滑轮及其应用沪科版.pptx

第二节第二节 滑轮及其应用滑轮及其应用人类与动物的一个较大人类与动物的一个较大区别是人类制造了区别是人类制造了工具工具，并且懂得并且懂得用工具去改变用工具去改变我们的生活我们的生活改变我们的改变我们的世界，因此有了世界，因此有了2121世纪世纪伟大的今天伟大的今天庄严的一刻庄严的一刻大家对这一现象有没有疑问？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？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？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？还可以顺利升起呢？奥妙在哪？向上向上向下向下旗杆旗杆的顶部的顶部安装了安装了一种一种简单简单的的机械，机械，滑轮滑轮轴轴 带凹槽的带凹槽的轮轮滑轮滑轮主要部分是能绕主要部分是能绕轴轴转动的转动的轮子轮子滑轮的滑轮的定义定义：周边：周边有槽有槽，能能绕轴转动绕轴转动的小的小轮轮起重机吊臂上的滑轮尝试尝试采用绳，一个滑轮，铁架台将勾码提到采用绳，一个滑轮，铁架台将勾码提到高处，你有什么方法？高处，你有什么方法？细线细线滑轮滑轮钩码钩码铁架台铁架台动滑轮和定滑轮动滑轮和定滑轮你使用的哪种方法你使用的哪种方法？这两种方法有什么不同？这两种方法有什么不同呢？呢？动滑轮动滑轮定滑轮定滑轮方案一方案一方案二方案二实物图实物图定滑轮定滑轮轴固定不动的轴固定不动的滑轮滑轮动滑轮动滑轮轴随物体一起运动的轴随物体一起运动的滑轮滑轮（0909温州）温州）下列各图中利用了动滑轮下列各图中利用了动滑轮的是（的是（）D 思考这两种方案有什么这两种方案有什么共同点共同点和和区别区别共同点共同点 区别区别都都使使物物体体向向上上运运动动通过实验科学探究通过实验科学探究提出问题：提出问题：研究使用研究使用定，动滑轮定，动滑轮将物体竖直向将物体竖直向上提升过程中，上提升过程中，用力大小、方向用力大小、方向，移动距离移动距离与与物重、物体上物重、物体上升距离升距离之间的关系。之间的关系。猜想与假设猜想与假设制定计划设计实验制定计划设计实验弹簧测力计测量物重和力的大小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使用定滑轮提升物体（匀速）（匀速）进行实验收集数据进行实验收集数据物重物重G拉力拉力F物体上升物体上升距离距离h （cm)绳端（拉力作用绳端（拉力作用点）移动距离点）移动距离s (cm)大小大小方向方向实验结论：实验结论：定定滑轮滑轮不省力不省力、不省不省距离距离，但，但能改变力的方向能改变力的方向。定滑轮定滑轮F F拉拉=G=G物物S=hS=h绳子端移绳子端移动的距离动的距离物体上升物体上升的距离的距离使用动滑轮提升物体使用动滑轮提升物体（匀速）（匀速）物重物重拉力拉力F物体上升物体上升距离距离h （cm)绳端（拉力作用绳端（拉力作用点）移动距离点）移动距离s (cm)大小大小方向方向实验结论实验结论：动动滑轮可以滑轮可以省一半力省一半力，但，但费一费一倍距离倍距离，不能改变力的方向不能改变力的方向。经行实验收集数据经行实验收集数据动滑轮动滑轮F F拉拉=1=12G G物物S=2hS=2h绳子端移绳子端移动的距离动的距离物体上升物体上升的距离的距离忽略动滑轮的重力忽略动滑轮的重力和绳子与动滑轮，和绳子与动滑轮，定滑轮之间的摩擦定滑轮之间的摩擦力力动滑轮动滑轮F F拉拉=1=12（G G物物+G+G动滑轮动滑轮）S=2hS=2h绳子端移绳子端移动的距离动的距离物体上升物体上升的距离的距离忽略绳子与动滑轮，忽略绳子与动滑轮，定滑轮之间的摩擦定滑轮之间的摩擦力，考虑动滑轮的力，考虑动滑轮的重力重力实验结论实验结论1 1，使用定滑轮不省力，不省，使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向距离，但可以改变力的方向F F拉拉=G=G 物物 S S绳绳=h=h物物2 2，使用动滑轮可以省一半的力，但浪，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费一倍的距离，不可以改变力的方向F=G物物 F=（G物物+G动动）S=2h杠杆知识回顾杠杆知识回顾1、定义：、定义：一根硬棒，在力的作用下如果一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。杠杆。2 2、杠杆的种类：、杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。