搜索
第2节滑轮【新课导思】小老鼠被猫追得走投无路,突然看见前面有一个滑轮吊着重物,它迅速沿着绳子的一端爬了上去,而猫也想沿着绳子爬上去,但尝试了多次未能成功。你知道这其中蕴含着什么科学道理吗?【目标导学】1.认识定滑轮和动滑轮,能识别生活和生产中常见的滑轮。2.通过实验得出定滑轮和动滑轮以及滑轮组的特点。3.会根据滑轮组的绕线判断省力情况,能根据要求组装和使用滑轮组。【自主预习】1.定滑轮和动滑轮:(1)定义。①定滑轮:工作时轴_________的滑轮。②动滑轮:工作时轴随物体_________的滑轮。固定不动一起运动(2)研究定滑轮和动滑轮的特点。①探究思路:a.探究定滑轮和动滑轮是否省力:比较__________和_________________大小关系。b.探究定滑轮和动滑轮是否省距离:比较钩码_____________和______________________的大小关系。钩码重力G弹簧测力计拉力F移动的距离h弹簧测力计移动的距离sc.探究定滑轮和动滑轮是否可以改变力的方向:比较_____________和___________________的关系。钩码移动方向弹簧测力计运动方向②实验结论:a.定滑轮的特点:使用定滑轮_____(选填“能”或“不能”)省力,但可以改变力的_____。b.动滑轮的特点:使用动滑轮___(选填“能”或“不能”)省力,但不改变力的_____,而且费_____。不能方向能方向距离2.滑轮组:(1)定义:_______和_______的组合。(2)特点:用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起物体的力就是物重的_________。定滑轮动滑轮几分之一3.其他简单机械:(1)轮轴:由具有共同_______的大轮和小轮组成的简单机械,通常大轮叫作___,小轮叫作___。(2)斜面:斜面是一个___力的简单机械。高度相同,斜面越长,越___力。转动轴轮轴省省知识点一研究定滑轮和动滑轮的特点1.实验探究:研究定滑轮的特点。(1)设计与进行实验。①如图甲所示,用弹簧测力计测出钩码的重力G。②如图乙所示,记下提升钩码时弹簧测力计的示数和移动的距离、钩码上升的高度;拉力的方向与钩码运动的方向_________(选填“相同”或“相反”)。③增加钩码的个数,再利用乙图所示的滑轮提升钩码,记下弹簧测力计的示数和移动的距离、钩码上升的高度。④保持钩码个数不变,改变弹簧测力计的方向,记下弹簧测力计的示数、移动的距离和钩码上升的高度。参考答案:②相反(2)实验数据及分析。物重G/N弹簧测力计示数F/N钩码上升的高度s/cm弹簧测力计移动的距离h/cm拉力方向不使用简单机械221010向上物重G/N弹簧测力计示数F/N钩码上升的高度s/cm弹簧测力计移动的距离h/cm拉力方向定滑轮221010向下定滑轮441010向下定滑轮661010向下定滑轮661010斜右下方分析数据可知:定滑轮工作时的特点是_______________________________________________________________,弹簧测力计移动的距离s与钩码上升的高度h的关系是____________________________________________。提示:分析弹簧测力计的示数F和钩码重G,可以得出使用定滑轮时弹簧测力计的拉力与钩码重相等;使用定滑轮时拉力的方向可以有向下、向右、斜右下方等多个方向,可以得出使用定滑轮可以改变力的方向。根据钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离相比较,可以得出使用定滑轮时s与h始终相等。参考答案:不省力,但可以改变力的方向s=h2.实验探究:探究动滑轮的特点。(1)实验设计。①如图甲所示,用弹簧测力计测出钩码的重力G。②如图乙所示,记下提升钩码时弹簧测力计的示数和移动的距离、钩码上升的高度;拉力的方向与钩码运动的方向_________(选填“相同”或“相反”)。③增加钩码的个数,再利用乙图所示的滑轮提升钩码,记下弹簧测力计的示数和移动的距离、钩码上升的高度。参考答案:②相同(2)实验数据及分析。物重G/N弹簧测力计示数F/N钩码上升的高度s/cm弹簧测力计移动的距离h/cm拉力方向不使用简单机械221010向上动滑轮211020向上物重G/N弹簧测力计示数F/N钩码上升的高度s/cm弹簧测力计移动的距离h/cm拉力方向动滑轮421020向上动滑轮631020向上分析数据可知:动滑轮工作时的特点是__________________________________,弹簧测力计移动的距离s与钩码上升的高度h的关系是_______________。提示:分析弹簧测力计的示数和钩码的重力,可以看出使用动滑轮时拉力的大小等于钩码重力的一半,即使用动滑轮可以省一半力;使用动滑轮时弹簧测力计移动的距离是钩码上升高度的两倍,即二者关系是s=2h;使用动滑轮时拉力的方向始终是向上的,说明使用动滑轮不能改变力的方向。参考答案:省一半的力,但不能改变力的方向,而且费距离s=2h3.交流与讨论(1)在实验中,为什么要匀速拉动弹簧测力计?提示:根据二力平衡原理,可知只有匀速拉动弹簧测力计使钩码上升时,拉力和重力才是一对平衡力,并且这样弹簧测力计示数稳定,便于读出拉力大小。参考答案:只有匀速拉动弹簧测力计使钩码上升时,拉力大小才等于重力,且示数稳定,易于读数。(2)实验中,为什么要使用重一些的钩码?提示:在拉动钩码时,绳子与滑轮之间有摩擦,且动滑轮本身有重力。在使用定滑轮时,钩码的重力越大,拉力大小越接近钩码重。在研究动滑轮特点时,钩码的重力越大,拉力的大小越接近钩码重力的二分之一,更易于得出结论。参考答案:减小误差,使结论更准确(3)在探究定滑轮特点时,为什么拉力F的示数总是略大于钩码的重力?提示:在理想情况下,使用定滑轮时F=G,但在实际情况下,由于摩擦的存在,拉力总是大于钩码的重力。参考答案:绳子与滑轮之间存在摩擦【示范题1】(2017·上海中考改编)如图甲、乙所示,分别用力F1、F2匀速提升重为10N的物体,图_____________中的滑轮可以看作省力杠杆,但不能_____________________;若不计摩擦和滑轮重力,则力F1的大小为_________N。【精讲精析】a是定滑轮,本质是等臂杠杆;b是动滑轮,本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆,使用动滑轮可以省力,但不能改变力的方向;使用定滑轮不省力也不费力,若不计摩擦和滑轮重力,则F1=G=10N。答案:b改变力的方向10【微点拨】1.判断定滑轮和动滑轮的方法。2.定滑轮和动滑轮的实质:(1)定滑轮的实质是一个等臂杠杆。(2)动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。知识点二滑轮组1.在滑轮组中,定滑轮的作用是_____________,动滑轮的作用是_________。提示:定滑轮的实质是等臂杠杆,它的作用是改变力的方向;动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆,它的作用是省力,所以在滑轮组中定滑轮的作用是改变力的方向,而动滑轮起省力的作用,动滑轮个数越多,承担重物的绳子段数就越多,滑轮组就越省力。参考答案:改变力的方向省力2.请用一个定滑轮和一个动滑轮组成两种方式的滑轮组,在图中画出其绕线方式。提示:绳子的起始端可以固定在定滑轮上,也可以固定在动滑轮上,然后绕过所有的滑轮,最后在绳子自由端画上箭头。参考答案:绳子起始端固定在定滑轮上,如图甲所示;绳子起始端固定在动滑轮上,如图乙所示。3.利用组装成的滑轮组提升物体,并把数据记录在表格内(动滑轮很轻)滑轮组物重G/N拉力F/N物体上升高度h/cm绳子自由端移动距离s/cm甲632494.536乙62269339分析数据可知,拉力和物重的关系是_________________________________________________________。绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是__________________________________________。提示:两图都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,由甲图和表格中数据可知,物体的重力由两段绳子通过动滑轮承担,拉力是物重的二分之一,但绳子自由端移动的距离是物体提升高度的两倍。由乙图和表格数据可知,物体的重力由三段绳子通过动滑轮承担,拉力是物重的三分之一,但绳子自由端移动的距离是物体提升高度的三倍。参考答案:用滑轮组提升重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,拉力就是物重的几分之一动滑轮上有几段绳子承担物重,绳子自由端移动的距离就是物体上升高度的几倍4.忽略绳重与摩擦,动滑轮的重力不能忽略时,拉力的大小等于多少?请结合图示分析。提示:根据力的平衡知,三股绳子承担着重物和动滑轮总重,则3F=G+G动,故F=(G+G动)。参考答案:F=(G+G动)即F=(G+G动),n为绳子股数13131n【示范题2】(2017·绥化中考)如图,工人利用滑轮组将200N的重物匀速向上提升到2m高的平台上,则他所用的拉力为_________N,绳子自由端向下移动的距离为_________m。(不计绳重、动滑轮重及摩擦)【解析】本题考查滑轮组的特点。由图知,使用滑轮组,承担物重的绳子股数n=2。不计绳重、动滑轮重及摩擦,拉力F=G=×200N=100N;绳子自由端向下移动的距离:s=2h=2×2m=4m。答案:1004【微点拨】分割法判断绳子的股数在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绕线“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的绳子的股数n。(如图)【教材图片·考点阐释】命题点定滑轮及其特点和功的计算如图所示一旗杆顶端设计如图所示,A装置是_____(选填“定”或“动”)滑轮,使用它的目的是________。若用10N的拉力使旗帜匀速提升12m,则拉力所做的功为_______J。答案:定改变力的方向120命题点滑轮及其特点如图“科学漫画”中所用机械是_________;若大人、小孩、袋子的重分别是G1、G2、G3,则他们之间的大小关系是_________,使小孩不被拉上去可采用的方法是_________________________。答案:定滑轮G1G3G2使用动滑轮或者滑轮组