沪粤版八年级物理下册66探究滑轮的作用.pptx

6.6 6.6 探究滑轮的作用探究滑轮的作用六安市叶集区孙岗中学六安市叶集区孙岗中学 董瑞明董瑞明温故知新杠杆的平衡条件：杠杆的平衡条件：F F1 1LL1 1=F=F2 2LL2 2当当L L1 1L L2 2时，时，F F1 1F F2 2省力省力杠杆，省力，但费距离杠杆，省力，但费距离；当当L L1 1L L2 2时时，F F1 1F F2 2费力费力杠杆，费力，但省距离；杠杆，费力，但省距离；当当L L1 1=L=L2 2时时，F F1 1=F=F2 2等臂等臂杠杆，既不省力，也不省距离。杠杆，既不省力，也不省距离。既既省力又省距离的杠杆是不存在省力又省距离的杠杆是不存在的。的。情境引入情境引入新课新课 学校升旗仪式时，站在地面学校升旗仪式时，站在地面上的人向下拉绳子，国旗就徐上的人向下拉绳子，国旗就徐徐升起来。国旗顶端安装了一徐升起来。国旗顶端安装了一个什么装置可以帮助他把国旗个什么装置可以帮助他把国旗升上去呢？升上去呢？国旗顶端安装了一个叫国旗顶端安装了一个叫滑轮滑轮的装置的装置滑轮滑轮的的应用应用认识滑轮认识滑轮轴轴框框轮轮这种周边有槽、这种周边有槽、绕轴心转动绕轴心转动的圆轮叫做的圆轮叫做滑轮滑轮。要要把钢材、木料、水泥把钢材、木料、水泥等建筑材料运等建筑材料运到到楼上，楼上，通常通常会怎样做呢？会怎样做呢？一一、动滑轮和、动滑轮和定滑轮定滑轮活动活动1 1：用滑轮把钩码：用滑轮把钩码提起来提起来方案二方案二方案一方案一滑轮滑轮的的分类分类使用时，轴使用时，轴固定不动固定不动定滑轮定滑轮使用时，轴和重物使用时，轴和重物一起移动一起移动动滑轮动滑轮二二、探究两类滑轮的、探究两类滑轮的作用作用 分别分别用动滑轮和定滑轮提起用动滑轮和定滑轮提起质量相等质量相等的钩码，的钩码，拉力的大小相等吗？拉力的大小相等吗？活动活动2 2：两类滑轮的：两类滑轮的比较比较A A：使用定滑轮有什么：使用定滑轮有什么好处好处使用使用定滑轮提升物体定滑轮提升物体应应“匀速匀速”。改变拉力的方向，拉力改变拉力的方向，拉力大小变化大小变化吗？吗？实验实验次数次数钩码的钩码的重力重力G/NG/N绳子末端绳子末端拉动的方向拉动的方向弹簧测力计弹簧测力计的示数的示数F/NF/N1 12 23 34 45 52 2竖直向下竖直向下竖直向下竖直向下竖直向下竖直向下2 22 22 22 22 2斜向下斜向下水平水平4 44 43 33 3使用使用定滑轮定滑轮不能省力，也不能省距离，但可以不能省力，也不能省距离，但可以改改变施力的变施力的方向方向。B B：使用动滑轮有什么：使用动滑轮有什么好处好处实验次实验次数数钩码所受的钩码所受的重力重力GNGN施力的施力的方向方向弹簧测力计弹簧测力计的示数的示数F FNN1 12 2竖直向上竖直向上1.21.22 23 3竖直向上竖直向上1.71.73 34 4竖直向上竖直向上2.22.23.43.44.44.42.42.4G G0 00.4N0.4N 使用使用动滑轮可以动滑轮可以省力省力，但，但不能改变施力的方向不能改变施力的方向；考虑动滑轮自身考虑动滑轮自身的的重力，重力，F=F=（G+GG+G动动）/2/2活动活动3 3：:使用滑轮的理论使用滑轮的理论分析分析定滑轮定滑轮的的实质实质 转轴固定不动，相当于支点转轴固定不动，相当于支点O O，拉力相当于动力，拉力相当于动力，物体对绳子的拉力相当于阻力。物体对绳子的拉力相当于阻力。O OG GF Fr rr r Fr Fr=G=Grr F=G F=G定滑轮相当于一个定滑轮相当于一个等臂杠杆等臂杠杆，因此，因此，不省力也不费力，不省力也不费力。如果考虑绳子与定滑轮如果考虑绳子与定滑轮之间的摩擦，则之间的摩擦，则 F FG G。