探究动滑轮的特点》 ③视频讲解—《滑轮的本质》 ④课堂总结—《滑轮》 第2节 滑轮 导入新课 这些滑轮究竟起到了什么作用？ 第2节 滑轮 滑轮是一种常用的简单机械，它在日常生活中的应用很广泛。在战国时期的《墨经》和汉代的砖刻上，就已有了我国古代人民使用滑轮的记载。如今，建筑工地和码头的起重机上安装了许多滑轮，能方便地将数吨的重物吊起。 滑轮 01 定滑轮和动滑轮的特点 02 课堂总结 04 课堂练习 05 目录 第2节 滑轮 分析定滑轮和动滑轮的特点 03 一、滑轮 第2节 滑轮 一、滑轮 1. 滑轮 滑轮：是周边有槽，能绕着中心轴转动的轮子。将绳嵌在槽内，拉动绳子，滑轮便可绕轴转动。 轴 轮 槽 请你观察滑轮的结构： 一、滑轮 想一想：下面两个滑轮在使用上有什么不同呢? 国旗上升时，旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。 2. 滑轮的分类 它的轴可以随被吊物体一起运动，当电动机转动并收绳子时，物体和滑轮就被提起，这种滑轮叫做动滑轮。 旗杆顶端的滑轮 定滑轮 起重机下面的滑轮 动滑轮 一、滑轮 （1）定滑轮：使用时，轴固定，不随物体一起移动的滑轮叫做定滑轮。 （2）动滑轮：使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。 二、定滑轮和动滑轮的特点 第2节 滑轮 二、定滑轮和动滑轮的特点 设计实验 如图所示，用不同的方式匀速提起两个质量均为50g 的钩码，观察力传感器的用力的方向，记录传感器的示数及使用滑轮时钩码和绳子提拉端移动的距离，归纳定滑轮和动滑轮的使用特点。 1. 实验：探究定滑轮和动滑轮的特点 二、定滑轮和动滑轮的特点 ①用力传感器直接测出钩码的重力G。 ②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中传感器的示数F、钩码上升的距离h物、绳子提拉端移动的距离s绳及拉力的方向。 进行实验 ③改变拉力的方向：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。把实验数据记入表格中。 二、定滑轮和动滑轮的特点 ④使用力传感器缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中传感器的示数F、钩码升高的距离h及绳子提拉端移动的距离s。 实验 序号 滑轮 钩码重 G/N 钩码移动 的方向 钩码上升的距离h/m 传感器的示数F/N 拉力 的方向 绳子提拉端移动的距离s/m 1 定滑轮 1.0 竖直向上 0.3 1.0 竖直向下 0.3 2 1.0 竖直向上 0.3 1.0 斜向下 0.3 3 动滑轮 1.0 竖直向上 0.3 0.5 竖直向上 0.6 二、定滑轮和动滑轮的特点 ①用定滑轮匀速提升物体时，可以改变用力的方向，但不能省力，物体和绳子提拉端移动的距离相等。 ②用动滑轮匀速提升物体时，若忽略动滑轮自重和摩擦，且滑轮两侧绳子都沿竖直方向，则可以省一半力，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的2倍，但不能改变用力的方向。 分析论证 大量实验表明： 2. 定滑轮和动滑轮的特点 二、定滑轮和动滑轮的特点 演示实验——《探究定滑轮的特点》 二、定滑轮和动滑轮的特点 演示实验——《探究动滑轮的特点》 二、定滑轮和动滑轮的特点 【例题1】如图所示是滑轮的两种使用方法，以下说法中正确的是（　　） A．甲是动滑轮，使用时不能省力 B．乙是动滑轮，使用时可以省力 C．甲是定滑轮，使用时可以省力 D．乙是定滑轮，使用时不能省力 D 【解析】AC．由图可知，甲是动滑轮，能省力，但不能改变力的方向，故AC错误； BD．由图可知，乙是定滑轮，改变力的方向，但不能省力，故B错误，D正确；故选D。 二、定滑轮和动滑轮的特点 【例题2】某同学选用相同的实验器材，用实验研究某个物理问题。实验过程以及可以得到的实验数据如图所示（他每次都是匀速提起钩码）。根据图中得到的信息，你认为该同学在研究_____________________这一物理问题。 定滑轮的使用特点 使用定滑轮提起重物时，不能省力，但可以改变用力方向 使用定滑轮匀速提起相同钩码时，向各个方向的力都相等 比较图中（a）、（b）两图可得出的初步结论是：___________。 比较图中（b）、（c）图可得出的初步结论是：_____________。 二、定滑轮和动滑轮的特点 【解析】该图中的轮轴是固定的，是定滑轮；第一次单独用弹簧秤提起钩码，第二次是经过定滑轮拉起钩码，第三次是改变拉力的方向拉，所以这是验证定滑轮的使用特点。 当匀速拉动钩码时，拉力与重力大小相等；由图（a）、（b）可知，这几种情况下拉力的大小相同，都等于钩码的重力；所以可以得出的结论是：使用定滑轮时不能省力，但可以改变力的方向。 比较图中（b）、（c）图可知：力的方向不同，故得出的结论是：使用定滑轮时向各个方向的力都相等。 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 第2节 滑轮 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 （1）从杠杆的角度研究定滑轮的特点 F1l1=F2l2 l1=l2=r F1=F2 1. 分析定滑轮的特点 分析：定滑轮相当于如图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆组成。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，它实质上是一个能够连续转动的等臂杠杆，所以，F1=F2，即使用定滑轮不省力。 