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第二节滑轮及其应用王静重庆市经开育才中学西南大学物理科学与技术学院人类与动物的一个较大区别是人类制造了工具，并且懂得用工具去改变我们的生活改变我们的世界，因此有了21世纪伟大的今天庄严的一刻大家对这一现象有没有疑问？五星红旗是向什么方向运动的？旗手施加给五星红旗的力向什么方向？为什么力的方向与运动方向相反红旗还可以顺利升起呢？奥妙在哪？向上向下旗杆的顶部安装了一种简单的机械，滑轮轴带凹槽的轮．滑轮主要部分是能绕轴转动的轮子滑轮的定义：周边有槽，能绕轴转动的小轮起重机吊臂上的滑轮尝试采用绳，一个滑轮，铁架台将勾码提到高处，你有什么方法？细线滑轮钩码铁架台动滑轮和定滑轮你使用的哪种方法？这两种方法有什么不同呢？动滑轮定滑轮方案一方案二实物图定滑轮轴固定不动的滑轮动滑轮轴随物体一起运动的滑轮（09温州）下列各图中利用了动滑轮的是（）D思考这两种方案有什么共同点和区别共同点区别都使物体向上运动通过实验科学探究提出问题：研究使用定，动滑轮将物体竖直向上提升过程中，用力大小、方向，移动距离与物重、物体上升距离之间的关系。猜想与假设制定计划设计实验弹簧测力计测量物重和力的大小尺子测量力移动的距离和物体移动的距离使用定滑轮提升物体（匀速）进行实验收集数据物重G拉力F物体上升距离h（cm)绳端（拉力作用点）移动距离s(cm)大小方向实验结论：定滑轮不省力、不省距离，但能改变力的方向。定滑轮F拉=G物S=h物体上升的距离使用动滑轮提升物体（匀速）物重拉力F物体上升距离h（cm)绳端（拉力作用点）移动距离s(cm)大小方向实验结论：动滑轮可以省一半力，但费一倍距离，不能改变力的方向。GG物滑轮经行实验收集数据动滑轮F拉=1／2G物S=2h物体上升的距离忽略动滑轮的重力和绳子与动滑轮，定滑轮之间的摩擦力动滑轮F拉=1／2（G物+G动滑轮）S=2h物体上升的距离忽略绳子与动滑轮，定滑轮之间的摩擦力，考虑动滑轮的重力实验结论1，使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向F拉=G物S绳=h物2，使用动滑轮可以省一半的力，但浪费一倍的距离，不可以改变力的方向F=G物F=（G物+G动）S=2h1212杠杆知识回顾•1、定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。2、杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。应用杠杆缺点杠杆优点杠杆特点杠杆类型等臂杠杆费力杠杆省力杠杆L1L2，F1F2(动力阻力)L1L2，F1F2(动力阻力)L1=L2，F1=F2(动力=阻力)省力省距离既不省力也不省距离费距离费力可见，滑轮也是杠杆根据杠杆的种类的特征，和动、定滑轮的特点，动、定滑轮分别属于哪一类型的杠杆，为什么？分别找出动、定滑轮的五要素。OrrFFG定滑轮实质是一个等臂杠杆（l1=l2）使用定滑轮为什么不省力？练习：•1、如图9所示中，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最大B．F2最大•C．F3最大D．一样大寻找支点2rrFGO动滑轮实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆使用动滑轮为什么可以省力？•2、图1中A是____滑轮。利用这样的装置把物体举高，用力的方向应向____（选填“上”、“下”）。如果用26牛的拉力，匀速提起50牛的物体，不计绳重和摩擦，滑轮A重牛。若要使物体上升2米，应将绳的自由端拉动____米。•3、如图5所示甲、乙两个装置，已知：A重100牛，A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）。要使A向右匀速滑动，拉力F甲=牛，F乙=牛请您帮忙抓住，我到楼上接袋子。救命！啊？你怎么上来了！好的，唉，唉唉.......这是怎么回事？为什么会出现这种情况？•不能省力•可以改变力的方向•可以省力•不能改变力的方向定滑轮动滑轮如何既省力又能改变力的方向如何既能吃到香菇又能吃到肉肉？香菇炒肉定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作方便，但不能省力；于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起来使用，把它们各自的优点结合起来，这样就组成了滑轮组．而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变力的方向，使用时经常感觉不便．由一个定滑轮和一个动滑轮绕成滑轮组有几种绕法?G小组讨论通过实验科学探究提出问题：研究使用滑轮组将物体竖直向上提升过程中，用力大小、承担物重的绳子段数，移动距离与物重、物体上升距离之间的关系。猜想与假设制定计划设计实验弹簧测力计测量物重，动滑轮重和力的大小尺子测量力移动的距离和物体移动的距离物重拉力F物体上升距离h（cm)绳端（拉力作用点）移动距离s(cm)大小方向与动滑轮相连的绳子段数1：滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成。FFFGGG实验结果：12F＝G13F＝G12F＝G拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子股数n有关。n=2n=2n=3使用滑轮组提升物体（匀速）物重拉力F物体上升距离h（cm)绳端（拉力作用点）移动距离s(cm)大小方向实验结论：滑轮组可以省力，但费n倍距离GG物滑轮经行实验收集数据与动滑轮相连的绳子段数滑轮组F拉=1／nG物S=nh物体上升的距离与动滑轮相连的绳子段数h物体升高h相当于绳子少了3h，则绳子端在相等的时间移动的距离为3h实验结论滑轮组中拉力的大小和承担物体重力的绳子段数（即与动滑轮相连的绳子段数）有关在不考虑绳子与滑轮组的摩擦力，动滑轮重力的情况下在不考虑绳子与滑轮组摩擦力，而考虑动滑轮重力的情况下1=G+GnF拉物动1=nFG物拉S=nhS=nh滑轮组滑轮组的特点在不计摩擦时，所用动力是物体和动滑轮总重的n分之一，动力通过的距离s是阻力通过距离h的n倍FG物+G动n绳子根数（n）：与动滑轮直接接触的绳子根数snh1.如图所示，物重100N，不计摩擦、绳重及动滑轮重，求拉力F的大小。例题反馈：解：F=—=50NG2判断依据：看是否直接与动滑轮相连一条规律：当股数n为奇数时，绳子的一端从动滑轮开始连；当股数n为偶数时，绳子的一端从定滑轮开始连奇动、偶定从里向外2、如下图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体，若不计滑轮重、绳重及摩擦，其中用力最小的是（）A．F1B．F2C．F3D．F4B例题反馈：中考连接（09山东淄博）如图所示，用滑轮组匀速提升物体A时，弹簧测力计的示数为N，如果不计滑轮重和摩擦，物体A的重力为N。5.416.2中考连接（09山东临沂）.如图所示，用滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m，不计摩擦和滑轮重，所施加的拉力F=_______N，绳子移动的距离S=___m3006F：作用在绳子自由端的拉力G：被提升的物体的重力G动：动滑轮自身的重力分析探究F与G及G动关系：FGG动FGG动对动滑轮受力分析①不计动滑轮重、绳重、摩擦（即最理想的情况）②不计绳重、摩擦，但考虑动滑轮重FGF向上=G3FF向下=因为动滑轮处于平衡状态，所以受的是力所以F向上=F向下即3F=G即F=G13对动滑轮受力分析不计动滑轮重平衡FGF向上=G+G动3FF向下=因为动滑轮处于平衡状态，所以受的是平衡力所以F向上=F向下即3F=G+G动即F=（G+G动）13对动滑轮受力分析考虑动滑轮重G动FFG对于滑轮组，同学们一定要理解并熟记下面的几个关系式：⑴绳子自由端移动的距离s与物体被提升的高度h之间的关系：⑵作用在绳子自由端的拉力F与被提升的物体的重力G之间的关系(不计滑轮重、绳重和摩擦)S=hF=1∕nG⑶作用在绳子自由端的拉力F与被提升的物体的重力G、动滑轮重G动之间的关系(不计绳重和摩擦但考虑滑轮重)F=1∕n(G+G动)n总结：很显然：吊起动滑轮的绳子的股数越多，就越省力S=nh不计动滑轮重时：不计绳重、摩擦考虑动滑轮重时：F=G1nF=（G+G动）1n设吊起动滑轮的绳子的股数为n，则关系式：V绳=nV物判断依据：看是否直接与动滑轮相连一条规律：当股数n为奇数时，绳子的一端从动滑轮开始连；当股数n为偶数时，绳子的一端从定滑轮开始连奇动、偶定从里向外怎样判断滑轮组能省多少力?F=____G1/6题：很轻松地就可将两木棍拉合拢说明使用滑轮组可以省力变形的滑轮组F.2：滑轮组实验表明，使用滑轮组拉重物时，若动滑轮重和摩擦不计，动滑轮被几股绳子拉住，所用的力就是物体与接触面摩擦力的几分之一。即13F＝ffNGT如图所示，拉力F的大小等于＿＿＿＿。1nF＝f1nF＝G实验表明，使用滑轮组吊重物时，若动滑轮重和磨擦不计，动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重的几分之一即思考题：在左图所示的滑轮组中，(a)若动滑轮重G/不计，拉力F是多少？(b)若动滑轮重G/不能忽略，那么图中的拉力F应等于多少？G/GF15F＝G15F＝(G+G/)分析：图中吊起动滑轮的绳子股数为5巩固练习：1：如下图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于＿＿＿N。（不计摩擦）图(a)F2:如上图(b)所示，物体A重为100N，挂重物的钩子承受的拉力是＿＿＿＿N。人匀速拉绳子的力是＿＿＿＿N（动滑轮自重不计）图(b)100100503:如图所示的四个滑轮组中，图＿＿＿可省一半力，图＿＿＿最费力，图＿＿＿＿和图＿＿＿＿用力大小一样。(a)(b)(c)(d)(b)(c)(a)(d)如图所示，物体A重G＝80N，在F＝60N拉力下匀速前进，此时物体A受到的摩擦力等于＿＿＿＿N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）AF.fTNG1:竖直方向上有一对平衡力N和G2:水平方向上有一对平衡力T和fG=N=80NT=f=120N12F＝f因为所以f=2F=120N综合分析得：120N滑轮１．定滑轮：（1）使用特点：可以改变力的方向，不省力也不费力；不省距离也不费距离．（2）实质：是一个等臂杠杆．２．动滑轮：（1）使用特点：能省一半力，但不改变力的方向；要多移动一倍距离．（2）实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆．３．滑轮组（1）使用优点：既可省力，又可改变力的方向；但不能既省力又省距离．（2）公式：Ｆ＝Ｇ总／n＝（Ｇ物＋Ｇ动滑轮）／n（不计滑轮摩擦）s＝nh