如果改变拉定滑轮的方向呢？如果改变拉定滑轮的方向呢？斜斜着拉时着拉时，定滑轮仍旧是，定滑轮仍旧是等臂杠杆等臂杠杆，既不省力，既不省力也不费力。也不费力。定滑轮定滑轮的的特点特点定滑轮可以改变用力方向；定滑轮可以改变用力方向；定滑轮既不省力也不费力定滑轮既不省力也不费力，且不，且不省距离；省距离；本质上，定滑轮相当于一个本质上，定滑轮相当于一个等臂杠杆等臂杠杆。O OO OG GF FF FG GO OG GF F动滑轮实质动滑轮实质O OG GF F2r2rr r F2r F2r=GGr r F=F=G/2G/2 动滑轮动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂二倍的相当于一个动力臂是阻力臂二倍的省力省力杠杆杠杆，因此能省一半，因此能省一半力。力。使用使用动滑轮时动滑轮时，实际上存在，实际上存在动滑轮重及绳子与动滑轮重及绳子与动滑轮之间的动滑轮之间的摩擦，摩擦，因此因此，F FG/2.G/2.F2F F1 1G GL L1 1L L2 2OF F1 1L L1 1 若若拉力拉力F F沿斜上方拉沿斜上方拉，不计定滑轮重及摩擦时，不计定滑轮重及摩擦时，F=G/2F=G/2吗？吗？要要使动滑轮省一半的力，必使动滑轮省一半的力，必须使绳子沿须使绳子沿竖直竖直方向方向向上拉。向上拉。动力臂动力臂L L1 1减小减小动力动力F F增大增大动滑轮动滑轮的的特点特点动滑轮不能动滑轮不能改变用力改变用力方向；方向；动滑轮能动滑轮能省一半力省一半力，但，但费一倍费一倍距离，即：距离，即：F F=G/2G/2，s s=2h=2h 本质上本质上，动滑轮相当于，动滑轮相当于一个动力臂一个动力臂为为阻力臂阻力臂2 2倍倍的的省力杠杆省力杠杆。三三、滑轮组滑轮组 使用使用定滑轮定滑轮能改变力的方向，但不能省力；使用能改变力的方向，但不能省力；使用动动滑轮滑轮能省力，但不能改变力的方向。能省力，但不能改变力的方向。我们我们能不能把两者结合起来，组成能不能把两者结合起来，组成滑轮组滑轮组，使其，使其既既可以改变力的可以改变力的方向，又方向，又能省力能省力呢呢?活动活动4 4：使用滑轮组时拉力与物重的：使用滑轮组时拉力与物重的关系关系 把把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，讨论一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，讨论一下，你能设计出几种组合方式？把你的方案画出来。一下，你能设计出几种组合方式？把你的方案画出来。F FG GF FG GG GF F进行进行实验与收集数据：实验与收集数据：实验实验次数次数钩码的钩码的重力重力G/NG/N动滑轮的动滑轮的重力重力G G0 0/N/N弹簧测力计弹簧测力计的拉力的拉力F/NF/N吊起动滑轮的吊起动滑轮的绳子股数绳子股数n n1 130.41.72 230.41.73 330.41.22 22 23 312F F=G G12F F=G G13F F=G G1 1n nF F=G G得出得出结论：结论：滑轮组拉力滑轮组拉力F F的大小与吊起动滑轮的的大小与吊起动滑轮的绳子股数绳子股数n n有关。动滑轮被几股绳子吊有关。动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重的起，所用力就是物重的几分之一几分之一。即即F=1 1n n(G G物物G G轮轮)由于由于存在存在动滑轮重动滑轮重及绳子与及绳子与滑轮之间的滑轮之间的摩擦摩擦在在不记摩擦的情况下，不记摩擦的情况下，滑轮组中滑轮组中同同一条绳上一条绳上各处各处拉力大小相等拉力大小相等。