应用应用杠杆缺点杠杆缺点杠杆优点杠杆优点杠杆特点杠杆特点杠杆类型杠杆类型等臂杠杆等臂杠杆费力杠杆费力杠杆省力杠杆省力杠杆L L1 1LL2 2，F F1 1FF2 2(动力动力 阻力阻力)L L1 1LFF2 2(动力动力 阻力阻力)L L1 1=L=L2 2，F F1 1=F=F2 2(动力动力=阻力阻力)省力省力省距离省距离既不省力也不省距离既不省力也不省距离费距离费距离费费 力力可见，可见，滑轮滑轮也是也是杠杆杠杆根据杠杆的种类的特征，和动、定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？分别找哪一类型的杠杆，为什么？分别找出动、定滑轮的五要素。出动、定滑轮的五要素。Or rF FG定滑轮实质定滑轮实质是一个是一个等臂等臂杠杆杠杆（l l1 1=l l2 2）使用定滑轮为什么不省力？使用定滑轮为什么不省力？练习：练习：1 1、如图如图9 9所示中，通过定滑轮匀速提起重所示中，通过定滑轮匀速提起重物物G G时，向三个方向拉动的力分别为时，向三个方向拉动的力分别为F1F1、F2F2、F3F3，则三个力大小关系是，则三个力大小关系是 A AF1F1最大最大 B BF2F2最大最大C CF3F3最大最大 D D一样大一样大寻找支点寻找支点2rrFGO动滑轮实质：动滑轮实质：动动力臂是力臂是阻阻力力臂臂2 2倍倍的杠杆的杠杆使用动滑轮为什么可以省力？使用动滑轮为什么可以省力？2 2、图、图1 1中中A A是是_滑轮。利用这样的装置把物滑轮。利用这样的装置把物体举高，用力的方向应向体举高，用力的方向应向_（选填（选填“上上”、“下下”）。如果用）。如果用2626牛的拉力，匀速提起牛的拉力，匀速提起5050牛牛的物体，不计绳重和摩擦，滑轮的物体，不计绳重和摩擦，滑轮 A A重重 牛。牛。若要使物体上升若要使物体上升2 2米，应将绳的自由端拉动米，应将绳的自由端拉动_米。米。3 3、如图、如图5 5所示甲、乙两个装置，已知：所示甲、乙两个装置，已知：A A 重重100100牛，牛，A A在地面上滑动时所受的摩擦力为在地面上滑动时所受的摩擦力为4040牛牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）。要使（不考虑绳与滑轮的摩擦）。要使A A向右匀速向右匀速滑动，拉力滑动，拉力F F甲甲=牛，牛，F F乙乙=牛牛 请您帮忙抓请您帮忙抓住，我到楼住，我到楼上接袋子。上接袋子。救命！救命！啊？你怎么啊？你怎么上来了！上来了！好的，唉，唉唉.这是怎么回事？为什么会出现这种情况？这是怎么回事？为什么会出现这种情况？不能省力不能省力可以改变力的方可以改变力的方向向可以省力可以省力不能改变力的方不能改变力的方向向定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮如何如何既省力既省力又能改变力又能改变力的方向的方向如何既能吃到香如何既能吃到香菇又能吃到肉肉菇又能吃到肉肉？香菇炒肉香菇炒肉定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作方便，但不能省力；方便，但不能省力；于是人们就把于是人们就把定滑轮和动滑轮组定滑轮和动滑轮组合起来使用合起来使用，把它们各自的优点结，把它们各自的优点结合起来，这样就组成了合起来，这样就组成了滑轮组滑轮组而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变力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的方向，使用时经常感觉不便 由一个由一个定定滑轮和滑轮和一个一个动动滑轮绕成滑轮滑轮绕成滑轮组有几种绕法组有几种绕法?G小组讨论小组讨论通过实验科学探究通过实验科学探究提出问题：提出问题：研究使用研究使用滑轮组滑轮组将物体竖直向上将物体竖直向上提升过程中，提升过程中，用力大小、承担物重的绳子段用力大小、承担物重的绳子段数数，移动距离移动距离与与物重、物体上物重、物体上升距离升距离之间的之间的关系。关系。猜想与假设猜想与假设制定计划设计实验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尺子测量力移动的距离和物体移动的距离物物重重拉力拉力F物体物体上升上升距离距离h （cm)绳端（拉绳端（拉力作用点）力作用点）移动距离移动距离s (cm)大大小小方方向向与动滑轮与动滑轮相连的绳相连的绳子段数子段数1：滑轮组滑轮组由一个由一个定定滑轮和一个滑轮和一个动动滑轮组成。