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 （2）用平衡力的知识研究定滑轮的特点 分析：如图所示，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F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，大小相等，即F=G，即使用定滑轮不省力。 物体向上运动，用力的方向是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。 F G 结论：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向. 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 （1）从杠杆的角度研究动滑轮的特点 分析：动滑轮相当于由图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆组成，动滑轮O点为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，它实质上可以看成是能够连续转动的动力臂是阻力臂2倍的杠杆。所以在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。 F1l1=F2l2 l1=2l2 F1= F2 2. 分析动滑轮的特点 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 （2）用平衡力的知识研究动滑轮的特点 F F G G动 同一根绳上的两个拉力相等 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，滑轮两侧绳子都沿竖直方向，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），拉力 F 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 视频讲解——《滑轮的本质》 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 滑轮 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，物体和绳子提拉端移动的距离相等 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，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的2倍 3. 定滑轮和动滑轮的区别 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 【例题3】如图所示，用滑轮匀速提起重物。请分别在图（a）和（b）中，画出滑轮的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。（O点表示支点） 【解析】在滑轮中，如果把O点当作支点，阻力均为重力对滑轮的作用力，根据力臂有关概念，力臂是支点到力的作用线的垂线段的长，故如图所示。 三、分析定滑轮和动滑轮的特点 【例题4】如图所示，物体A的重力为20牛，滑轮重力为2牛，弹簧测力计的示数为24牛。则物体B的重力为_____ 牛，物体A对地面的压力为_____牛。 【解析】物体在重力和拉力的作用下处于静止状态，故F=GB 对滑轮进行受力分析，滑轮受到了弹簧向上的拉力、本身的重力、两端绳子的拉力，根据力的平衡，可知弹簧秤示数F′=G滑轮+2F，则 物体B的重力GB=F=11N 对A物体进行受力分析，受到了绳子对A向上的拉力，地面对A向上的支持力，本身的重力，因A也处于平衡状态，故F+F支=GA 则F压力=F支=20N-11N=9N 11 9 定滑轮和动滑轮可以组合成滑轮组，使用时既能改变用力的方向，又能省力。现代工程技术与工业生产离不开机械的应用，在起重机、卷扬机、升降机等各类机械中都能看到滑轮组的身影。 2023年4月，我国生产的R20000-720塔式起重机正式下线交付，它的最大起重量可达720t，最大起升高度约400m，相当于一次将500辆小轿车起吊至130层楼的高度。它融合了158项创新科研成果、305项发明专利，其中包括60余项核心关键技术和12项世界首创，是名副其实的大国重器。 4. 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。 想一想： 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？ 滑轮组能否既省力，又能改变力的方向？ （2）两种简单的滑轮组 想一想：由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，有几种组合？ 组合一 组合二 想一想：如图甲、乙所示的两个滑轮组，这两个滑轮组有什么不同？ ①绳端的固定点不同： 甲固定在定滑轮的轴上，乙固定在动滑轮的轴上。 ②拉力的方向不同： 甲通过定滑轮向下，乙通过动滑轮向上。 2. 滑轮组的特点 想一想： 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？ ①用力情况：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（忽略动滑轮的自重与摩擦）。 ②距离情况：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s=2h. （1）理论分析甲滑轮组的特点 ② G ① 拉力F；拉力移动的距离为 s=2h，使用该滑轮组省力费距离。 结论 ①用力情况：动滑轮上有三段绳子，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（忽略动滑轮的自重与摩擦） ②距离情况：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. （2）理论分析乙滑轮组的特点 拉力F；拉力移动的距离为 s=3h，使用该滑轮组省力费距离。 结论 F1 F2 G ① ③ ② 【例题5】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） 【解析】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力F1 B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力F2 C．两个定滑轮，不省力，不省距离，则绳子自由端的拉力F3 D．动滑轮上绕两段绳，则绳子自由端的拉力F4 综上，四种装置匀速提升同一重物，最省力的是A中的装置。 所以选A. A 四、课堂总结 第2节 滑轮 课堂总结（1） 是周边有槽，能绕着中心轴转动的轮子。 ①定义：使用时，轴固定，不随物体一起移动的滑轮。 ②实质：是等臂杠杆。 ③特点：可以改变用力的方向，但不能省力，物体和绳子提拉端移动的距离相等。 ①定义：使用时，轴随物体一起移动的滑轮。 ②实质：是动力臂是阻力臂2倍的杠杆。 ③特点：若忽略动滑轮自重和摩擦，且滑轮两侧绳子都沿竖直方向，则可以省一半力，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的 2 倍，但不能改变用力的方向。 定滑轮 滑轮 动滑轮 滑轮 37 课堂总结（2） 38 五、课堂练习 第2节 滑轮 课堂练习 1. 如图所示，通过定滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3，则三个力大小关系是（　　） A．F1<F2<F3 B．F1>F2>F3 C．F1=F2=F3 D．F1>F2=F3 C 【解析】使用定滑轮只能改变动力的方向，不能省力，所以，向三个不同方向拉动的力F1、F2、F3的大小都相等，即F1=F2=F3 故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 课堂练习 2. 用如图所示的滑轮将重3 N的物体匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（　　） A. 拉力F=1.5 N 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 B 【解析】这是一个动滑轮，不计摩擦，所用拉力是物重与动滑轮重力之和的二分之一，F 绳子自由端移动的距离是物体升高距离的2倍，为20cm。故选B。 3. 下图所示的是学生设计的一种垃圾投放装置的示意图，人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖，非常方便、卫生。关于该装置中的滑轮，下列说法正确的是（　　） A．A为定滑轮，B为动滑轮 B．A、B都属于定滑轮 C．A为动滑轮，B为定滑轮 【解析】ABC．由图可知，装置中的两个滑轮在使用时轴的位置固定不动，所以都是定滑轮，故AC错误，B正确； D．定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力但能改变力的方向，故D错误。故选B。 B 课堂练习 D．A、B组成的滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向 4. 一辆小汽车陷进了泥潭，按图甲、乙两种方式安装滑轮，设用两种不同方式将小汽车拉出泥潭施加的力分别为F1、F2，则F1 F2（选填“>”“=”或“<”）。 【解析】甲中使用的是定滑轮，不省力，但要改变用力的方向；乙中使用的是动滑轮，可以省力，但费一倍的距离，所以F1>F2。 > 课堂练习 5. 如图所示，物体A在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F=______牛，物体A受到的摩擦力f=______牛。若拉力F以2米/秒的速度匀速拉动物体，2秒内物体A移动的距离为______米。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦） 3 课堂练习 6 2 【解析】水平拉力F与弹簧测力计的示数相等，则拉力F=3N。 动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，所以摩擦力为 f=2F=2×3N=6N 2s内拉力移动的距离为s绳=v绳t=2m/s×2s=4m 动滑轮绳子末端移动的距离是物体移动距离的2倍，所以2秒内物体A移动的距离为2米。 课堂练习 6．某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。已知动滑轮的重为0.2牛。 （1）比较（a）、（b）两图可知：_____________________； （2）比较（b）、（c）、（d）三图可知：________________。 课堂练习 使用动滑轮匀速提升相同重物时，拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大 使用动滑轮提升重物时，可以省一半的力，但不能改变用力方向 【解析】 （1）分析比较图（a）、（b）可知：物体和动滑轮的总重为2.2N，使用动滑轮时，拉力为1.1N，可见使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但不能改变用力方向。 （2）分析比较图（b）、（c）、（d）可知：使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但拉力与竖直方向夹角越大，拉力越大。 课堂练习 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $