第3节 滑轮（教学课件）（含交互动画）物理新教材人教版八年级下册

该初中物理课件聚焦“滑轮”核心内容，系统讲解定滑轮、动滑轮、滑轮组及轮轴和斜面的特点与应用。课堂通过“使用滑轮的好处”问题导入，结合实验探究滑轮运动状态差异，构建从定义到原理分析再到实际应用的学习支架。 其亮点是以实验探究为核心，通过定滑轮和动滑轮实验数据记录与分析培养科学探究能力，用杠杆原理解释滑轮实质发展科学思维，联系旗杆、起重机等实例强化物理观念。配套例题与分层练习巩固知识，学生能提升探究与解决问题能力，教师可高效开展教学。

第十二章 简单机械 第3节 滑轮 物理八年级下册 •人教版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 能识别定滑轮和动滑轮，知道它们的工作特点（是否省力、是否改变力的方向、是否省距离）。知道滑轮组的组成，并能根据绕线方式判断省力情况和移动距离关系。 02 科学思维 通过对比定滑轮和动滑轮的实验数据，学习用比较、归纳的方法得出结论。能运用二力平衡和杠杆平衡条件对定、动滑轮的特点进行理论分析，发展模型建构和推理能力。 03 科学探究 能完成“研究定滑轮和动滑轮的特点”学生必做实验。会设计实验方案，正确测量和记录数据，分析得出实验结论，并与同学交流评估。 04 科学态度与责任 通过了解滑轮在生产生活中的广泛应用，认识机械的使用对社会发展的作用。在实验探究中养成实事求是、合作交流的科学态度。 教学重难点 教学难点 教学重点 1、通过实验探究认识定滑轮和动滑轮的特点。 1、动滑轮省一半力的原理分析； 2、滑轮组中绳子段数（n）的判断及s=nh关系的理解 课堂引入 这样使用滑轮有什么好处？会省力吗？ 思考： 知识点1：定滑轮和动滑轮 这样使用滑轮有什么好处？会省力吗？它有什么结构特点？ 思考： 知识点1：定滑轮和动滑轮 中心轴 轮子 凹槽 按照教材图12.3-4安装定滑轮和动滑轮装置，对比两种安装方式，滑轮的运动状态有什么根本不同？ 活动： 知识点1：定滑轮和动滑轮 定滑轮：轴固定不动； 动滑轮：轴随物体一起运动 高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮它的轴固定不动，这种滑轮叫作定滑轮。 定义： 知识点1：定滑轮和动滑轮 使用过程中，滑轮的轴固定不动。 电动起重机中有一种滑轮，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，这种滑轮叫作动滑轮。 定义： 知识点1：定滑轮和动滑轮 使用过程中，滑轮的轴随物体一起运动。 请你说说在生产生活中你观察到的使用定滑轮和动滑轮的实例 活动： 知识点1：定滑轮和动滑轮 研究定滑轮和动滑轮的特点 实验： 知识点1：定滑轮和动滑轮 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. 什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？ 实验目的 研究定滑轮和动滑轮的特点 提出问题 研究定滑轮和动滑轮的特点 实验： 知识点1：定滑轮和动滑轮 缓慢拉动定滑轮的自由端，记录弹簧测力计的示数、拉力的方向及绳子自由端移动的距离； ①测量物重与拉力 ②观察物体移动的方向与拉力的方向 ③测量物体移动的距离和自由端移动的距离 实验器材 定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、砝码、细线等 实验步骤 研究定滑轮的特点 实验： 知识点1：定滑轮和动滑轮 研究定滑轮的特点 实验： 知识点1：定滑轮和动滑轮 次数 钩码所受重力 G/N 钩码移动的方向 钩码上升的距离 h/m 测力计读数 F/N 拉力的方向 测力计移动的距离 s/m 1 2 竖直向上 0.1 2 竖直向下 0.1 2 2 竖直向上 0.1 2 水平 0.1 3 1 竖直向上 0.1 1 竖直向下 0.1 4 2 竖直向上 0.1 2.2 竖直向下 0.1 5 4 竖直向上 0.1 4.3 竖直向下 0.1 实验结果表明： 使用定滑轮不省力（F=G），也不费距离（h=s）；但可以改变力的方向。 研究动滑轮的特点 实验： 知识点1：定滑轮和动滑轮 研究动滑轮的特点 实验： 知识点1：定滑轮和动滑轮 次数 钩码所受的重力 G/N 钩码移动的方向 钩码上升的距离 h/m 测力计读数 F/N 拉力的方向 测力计移动的距离 s/m 1 1 竖直向上 0.05 0.6 竖直向上 0.1 2 2 竖直向上 0.05 1.2 竖直向上 0.1 3 4 竖直向上 0.05 2.2 竖直向上 0.1 实验结果表明： 使用动滑轮可以省力(F=G/2)，但不能改变力的方向，而且费距离(s=2h)。 定滑轮为什么不省力？你能用学过的知识解释吗？ 思考： 知识点1：定滑轮和动滑轮 特别是惯性现象的解释。通过辩论澄清物理概念，特别是串并联电路特点。物理思维的培养需要长期积累。持之以恒的实践才能融会贯通。理解本质比记忆公式更重要。将复杂公式分解记忆。多角度思考能拓展解题思路。物理理论的哲学思考，多观察生活中的物理现象。用不同颜色标注重点内容。建立物理学习小组互相讨论。如简单机械的省力原理。物理学习中的常见问题可以通过特别是功和能的计算方法。记录实验中的意外发现。 定滑轮的实质： 相当于一个能够连续转动的等臂（动力臂l1=阻力臂l2=r）杠杆。 F1＝F2＝F3＝F4＝G F1 F2＝G l2 o l1 F4 F3 从平衡力的角度研究定滑轮的特点 拓展： 知识点1：定滑轮和动滑轮 特别是惯性现象的解释。通过辩论澄清物理概念，特别是串并联电路特点。物理思维的培养需要长期积累。持之以恒的实践才能融会贯通。理解本质比记忆公式更重要。将复杂公式分解记忆。多角度思考能拓展解题思路。物理理论的哲学思考，多观察生活中的物理现象。用不同颜色标注重点内容。建立物理学习小组互相讨论。如简单机械的省力原理。物理学习中的常见问题可以通过特别是功和能的计算方法。记录实验中的意外发现。 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。 动滑轮为什么能省一半的力？（忽略滑轮重、摩擦） 思考： 知识点1：定滑轮和动滑轮 动滑轮的实质： 相当于一个动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆（动力臂l1=2r，阻力臂l2=r）。 F1l1＝F2l2 l1＝2l2 F1＝F2／2 l1 o F1 l2 F2＝G 从平衡力的角度研究动滑轮的特点 拓展： 知识点1：定滑轮和动滑轮 特别是惯性现象的解释。通过辩论澄清物理概念，特别是串并联电路特点。物理思维的培养需要长期积累。持之以恒的实践才能融会贯通。理解本质比记忆公式更重要。将复杂公式分解记忆。多角度思考能拓展解题思路。物理理论的哲学思考，多观察生活中的物理现象。用不同颜色标注重点内容。建立物理学习小组互相讨论。如简单机械的省力原理。物理学习中的常见问题可以通过特别是功和能的计算方法。记录实验中的意外发现。 F F G动 G物 若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，物体受到重力G物、动滑轮重力G动和两段绳子的两个拉力F的作用，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足 如图所示，物体A重35N，物体B重20N，不计绳重和摩擦，静止时A对水平地面的压力为______N；若在右端绳子上施加一个力，使A、B一起匀速运动，当B下降0.1m时，A上升_______m。 例1： 知识点1：定滑轮和动滑轮 15 0.1 【详解】[1]物体A的重力为35N，物体B的重力为20N，由于绳子的拉力等于物体B的重力，因此A对地面的压力等于A的重力减去绳子的拉力，F压=35N-15N=15N；[2]在不计绳重和摩擦的情况下，使用滑轮组时，物体A上升的距离与物体B下降的距离相同，因为它们通过同一根绳子连接， SA=SB=0.1m。 如图所示，小明用大小为100N、沿竖直方向向上的拉力将重为180N的物体匀速提升2m，用时10s。小明使用该滑轮是为了改变力的_________（选填“大小”或“方向”），此过程中克服物体所受重力做功_________J，拉力做功的功率是_________W。 例2： 知识点1：定滑轮和动滑轮 大小 360 【详解】[1]图中是动滑轮，动滑轮的特点是可以省力，即改变力的大小，但不改变力的方向。 [2]克服重力做功W=Gh=180N×2m=360J；[3]动滑轮的绳子段数 n=2，因此拉力移动的距离s=nh=2×2m=4m，拉力做功WF=Fs=100N×4m=400J，拉力做功的功率P=WF/t=400J/10s=40W 40 知识点2：滑轮组 如果我们需要既省力，又能改变力的方向，该怎么办？ 思考： 知识点2：滑轮组 　　在实际应用中，人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。利用滑轮组不仅可以改变力的方向，还可以改变力的大小，用较小的力提升较重的物体。 滑轮组：把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。 将一个定滑轮和一个动滑轮组装成滑轮组，你有几种绕线的方法? 活动： 知识点2：滑轮组 方法一 G F 方法二 G F 观察滑轮组，有几段绳子吊着动滑轮和重物？ 思考： 知识点2：滑轮组 绳子的段数n=3 绳子的段数n=2 那么，拉力F与物重G是什么关系？ 思考： 知识点2：滑轮组 受力分析 每段绳子都要承担物重和滑轮重 F = = G+G动 2 G总 2 G F F (不计绳子重力和摩擦) （绳端拉力为总重的一半） 拉力端绳子移动的距离s与重物移动距离h的关系？ 思考： 知识点2：滑轮组 分析 h h h 重物上升h，滑轮及每段绳子都要上升h s =2h 三根绳子时，拉力F与物重G的关系？ 思考： 知识点2：滑轮组 F1 F2 G ① ③ ② G总=G+G动 F F F F = = G+G动 3 每段绳子都要承担物重和滑轮重 G总 3 （绳端拉力为总重的1/3） G总 三根绳子时，拉力端绳子移动的距离s与重物移动距离h的关系？ 思考： 知识点2：滑轮组 F1 F2 ① ③ ② h h 重物上升h，滑轮及每段绳子都要上升h s =3h h h 尝试给滑轮组绕线，并比较分析都有什么特点？ 活动： 知识点2：滑轮组 F F F F 改变方向， F=1/2G 不改变方向， F=1/3G 改变方向， F=1/4G 不改变方向， F=1/5G 如图所示，将重物匀速提高2 m，绳自由端移动___________m。若物体质量为30kg，动滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计，拉力F的大小为___________N。（g取10N/kg） 例3： 知识点1：定滑轮和动滑轮 6 100 【详解】[1]由图可知，有三段绳子承担总重，所以绳子自由端移动的距离为s=nh=3×2m=6m; [2]物体的重力为G=mg=30kg×10N/kg=300N;由图可知，有三段绳子承担总重，所以拉力F的大小为F=1/3G=1/3×300N=100N 知识点3：轮轴和斜面 知识点3：轮轴和斜面 由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。 轮轴： 支点O R r F F2=G F2 l1 = R l2 = r O F1 根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 得 FR=Gr R>r F<G 当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。 知识点3：轮轴和斜面 由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。 轮轴： 当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。 知识点3：轮轴和斜面 斜面是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。 斜面： 使用斜面推动物体 不计斜面和物体间的摩擦力，根据功的原理， 可得： Fl =Gh，则： 斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一，所以斜面是一种省力的简单机械。但使用斜面时要费距离。 知识点3：轮轴和斜面 斜面是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。 斜面： 面是一种省力的简单机械。但使用斜面时要费距离。 螺丝钉和电钻钻头等也是斜面 知识点3：轮轴和斜面 课堂总结 滑 轮 定滑轮 动滑轮 滑轮组 轮轴 斜面 定义：轴固定不动的滑轮，实质是等臂杠杆. 特点：不省力，但可以改变力的方向. 定义：轴随物体一起运动的滑轮. 实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆. 特点：省力，但不能改变力的方向. 定义：定滑轮和动滑轮组合在一起. 特点：既可以省力又可以改变力的方向. 省力：F＝（G动+G轮）/n. 费距离：s=nh 组成：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成. 特点：能省力：F1R=F2r 应用：自行车脚踏板、汽车方向盘、门把手等. 特点：能省力：Fl=Gh. 应用：盘山公路、螺丝钉的螺纹等. 课内知识通关练 课内知识通关练 1、如图所示，利用定滑轮匀速提升重为50N的物体G，若不计摩擦和绳重，F3大小为          N，F1和F2的大小关系是F1          （选填“>”“<”或“=”）F2。使用定滑轮可以           （选填“省力”“省距离”或“改变力的方向”）。 【详解】使用定滑轮不能省力，定滑轮可等效为等臂杠杆，在不考虑摩擦和绳重时，绳子两端的拉力相等且等于物体重力50N，F1 =F2；根据定滑轮的特点定滑轮可以改变力的方向。 考点：定滑轮 50 = 改变力的方向 课内知识通关练 2、一辆汽车陷进了泥潭，小明设计出甲、乙两种方案安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出，如图所示。两种方案使用相同的滑轮和绳子，下列说法正确的是(　　) A.甲图滑轮是动滑轮 B.乙图滑轮是定滑轮 C.甲方法可以改变力的方向D.乙方法可以省距离 考点：动滑轮 【详解】甲图中的滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮；乙图中的滑轮使用时轴的位置随被拉物体一起运动，是动滑轮，故A、B错误；甲图中的滑轮是定滑轮，可以改变力的方向，故C正确；乙图中的滑轮是动滑轮，实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆(省力杠杆)，最多能够省一半的力，但是费距离，故D错误。 C 课内知识通关练 3、使用下列装置来提升物体时，既能省力又能改变力的方向的装置是（　　） A． B． C． D． 【详解】AB.A图是定滑轮、B图是动滑轮，单独使用都不能既省力、又改变力的方向，故AB不符合题意；C.C图是滑轮组，与动滑轮连接的绳子有两段，可以省力，拉力方向与重物被提升的方向相反，改变了力的方向，故C符合题意；D.D图是滑轮组，虽然可以省力，但拉力的方向和重物的提升方向相同，没有改变力的方向，故D不合题意。 故选C。 考点：滑轮组 C 课内知识通关练 4、用滑轮按如图所示的三种不同方式拉同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，则（　　） A. F1> F2>F3 B. F2>F3> F1 C. F2< F1<F3 D.F3< F1 <F2 考点：定滑轮和动滑轮 【详解】假设物块与地面的摩擦力为f，第一个滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1=f；第二个滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则F2=1/2f；第三个滑轮为动滑轮，F3作用在轴上，F3=2f；所以F2＜F1＜F3，故ABD不符合题意，C符合题意。 C 课内知识通关练 5、如图所示，物体的重力都是30N，当物体被匀速提起时，拉力的大小分别是FA=______N，FB=______N。（不考虑摩擦和动滑轮与绳的重力） 【详解】[1][2]左图的两个滑轮都是定滑轮，使用定滑轮不省力，所以FA=G=30N；右图是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，由2段绳子承担物重，所以FB=1/2G=1/2×30N=15N。 考点：滑轮组 30 15 课内知识通关练 6、下图所示的是“一动一定”滑轮组，a、b为两个弹簧测力计，不计绳重、滑轮重及摩擦。当匀速提升G=300N的重物时，a、b两个弹簧测力计的示数分别为（　　） A．G为4N，弹簧测力计示数为5N B．G为9N，弹簧测力计示数为10N C．G为10N，弹簧测力计示数为5N D．G为9N，弹簧测力计示数为5N 考点：动滑轮 【详解】由图可知，因为弹簧测力计和绳端拉力在一根绳子的两端，根据“动滑轮两边绳子所承受的拉力相等”可知，当拉力F=5N时，右端绳子所承受的拉力也为5N，则弹簧测力计的示数为5N。弹簧测力计与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，则1N+G=10N，所以G=9N，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 D 课内知识通关练 7、如图所示，动滑轮重1N，拉力F为5N，绳重和摩擦不计，则重物G和弹簧测力计示数为（　　） A．300N、100N B．300N、150N C．200N、100N D．200N、150N 考点：滑轮组 【详解】由图可知承担物重的绳子股数为3，b弹簧测力计的示数为F=1/nG=1/3×300N=100N；定滑轮受到a弹簧测力计的拉力和向下的两股绳子的拉力，定滑轮处于平衡状态，所以a弹簧测力计的示数为F′=2F=2×100N=200N，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 C 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 物理八年级下册 •人教版 $理通藏 10