滑轮组成。FFFGGG实验结果：实验结果：12FG13FG12FG拉力拉力F的大小的大小与与吊吊起起动滑轮动滑轮的绳子股数的绳子股数n有关。有关。n=2n=2n=3使用滑轮组提升物体使用滑轮组提升物体（匀速）（匀速）物重物重拉力拉力F物体上物体上升距离升距离h （cm)绳端（拉力绳端（拉力作用点）移作用点）移动距离动距离s (cm)大小大小 方向方向实验结论实验结论：滑轮组滑轮组可以可以省力省力，但，但费费n倍倍距离距离经行实验收集数据经行实验收集数据与动滑与动滑轮相连轮相连的绳子的绳子段数段数滑轮组滑轮组F F拉拉=1=1nG G物物S=nhS=nh绳子端移绳子端移动的距离动的距离物体上升物体上升的距离的距离与与动滑轮动滑轮相连的绳子段数相连的绳子段数h物体升高物体升高h h相当于绳相当于绳子少了子少了3h3h，则绳子端，则绳子端在相等的时间移动的在相等的时间移动的距离为距离为3h3h实验结论实验结论滑轮组中拉力的大小和滑轮组中拉力的大小和承担物体重力的绳子承担物体重力的绳子段数段数（即（即与动滑轮相连的绳子段数与动滑轮相连的绳子段数）有关）有关在在不考虑不考虑绳子与滑轮组的摩擦力，动滑绳子与滑轮组的摩擦力，动滑轮重力的情况下轮重力的情况下在不考虑绳子与滑轮组摩擦力，而在不考虑绳子与滑轮组摩擦力，而考虑考虑动滑轮重力的情况下动滑轮重力的情况下S=nhS=nh滑轮组滑轮组滑轮组的特点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在不计摩擦时，所用动力是物体和动滑轮总重的n n分分之一，动力通过的距离之一，动力通过的距离s s是阻力通过距离是阻力通过距离h h的的n n倍倍FG物+G动n绳子根数（绳子根数（n n）：与动滑轮）：与动滑轮直接直接接触的绳子根数接触的绳子根数snh1 1.如如图图所所示示，物物重重100N100N，不不计计摩摩擦擦、绳绳重重及及动动滑轮重，求拉力滑轮重，求拉力F F的大小。的大小。例题反馈：例题反馈：解：解：F=50NG2判断依据：判断依据：看是否直接与动滑轮相连看是否直接与动滑轮相连一条规律：一条规律：当股数当股数n n为奇数时，绳子为奇数时，绳子的一端从动滑轮开始连；的一端从动滑轮开始连；当股数当股数n n为偶数时，为偶数时，绳子的一端从定滑轮开始连绳子的一端从定滑轮开始连奇动、偶定奇动、偶定从里从里 向外向外2、如下图所示，用四个滑轮组分别匀速提升、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（摩擦，其中用力最小的是（）AF1 BF2 CF3 DF4 B例题反馈：例题反馈：中考连接中考连接（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中考连接中考连接（0909山东临沂）山东临沂）.如图所示，用滑轮如图所示，用滑轮组将重为组将重为900N900N的物体匀速提的物体匀速提升升2m2m，不计摩擦和滑轮重，不计摩擦和滑轮重，所施加的拉力所施加的拉力F=_NF=_N，绳子移动的距离绳子移动的距离S=_ S=_ m3006F F：作用在绳子自由端的拉力作用在绳子自由端的拉力 G G：被提升的物体的重力：被提升的物体的重力 G G动动：动滑轮自身的重力：动滑轮自身的重力分析探究分析探究F F与与G G及及G G动动关系关系：FGG G动动FGG G动动对动滑轮受力分析对动滑轮受力分析不计动滑轮重、不计动滑轮重、绳重、摩擦（绳重、摩擦（即即最理想的情况最理想的情况）不计绳重、摩不计绳重、摩擦，但擦，但考考虑动滑虑动滑轮重轮重FGF向上向上=G3FF向下向下=因为动滑轮处于因为动滑轮处于平衡状态，所以平衡状态，所以受的是受的是 力力所以所以F向上向上=F向下向下即即3F=G即即F=G13对动滑轮受力分析对动滑轮受力分析不计动滑轮重不计动滑轮重平衡平衡FGF向上向上=G+G动动3FF向下向下=因为动滑轮处于因为动滑轮处于平衡状态，所以平衡状态，所以受的是受的是平衡力平衡力所以所以F向上向上=F向下向下即即3F=G+G动动即即F=（G+G动动）13对动滑轮受力分析对动滑轮受力分析考虑动滑轮重考虑动滑轮重G动动FFG 对于滑轮组，同学们对于滑轮组，同学们一定一定要理解并要理解并熟记熟记下面下面的几个关系式：的几个关系式：绳子自由端移动的距离绳子自由端移动的距离s s与物体被提与物体被提升的高度升的高度h h之间的关系：之间的关系：作用在绳子自由端的拉力作用在绳子自由端的拉力F F与被提升的物与被提升的物体的重力体的重力G G之间的关系之间的关系(不计滑轮重、绳重不计滑轮重、绳重和摩擦和摩擦)S=S=h hF=F=1n1n G G作用在绳子自由端的拉力作用在绳子自由端的拉力F F与被提升的物与被提升的物体的重力体的重力G G、动滑轮重、动滑轮重G G动动之间的关系之间的关系(不计不计绳重和摩擦但考虑滑轮重绳重和摩擦但考虑滑轮重)F F=1n(G+GG+G动动)n总结：总结：很显然：吊起动滑轮的很显然：吊起动滑轮的绳绳子的股数越多，就越省力子的股数越多，就越省力S=nh不计动滑轮重时：不计动滑轮重时：不计绳重、摩擦不计绳重、摩擦考虑动滑轮重时：考虑动滑轮重时：F=G1n F=（G+G动动）1n设吊起动滑轮的绳子的股数为设吊起动滑轮的绳子的股数为n，则关系式：，则关系式：V绳绳=nV物物判断依据：判断依据：看是否直接与动滑轮相连看是否直接与动滑轮相连一条规律：一条规律：当股数当股数n n为奇数时，绳子为奇数时，绳子的一端从动滑轮开始连；的一端从动滑轮开始连；当股数当股数n n为偶数时，为偶数时，绳子的一端从定滑轮开始连绳子的一端从定滑轮开始连奇动、偶定奇动、偶定从里从里 向外向外怎怎样样判判断断滑滑轮轮组组能能省省多多少少力力?F=_G1/6WWWWWW第第2 2题：题：很轻松地就很轻松地就可将两木棍可将两木棍拉合拢拉合拢说明使用滑说明使用滑轮组可以省轮组可以省力力变形的滑轮组变形的滑轮组F.2：滑轮组：滑轮组实验表明，使用滑轮组实验表明，使用滑轮组拉拉重物时，重物时，若动滑轮重和摩擦不计，若动滑轮重和摩擦不计，动动滑轮滑轮被几股绳子被几股绳子拉拉住住，所用的力就是物体与接触面，所用的力就是物体与接触面摩擦力摩擦力的几的几分之一。即分之一。即13FffNGT如图所示，拉力如图所示，拉力F的大小等于。的大小等于。1nFf1nFG实验表明，使用滑轮组实验表明，使用滑轮组吊重物吊重物时，时，若动滑轮重和磨擦不计，若动滑轮重和磨擦不计，动滑动滑轮轮被几股绳子吊起被几股绳子吊起，所用力就是，所用力就是物重物重的几分之一即的几分之一即思考题：思考题：在左图所示的滑轮组中，在左图所示的滑轮组中，(a)(a)若若动滑轮重动滑轮重G G/不计不计，拉力，拉力F F是多少？是多少？(b)若若动滑轮重动滑轮重G/不能忽略不能忽略，那么图中的拉力，那么图中的拉力F应等于多少？应等于多少？G/GF15FG15F(G+G/)分析：图中分析：图中吊吊起起动滑轮动滑轮的绳子股数为的绳子股数为5巩固练习：巩固练习：1 1：如下图：如下图(a)(a)所示，物体所示，物体B B重重100N100N，在力，在力F F作用下作用下匀速匀速上升时，上升时，F F应等于应等于N N。（不计摩擦）。（不计摩擦）图(a)F2:如上图如上图(b)所示，物体所示，物体A重为重为100N，挂重物的钩子挂重物的钩子承受承受的拉力是的拉力是N。人人匀速匀速拉绳子的力拉绳子的力是是N（动滑轮自重不计）（动滑轮自重不计）图(b)100100503:如图所示的四个如图所示的四个滑轮组滑轮组中，图可省中，图可省一半力一半力，图，图最最费力费力，图和图，图和图用力大小一样用力大小一样。(a)(b)(c)(d)(b)(c )(a)(d)如图所示，物体如图所示，物体A重重G80N，在，在F60N拉力拉力下下匀速匀速前进，此时物体前进，此时物体A受到的受到的摩擦力等于摩擦力等于N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）AF.fTNG1:竖直方向竖直方向上有一对上有一对平衡力平衡力N和和G2:水平方向水平方向上有一对上有一对平衡力平衡力T和和fG=N=80NT=f=120N12Ff因为因为所以所以f=2F=120N综合分析得：综合分析得：120N滑轮滑轮定滑轮：定滑轮：（1）使用特点：可以改变力的方向，不省力也不费力；）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不省距离也不费距离（2）实质：是一个等臂杠杆）实质：是一个等臂杠杆动滑轮：动滑轮：（1）使用特点：能省一半力，但不改变力的方向；）使用特点：能省一半力，但不改变力的方向；要多移动一倍距离要多移动一倍距离（2）实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆）实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆滑轮组滑轮组（1 1）使用优点：既可省力，又可改变力的方向；但不）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能既省力又省距离（2 2）公式：）公式：总总n（物物动滑轮动滑轮）n（不计滑轮摩擦）（不计滑轮摩擦）snh