内容正文:
初中物理苏科版(2024)九年级上册
第十一章 简单机械和功
第2节 滑轮
滑轮在日常生活中有着广泛的应用,这些滑轮究竟起到了什么作用?
健身器材上的滑轮
升国旗旗杆上的滑轮
起重机上的滑轮
1.认识什么是定滑轮和动滑轮。
2.了解定滑轮和动滑轮的特点及其作用。
3.知道滑轮组的特点及其作用。
定滑轮:轴固定不动的滑轮。
结论:使用定滑轮不省力,不省距离;但可以改变力的方向。
点击图片,观看定滑轮特点
动滑轮:轴随物体一起运动
结论:使用动滑轮可以省力;但费距离,且不改变力的方向。
点击图片,观看动滑轮特点
F
F
F
定滑轮
动滑轮
s绳=s物
s绳=2s物
实质:等臂杠杆
实质:动力臂是阻力臂两倍的杠杆
F=G
F= (G物+G轮) /2
6
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
实验过程:
⑴
⑵改变弹簧测力计拉力的方向
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第二级
第三级
第四级
第五级
使用定滑轮的特点:
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第二级
第三级
第四级
第五级
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
1. 测出钩码所受的重力 , 然后按图11-21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。
做一做
(一)探究定滑轮的特点
图11-21 用定滑轮提升钩码
2. 增加钩码的个数,重复实验,把测得的数据填入下表。
实验器材:定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。
实验步骤:
议一议
通过实验,你发现使用定滑轮有什么特点?
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
③
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
学以致用
1.如图所示,请画出滑轮组的绕法,实现既省力又改变力的方向。
答案
2.(2025·苏州)地上的人用滑轮组提升重物,画出最省力的绳子绕法。
答案
16
F1
F2
3. 动滑轮的实质
l1
l2
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
动滑轮相当于一根杠杆,支点在绳和轮相切的O处;拉力F1是动力,重物的拉力是阻力F2;动力臂l1是轮直径、阻力臂l2是轮半径。
根据杠杆原理:F1l1=F2l2
l1=2l2 F1= F2= G
(不计摩擦和动滑轮重)
1
2
1
2
O.
4. 用平衡力的知识研究动滑轮的特点
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,所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。
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), F
F
F
G
G动
如图所示是家用手摇升降晾衣架的结构示意图,其中滑轮 为定滑轮,使用滑轮 (前两空均选填“A”或“B”)是为了省力。若晾衣架的总重力为100N,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力F= N。
A
B
25
请为图中的工人设计最省力且最适合其工作场景的滑轮组绕线方式。
图乙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2h。
图乙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。用这个滑轮组提起重物,只要用物重1/2的力,就可以提起重物。
F
n=2
S=2h
n:承担物重的绳子段数;
S:绳子末端移动的距离;
h:物体升高的距离。
分析判断乙滑轮组的省力与费距离的情况
①
②
用如图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多大?拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系?
滑轮组 甲 乙
拉力F
拉力(绳子末端)
移动的距离S
对比两个滑轮组的省力与费距离的情况
如图所示,物体的重力为G,把物体提高h,不计绳重、摩擦及动滑轮自重。所用拉力F大小、拉力移动的距离s如表所示。
F1
F
s1
s2
滑轮组用几段绳子吊物体,提起物体的力就是物重的几分之一。
结论
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