G GF F=1 1n nG G 滑轮组滑轮组的的特点特点 滑轮组集中了滑轮组集中了动滑轮动滑轮和和定滑轮定滑轮的优点，的优点，既能省力，既能省力，又能改变力的方向。又能改变力的方向。判断滑轮组绳子判断滑轮组绳子的股的股数数的方法：的方法：“横线切割法横线切割法”拉力拉力 F F(绳子自由端绳子自由端)移动移动距离距离 s s 是物体上升是物体上升高度高度 h h 的的 n n 倍，即倍，即:s=nhs=nh。F F=G G41 F=F=G G21F F=G G31F F=G G51滑轮组滑轮组的绕的绕法法绕绳的起点：绕绳的起点：偶定奇动偶定奇动组装组装滑轮组的滑轮组的方法方法 一一根绳子最多能承受根绳子最多能承受2102103 3N N的力，用这根绳子匀的力，用这根绳子匀速提起重力为速提起重力为8.2108.2103 3N N物体，不计滑轮重力和摩擦，物体，不计滑轮重力和摩擦，请设计滑轮组并画出装配图。请设计滑轮组并画出装配图。组装滑轮组的步骤：组装滑轮组的步骤：根据根据F=G/nF=G/n得出得出n=G/Fn=G/F，求出绳子求出绳子的的股股数数n;n;本题本题n n=(8.210=(8.2103 3N N)/()/(2102103 3N)=4.1,N)=4.1,应该用应该用 5 5 股绳子股绳子来承担物来承担物重；重；可以选择可以选择2 2个定滑轮和个定滑轮和2 2个动滑轮组装滑轮组，个动滑轮组装滑轮组，也可以选择也可以选择2 2个动滑轮和个动滑轮和3 3个定滑轮组装个定滑轮组装滑轮组。滑轮组。G G轮轮G G物物F FF F=1 15 5G G物物F F=1 15 5(G G物物G G轮轮)例题：例题：在右图在右图所示的滑轮组中所示的滑轮组中，(a)(a)若动滑若动滑轮重轮重G G轮轮不计，拉力不计，拉力F F是多少？是多少？(b)b)若动滑轮重若动滑轮重G G轮轮不能忽略，那么图不能忽略，那么图中的拉力中的拉力F F应等于多少应等于多少？分析分析：图中吊起动滑轮的绳子股数：图中吊起动滑轮的绳子股数为为 5 5信息浏览F2 l1=Rl2=rO F1 轮轴轮轴和和斜面斜面杠杆、滑轮都是简单机械，它们还可以变形为杠杆、滑轮都是简单机械，它们还可以变形为轮轴轮轴。1 1、轮轴轮轴（1 1）汽车）汽车的方向盘：的方向盘：从上往下看，可画成下图从上往下看，可画成下图:动动力臂大于阻力臂力臂大于阻力臂省力省力杠杆。杠杆。F2 l1=Rl2=rO F1 从右往左看，可画成下图从右往左看，可画成下图:（2 2）井上的辘轳）井上的辘轳动动力臂大于阻力臂力臂大于阻力臂省力省力杠杆。杠杆。F2 l1=Rl2=rO F1 （3 3）水龙头）水龙头从上边看下去，也可画成下图从上边看下去，也可画成下图:动动力臂大于阻力臂力臂大于阻力臂省力省力杠杆。杠杆。（4 4）其他轮轴）其他轮轴船舵船舵 门的门的把手把手螺丝刀螺丝刀自行车自行车的的踏板踏板活动扳手活动扳手F F1 1F F2 2r rR R轮轴轮轴的的特点特点 在在轮轴中，动力臂是轮的半轮轴中，动力臂是轮的半径径R R，阻力臂是轴的半径，阻力臂是轴的半径r r。F F1 1RRF F2 2rrF F1 1/F/F2 2=r/R=r/R 动力动力作用在作用在轮轮上，轮轴是一上，轮轴是一个个省力杠杆省力杠杆，但，但费距离费距离。如果如果动力作用在动力作用在轴轴上，轮轴上，轮轴又将起到什么作用？又将起到什么作用？轮轴轮轴实质可看做是一个实质可看做是一个可以可以连续转动的连续转动的杠杆杠杆。2 2、斜面斜面斜面斜面也是一种省力也是一种省力机械机械。甲 20cm20cm 20cm20cm 20cm20cm 乙 丙 将将玩具车升高玩具车升高 20cm20cm，甲最费力，丙最，甲最费力，丙最省力。省力。盘山盘山公路就是根据这一原理修建的。公路就是根据这一原理修建的。斜面斜面越越缓越缓越省力。省力。课堂练习课堂练习 1 1、如图，用滑轮将重物提起，弹簧测、如图，用滑轮将重物提起，弹簧测力计示数为力计示数为5N5N，人拉绳所用力，人拉绳所用力F F是是 N N，物体和滑轮的总重力是物体和滑轮的总重力是 N N。（。（不计滑轮不计滑轮和绳的摩擦）和绳的摩擦）5 51010 2 2、物体、物体A A在拉力在拉力F F的作用下做匀速直线的作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为运动，弹簧测力计的示数为10N10N，那么拉力，那么拉力F F为多少为多少N N？FAF FF F2 2F F1 1F F1 1=F=F2 2F=FF=F1 1+F+F2 2F=20NF=20NF F甲甲F F乙乙 3 3、如图，利用定滑轮、动、如图，利用定滑轮、动滑轮匀速向上提升重物。已知滑轮匀速向上提升重物。已知物体重力都是物体重力都是60N60N，则：则：（1 1）不计动滑轮重及绳子）不计动滑轮重及绳子与滑轮的摩擦，拉力与滑轮的摩擦，拉力F F甲甲、F F乙乙分分别是多少别是多少N N？（2 2）如果物体被提升了）如果物体被提升了2m2m，则绳子自由端移动的距离，则绳子自由端移动的距离S S甲甲、S S乙乙分别是多少分别是多少m m？4 4、如上图所示、如上图所示,物体重为物体重为100N,100N,挂重物的钩子承受的拉挂重物的钩子承受的拉力是力是 N N.人匀速拉绳子的人匀速拉绳子的力是力是N N（动滑轮自重不计）（动滑轮自重不计）5 50 0100100(a(a)(b)(b)(c)(c)(d)(d)5 5、如图所示的四个滑轮组中，、如图所示的四个滑轮组中，图图 可可省一半省一半力，力，图图 最最费力费力，图，图 和图和图 用力用力大小一样。大小一样。(b)(b)(c)(c)(a)(a)(d)(d)6 6、如下图如下图所示所示,用滑轮组牵引着重物沿水平方用滑轮组牵引着重物沿水平方向匀速滑动向匀速滑动,已知拉力已知拉力 F=40N,F=40N,不计滑轮摩擦和重不计滑轮摩擦和重量量,则重物和地面之间的摩擦力则重物和地面之间的摩擦力为为 ()A A、40N40N；B B、80N80N；C C、120N120N；D D、无法确定、无法确定C C 7 7、如右上图，甲重、如右上图，甲重16N16N，乙乙重重12N12N，静止不动时，静止不动时，测力计示数测力计示数为为 N N。1212 8 8、如下图所示，物体重、如下图所示，物体重100100N N，与地面的摩擦与地面的摩擦为为20N20N，则拉力的大小则拉力的大小为为 N N，若物体移动若物体移动m m，拉力拉力移动移动 m m1010 9 9、物体重、物体重100N100N，拉力为，拉力为20N20N，轮重及摩擦不计，轮重及摩擦不计，物体对地面的压力物体对地面的压力是是 N N8080 本节小结本节小结一、定滑轮一、定滑轮：（1 1）特点：使用定滑轮不省力，但可以改变拉力的）特点：使用定滑轮不省力，但可以改变拉力的方向；方向；（2 2）实质：是一个等臂）实质：是一个等臂杠杆。杠杆。二、动滑轮二、动滑轮：（1 1）特点：使用动滑轮可以省一半力，但不改变拉力的）特点：使用动滑轮可以省一半力，但不改变拉力的方向；方向；（2 2）实质：动力臂是阻力臂二倍的省力）实质：动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。杠杆。三、滑轮组三、滑轮组：（1 1）优点：使用滑轮组既可省力，又可改变力的方向（）优点：使用滑轮组既可省力，又可改变力的方向（方便方便）；）；（2 2）使用滑轮组吊重物时，）使用滑轮组吊重物时，总总n n（物物动动）n n，s snh nh