二、滑轮（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理课件聚焦滑轮（定滑轮、动滑轮、滑轮组）及轮轴知识，以“三楼运长木料”生活问题导入，通过实验探究特点，结合杠杆原理分析实质，构建从生活到实验再到理论应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，“活动11.2”引导学生经历完整探究过程培养能力，用杠杆模型解释滑轮实质体现科学思维，联系起重机、自行车等应用渗透科学态度与责任，助力学生构建物理观念，也为教师提供清晰教学路径。

二、滑轮 第十一章 简单机械和功 苏科版九年级上册 导入新课 我家住在三楼，装修时，长木料无法通过楼梯运上楼， 该怎么办呢？ 可以用滑轮试一试！ 学习目标 物理观念 1.知道什么是滑轮，了解滑轮的结构。 2.能根据轴的位置区分定滑轮和动滑轮。 3.了解定滑轮和动滑轮的特点及其作用。 4.知道滑轮组的特点及其作用。 科学思维 通过实验探究，归纳定滑轮和动滑轮的工作特点；运用杠杆平衡条件分析定滑轮和动滑轮的实质；能根据滑轮组的构成方式判断省力情况。 科学探究 经历“提出问题—设计实验—收集数据—分析归纳”的科学探究过程，培养学生设计实验方案、记录和分析实验数据的能力。 科学态度 与责任 通过了解滑轮在生产和生活中的广泛应用，体会物理知识对改善人类生活的价值；通过小组合作实验，培养团队协作精神和实事求是的科学态度。 重点难点 重点 1. 定滑轮和动滑轮的特点及其实质。 2. 通过实验探究定滑轮和动滑轮的工作特点。 3.滑轮组的特点及省力判断。 难点 1. 从杠杆角度理解定滑轮的等臂杠杆实质和动滑轮的省力杠杆实质。 2. 判断滑轮组的省力情况及根据要求组装滑轮组。 学习内容 1. 定滑轮和动滑轮 2. 滑轮组 3. 轮轴 4. 课堂小结 5. 练习与应用 6. 提升训练 一、 定滑轮和动滑轮 滑轮 一、定滑轮和动滑轮 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 一、定滑轮和动滑轮 思考：利用一个滑轮有几种方法可以把重物提起来？ 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 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （一）定滑轮的特点 做一做 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，读出弹簧测力计的示数。 2. 增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入下表。 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （一）定滑轮的特点 做一做 实验序号 钩码所受的重力 G / N 弹簧测力计的示数 F / N ① ② ③ 议一议 通过实验，你发现使用定滑轮有什么特点？ 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （一）定滑轮的特点 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （一）定滑轮的特点 实验结论 （1）拉力与钩码重力的大小关系：F=G（理想情况），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。 （3）可以改变力的方向。 一、定滑轮和动滑轮 从杠杆的角度研究定滑轮的特点 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AB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。 F1l1=F2l2 l1=l2=r F1=F2 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （二）动滑轮的特点 做一做 1. 按图组装动滑轮。竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数。 2. 增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入下表。 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （二）动滑轮的特点 做一做 实验序号 钩码所受的重力 G / N 钩码上升的 高度h/cm 弹簧测力计的示数 F / N 绳自由端移动 距离s/cm ① ② ③ 议一议 通过实验，你发现使用动滑轮有什么特点？ 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （二）动滑轮的特点 一、定滑轮和动滑轮 活动11.2 探究定滑轮和动滑轮的特点 （二）动滑轮的特点 实验结论 （1）使用动滑轮最多可以省一半力（理想情况）， 但不能改变施力的方向，而且费距离。 （2）拉力（绳末端）移动距离s与钩码上升高度h的关系：s=2h。 一、定滑轮和动滑轮 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 一、定滑轮和动滑轮 思考：如果动滑轮的重力不能忽略，绳自由端拉力与物重、动滑轮重有什么关系呢？ 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 F F G G动 同一根绳上的两个拉力相等 【例1】如图所示，该装置是________滑轮（选填“定”或“动”），它相当于____________（“等臂杠杆”或“省力杠杆”）；若物体所受重力为100N，当分别用力匀速提起物体时，拉力F1________F2 ________F3（选填“>”、“=”或“<”）。 定 一、定滑轮和动滑轮 【解析】由图可知，提升物体时，滑轮的轴固定不动，故该装置是定滑轮，定滑轮的轮子是绕轴转，它的转轴就是支点，动力臂和阻力臂都等于半径，即力臂相等，故定滑轮为等臂杠杆。 因为定滑轮相当于等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一物体时，沿不同方向用的拉力大小相等，故F1=F2=F3。 等臂杠杆 = = 【例2】如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（　　） A．省力，同时也省距离 B．省力，但不改变施力的方向 C．既省力，也改变施力的方向 D．既不省力，也不改变施力的方向 B 【解析】由图可知，滑轮为动滑轮，动滑轮的特点是最多省一半的力，但不能改变力的方向。绳子自由端移动的距离是物体移动距离的两倍。 故选B。 一、定滑轮和动滑轮 【例3】如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中甲滑轮可以看成_______杠杆，使用它的好处是_______ 。其中乙为_______滑轮，F2端拉升4m，则物体升高_______；不计滑轮重力及摩擦，若拉力F1＝F2，则G1_______G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 一、定滑轮和动滑轮 等臂 改变力的方向 动 2m 小于 【解析】[1][2]甲滑轮不随重物的升降而升降，属于定滑轮，使用时相当于等臂杠杆，不省力，F1＝G1，但可以改变用力方向。[3][4][5]乙滑轮随货物一起升降，为动滑轮，使用时相当于省力杠杆，省一半力 所以G2＝2F2。因为拉力F1＝F2，所以G1小于G2。 动滑轮省力，同时费距离h=s/2=4m/2=2m，即物体升高2m。 二、滑轮组 滑轮 二、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。 二、滑轮组 思考：由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，有几种组合？ 二、滑轮组 思考：这两种组合有什么不同？ ①绳端的固定点不同： （a）固定在动滑轮的轴上，（b）固定在定滑轮的轴上。 ②拉力的方向不同： （b）通过定滑轮向下，（a）通过动滑轮向上。 （a） （b） 二、滑轮组 G ① ③ ② F F F (1)用力情况：动滑轮上有三段绳子，每段绳子都要承担物重，拉力的大小：F（忽略动滑轮的自重与摩擦） (2)距离情况：绳子自由端移动的距离为s=3h。 n=3 二、滑轮组 G ① ② F F F （1）用力情况：重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重，拉力的大小：F（忽略动滑轮的自重与摩擦）。 （2）距离情况：绳子自由端移动的距离为s=2h。 n=2 二、滑轮组 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。 不计绳重和摩擦但考虑滑轮重： 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=nv物 二、滑轮组 （1）确定绕绳的有效段数 根据F可得绳子的有效段数为n ，也可以根据 得n，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。 滑轮组的组装 （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”。 n=2 n=3 二、滑轮组 滑轮组的应用 用滑轮组提升重物 起重机上使用的滑轮组 【例4】若滑轮组、绳子、摩擦均忽略不计，则下列两个滑轮提升同一重物的几种组合中最省距离的是（　　） B 二、滑轮组 【解析】A．动滑轮上绕两段绳，则绳子自由端的拉力为G/2，拉力移动的距离s=2h； B．两个定滑轮，不省力，不省距离，则绳子自由端的拉力为G，拉力移动的距离s=h； C．动滑轮上绕3段绳，则绳子自由端的拉力为G/3，拉力移动的距离s=3h； D．动滑轮上绕两段绳，则绳子自由端的拉力为G/2，拉力移动的距离s=2h； 综上所述，B选项中的滑轮组最不省力，最省距离，故ACD不符合题意，B符合题意。 【例5】工人用如图所示的滑轮组来提升货物，已知货物重400N，每个滑轮重50N，若物体在10s内被提升了6m，不计绳重和摩擦，则拉力F是_______N，绳自由端移动的距离是_______m，物体上升的速度是_______m/s。 225 12 0.6 二、滑轮组 【解析】由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，作用在绳自由端的拉力 F= （G + G动）= （400N + 50N）=225N 绳子自由端移动的距离S=nh=2×6m=12m 物体上升的速度v＝s/t =0.6m/s 【例6】如图，用滑轮组提升物体，请画出最省力的绳子绕法。 二、滑轮组 三、轮轴 滑轮 三、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。 门把手、汽车方向盘和扳手都是应用轮轴的实例。 门把手 汽车方向盘 扳手 三、轮轴 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） 因为R>r, 所以F₁<F₂, 可见轮轴相当于一种省力杠杆。 【例7】如下图所示的器械中，不是轮轴的是（     ） A． 方向盘 B． 羊角锤 C． 水龙头 D． 螺丝刀 B 三、杠杆原理的应用 【解析】A．方向盘由外圈的轮和中心的轴组成，工作时绕共同轴线转动，属于轮轴，故A不符合题意； B．羊角锤工作时是绕接触点转动的杠杆，没有轮与轴组合的轮轴结构，不属于轮轴，故B符合题意； C．水龙头由拧动的轮（把手）和阀门轴组成，工作时绕共同轴线转动，属于轮轴，故C不符合题意； D．螺丝刀拧螺丝时，粗手柄是轮、细刀杆是轴，二者固定绕共同轴线转动，属于轮轴，故D不符合题意。故选B。 四、课堂总结 滑轮 四、课堂总结 效果 五、练习与应用 滑轮 五、练习与应用 1.工人师傅用单个动滑轮将重 600 N 的木箱吊到阳台上，至少要用多大的拉力？ 【解析】利用动滑轮提升物体时，如果不计动滑轮重、绳重和摩擦，则拉力的大小等于物重的二分之一；如果考虑动滑轮重、绳重，则拉力的大小等于总重的二分之一。 木箱的重G=600N，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力的大小为：F=G/2=600N/2=300N。 五、练习与应用 2.用绳子和木棍体验“滑轮组”的威力。 两名同学各持一根较光滑的木棍，相距 1 m 面对面站立。另外一名同学取一根绳子，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？ 【解析】由图可知，绳子和木棍组合在一起，相当于滑轮组，一个人拉着绳子的自由端，可以将另外两个人向中间拉动，说明使用滑轮组可以省力。 五、练习与应用 3.观察自行车，它使用了哪些简单机械？这些简单机械的作用分别是什么？ 【解析】1.轮轴：脚踏板与牙盘、车把与前叉、车轮与车轴等结构属于轮轴。作用：通过增大轮的半径，减小所需施加的力，实现省力或改变力的方向，使骑行更轻松、转向更灵活。 2.杠杆：刹车手柄(手闸)属于杠杆结构。作用:通过动力臂大于阻力臂，实现省力制动，便于控制刹车力度。 3.斜面：螺丝钉属于斜面的应用。作用:将旋转运动转化为直线运动，省力地固定车架部件。 综上，自行车通过轮轴、杠杆、斜面等简单机械，实现了省力、省距离、方便操作等目的。 六、提升训练 滑轮 1．如图，在水平拉力F的作用下，物体G做匀速直线运动。滑轮与绳子质量、滑轮与绳子之间的摩擦均忽略不计，若物体所受重力为100N，物体与地面间的摩擦力为20N，在滑轮右端挂钩处水平向右的拉力F的作用下，物体匀速向右运动了2m，则拉力F大小为________N，拉力所在的绳端移动了________m。 六、提升训练 40 【解析】图中是动滑轮反向使用：正常动滑轮省力费距离，这里拉力作用在动滑轮轴上，费力、省距离。物体匀速直线运动，水平方向受力平衡，绳子对物体的拉力等于摩擦力为20N 动滑轮上有两段绳子拉着物体，轴上拉力等于 2 倍绳子拉力为40N 反向使用时，绳移动距离是物体移动距离的一半为1m 1 2．如题图所示，体重为500N的小明站在地面上，利用滑轮M将重物提升到楼上，滑轮M是________（选填“定”或“动”）滑轮，其作用是________（选填“省力”或“改变力的方向”）；此情景中，小明最多可提升________N的重物。（不计绳重及摩擦） 六、提升训练 定 【解析】由图可知，滑轮M不随物体一起移动，是定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 不计绳重及摩擦，小明最多可提升重物的重力G=G人=500N 改变力的方向 500 3．关于如图所示的滑轮组合说法正确的是（     ） A．图中A滑轮可以省力 B．图中B滑轮属于动滑轮 C．该滑轮组合只能改变动力的方向 D．该滑轮组合既省力又能改变动力的方向 六、提升训练 C 【解析】A．图中A滑轮的轴固定不动，属于定滑轮。使用定滑轮不能省力，只能改变动力的方向，故A不符合题意。 B．图中B滑轮的轴也固定不动，属于定滑轮，不属于动滑轮，故B不符合题意。 C．该装置由两个定滑轮组合而成，绳子只改变了动力的方向，不能省力，故C符合题意。 D．该滑轮组合能改变动力的方向，但不能省力，故D不符合题意。故选C。 4．建筑工人们用如图的装置运送砂石（忽略绳重、动滑轮重、摩擦）。下列说法正确的是（     ） A．滑轮组中的动滑轮不能改变拉力的大小，不能省力 B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆 C．绳子自由端下拉0.5 m，桶上升1.5 m D．质量为60 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石 六、提升训练 B 5.如图所示，在一水平地面上，木箱重400 N，受到的摩擦力为200 N，用力F拉绳使木箱在2 s内匀速直线运动了3 m，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（     ） A．绳子自由端移动了6 m B．拉力F移动的速度为 C．A是定滑轮，B是动滑轮 D．拉力F的大小为400 N 六、提升训练 A 6.一名工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。 六、提升训练 7.如图所示，将重为50N的物体匀速提升了2m，已知动滑轮 的重力为10N，不计绳重和摩擦，求： (1)绳端上升的距离是多少？ (2)提升该物体绳子自由端拉力是多少？ (3)若绳子能承受的最大拉力为30N，求用该滑轮组能提升最重的物体是多少N？ 六、提升训练 【解析】（1）由图可知，该滑轮组承担物重的绳子段数n=3 ，不计绳重和摩擦。绳端移动距离s=nh=3×2m=6m （2）不计绳重和摩擦时，滑轮组拉力 （3）最大物重 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $