滑轮与滑轮组005.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,简单机械滑轮与滑轮组,知识回顾：,杠杆的五个要素,要把钢材、木料、水泥等运到楼上通常会怎样做呢？,想一想,引 入,1,：将,等臂杠杆,的中间部分加宽,2,：使之变成一个,绕中心轴转动,的,圆轮,3,：再把圆轮的,外缘,加工成,槽状,这种,周边有槽、绕轴心转动,的圆轮叫做,滑轮,。,一、滑轮,常见滑轮,问题,：,利用一只滑轮来提升物体，你有几种方法？你所使用时有什么特点？,根据,滑轮在使用时，,轴的位置是否移动,，又分为,定,滑轮,和,动,滑轮,两种。,使用时，,轴固定不动的滑轮,，叫,定,滑轮,。,使用时，,轴和重物一起移动的滑轮,，叫,动,滑轮。,二、滑轮的探究,框,轴,轮,滑轮的结构,1,、对定滑轮的探究实验,你发现了什么？,A,、,F,1,=,F,2,B,、可以使作用力的方向改变,C,：不省力也不费力,演示,定滑轮的实质：动力臂等于阻力臂的杠杆,L,2,L,1,L,1,=,L,2,F,3,F,1,F,2,G,G,G,试比较,F,1,、,F,2,、,F,3,的大小：,F,1,=,F,2,=,F,3,结论：使用定滑轮虽不省力,，,但可以改变施力的,_,。,方向,拓展：在不记摩擦的情况下，,同一条,绳上各处拉力大小相等。,图,28,小结：定滑轮的特点,O,F,G,定滑轮：,轴固定不动；等臂杠杆；不省力，但可以改变力的方向。,在定滑轮中，动力臂和阻力臂都是滑轮的半径,r,，故属于等臂杠杆，表示使用这种机械既不省力，也不费力；其作用是改变了动力的方向。,G,F,L,1,L,2,2,、对动滑轮的探究实验,你发现了什么？,A,：,F,1,=2,F,2,B,：不能使作用力的方向改变,演示,L,1,L,2,F,G,根据杠杆平衡原理得：,F L,1,=G L,2,动力臂是阻力臂两倍的杠杆,动滑轮可以省力，但不可以改变施力方向,根据力的平衡条件得：,F,F,G,2F=G,F=G/2,r,O,G,F,O,G,F,2r,动滑轮：,轴随重物一起移动的滑轮。,在动滑轮中，动力臂是滑轮的直径,2,r,阻力臂是它的半径,r,。,动滑轮的特点：（,1,）能省一半力，即,F,=,，,但不能改变方向。,1,2,G,（,2,）距离关系：动滑轮能省一半的力，但多移动了距离，动力移动的距离等于物体上升距离的二倍，即,s,=2,h,。,小结：,动滑轮的特点,一、定滑轮：,转轴固定不动的滑轮。,1,、特点：,不能省力，但可改变了力的方向。,2,、实质：,等臂杠杆。,二、动滑轮：,转动轴 与重物一起移动的滑轮。,1,、特点：,能省力一半，但不能改变力的方向。,2,、实质：,动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,演示,总结,三、滑轮,针对性练习,1,、如图，用滑轮将重物提起，弹簧测力计示数为,5N,，人拉绳所用力,F,是,N,，物体和滑轮的总重力是,N,。（不计滑轮和绳的摩擦）,解析：弹簧测力计示数是,5N,，拉力,F,与弹簧测力计在一根绳子上，所以,F,=5N,；动滑轮可以省一半的力，所以物体和滑轮总重力为,2,F,=10N,。,2,、如图，利用定滑轮、动滑轮匀速向上提升重物。已知物体重力都是,60N,，则：,（,1,）不计动滑轮重及绳子与滑轮的摩擦，拉力,F,甲,、,F,乙,分别是多少,N,？,（,2,）如果物体被提升了,2m,，则绳子自由端移动的距离,S,甲,、,S,乙,分别是多少,m,？,F,甲,F,乙,针对性练习,3,、物体,A,在拉力,F,的作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为,10N,，那么拉力,F,为多少,N,？,答案：,F,=20N,解析：滑轮被横过来之后，要利用动滑轮的特点来判断滑轮受力之间的关系。本题可以动滑轮为研究对象，它在水平方向上受到向右的拉力,F,和两根绳子向左的拉力,F,1,和,F,2,的作用而处于平衡状态，则有 且,F,A,针对性练习,F,=,F,1,+,F,2,F,1,=,F,2,F,F,1,F,2,F,F,1,F,F,1,F,思考题：,1,：使用,定,滑轮的,好处,是。,2,：使用,动,滑轮的,好处,是。,能否利用,定,滑轮和,动,滑轮的,优点,把它们,组合起来,，使它们即省力又方便呢？,能。把它们组合成,滑轮组,。,改变用力的方向,省力,四、简单机械,滑轮组,把几个动滑轮和几个定滑轮组合在一起应用，这种组合叫做滑轮组。滑轮组一般可以分为两类：,左图所示的是第一类：用一根绳子联结起来的滑轮组。,滑轮组,右图所示的是第二类：用几根绳子联结起来的滑轮组。,滑轮组的作用,：既可以改变力的大小，又可以改变力的方向,。,滑轮组的特点,滑轮组集中了动滑轮和定滑轮的优点，既能省力，又能改变力的方向。,使用滑轮组时，滑轮组,用几段绳子,吊着物体，提起物体所用的力就是物体重力的几分之一，用公式表示：,F,=,G,物,n,G,滑轮组的特点,判断滑轮组绳子的段数的方法：,“,横线切割法,横线下方与,动滑轮,有直接联系的绳子,的根数即是承担总重的绳子的段数,n,。,图,1,图,2,右图的图,1,中，,n,=3.,图,2,中，,n,=5,。,滑轮组的特点,使用滑轮组时，滑轮组由,n,段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是物体移动距离的,n,倍，用公式表示为：,s=nh,。,演示,2,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,/,G,F,1,5,F,G,1,5,F,(,G+G,/,),分析：,图中吊起动滑轮的绳子股数为,5,演示,1,F,G,F,G,F,G+G,动,）,F,=,（,G+G,动,）,1/3,1/2,如图，用滑轮组来提升物体，若物体重力均为,560N,，如果不计动滑轮的重力及绳子与滑轮之间的摩擦，则拉力,F,甲,、,F,乙,、,F,丙,分别是多少？,分析：,关于滑轮组最后拉力,F,的大小的判断，可根据,“,动滑轮和重物由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的几分之一,”,来判断。所以，弄清楚几段绳子承担物体重力是解答此类问题的关键。,丙图分析：,要从绳子自由端开始分析，绳子,a,对物体的拉力为,F,丙,，绳子,b,的拉力为,2,F,丙,，绳子,c,对物体的拉力也是,2,F,丙,，依次类推，最后物体共受,a,、,c,、,e,三段绳子的拉力，拉力总和为,F,丙,+2,F,丙,+4,F,丙,=7,F,丙,。,F,丙,a,b,c,d,e,分析：,本题中有两根绳子绕成滑轮组，应从绳子的一个自由端入手分析。如图中,a,段绳子的拉力为,G,2,，则,b,、,C,段绳子的拉力应为,2,G,2,，,c,段绳子受到向下的拉力为,G,1,，所以,G,1,=2,G,2,。,如图所示，重物,G,1,和,G,2,满足什么条件滑轮组才能平衡？（不计滑轮重和摩擦）,G,1,G,2,a,b,c,如图所示，拉力,F,的大小等于。,F,.,f,N,G,T,f,/3,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）,A,F,.,f,T,N,G,1:,竖直方向,上有一对,平衡力,N,和,G,2:,水平方向,上有一对,平衡力,T,和,f,G=N=80N,T,=,f,=120N,1,2,F,f,解析：因为,所以,f=,2,F=120N,综合分析得：,120N,总结,一、定滑轮：,转轴固定不动的滑轮。,1,、特点：,不能省力，但可改变了力的方向。,2,、实质：,等臂杠杆。,二、动滑轮：,转动轴 与重物一起移动的滑轮。,1,、特点：,能省力一半，但不能改变力的方向。,2,、实质：,动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,使用滑轮组时，,动滑轮,被几股绳子吊起,，所用力就是,物重和动滑轮,的几分之一,三、滑轮组,五、组装滑轮组的方法,题一：一根绳子最多能承受,2,10,3,N,的力，用这根绳子匀速提起重力为,8.2,10,3,N,物体，不计滑轮重力和摩擦，请设计滑轮组并画出装配图。,组装滑轮组的步骤：,1,、根据 得出 ，求出绳子的段数,n,（注意结果用收尾法）,F=,G,物,n,n=,G,物,F,=4.1,n=,8.2,10,3,N,2,10,3,N,本题 应该,用,5,段,绳子来承担物重。,组装方法,2,、确定动滑轮个数,N,动,：本题中,n,为奇数,，,N,动,=,n-1,2,本题需动滑轮,=2,（个）。,N,动,=,5-1,2,3,、确定定滑轮个数,N,定,：,如果拉力,F,的方向不要求改变；,则,n,为奇数，,N,定,=N,动,。本题,N,定,为：,2,个。,4,、在绕绳子时，遵循,“,奇动偶定法,”,，即如果,n,为奇数，绳子应该从动滑轮开始连起（奇动）；如果,n,为偶数，绳子应该从定滑轮开始连起（见下页图,1,）。,组装方法,根据上面的题目要求，在确定定滑轮个数,N,定,时：,如果拉力,F,的方向要求改变（如题目中要求,“,站在地面上匀速提起,”,即拉力方向改变）；,则,n,为奇数，,N,定,=N,动,+1,。这样，,N,定,为：,3,个。见图,2,所示。,图,1,图,2,本题拉力的方向没有具体要求，故有两种装配方法。,=3.45,n=,1000N,290N,本题 ，取,N=4,。,组装方法,题二：有一根绳子能承受的最大拉力为,290,牛顿，请设计一个滑轮组，使站在地面的人利用这根绳子能提起重,1000,牛顿的重物。不计动滑轮的重力及摩擦）,分析与解答：,1,、根据 得出 ，求出绳子的段数,n,（注意结果用收尾法）,F=,G,物,n,n=,G,物,F,组装方法,2,、确定动滑轮个数,N,动,：本题中,n,为偶数,，,则,N,动,=,n,2,本题需动滑轮,=2,（个）。,N,动,=,4,2,3,、确定定滑轮个数,N,定,：本题中拉力,F,的方向不要求改变；因为,n,为偶数，故,N,定,=N,动,-1,。本题,N,定,为1,个。,根据,“,奇动偶定法,”,，,n,为偶数时，绳子应从定滑轮连起（偶定）。由左图所示如何连？,组装方法,滑轮组的构造不外三种：动滑轮个数比定滑轮个数少,1,个、多,1,个或相等。对于动滑轮和定滑轮个数不等的滑轮组，绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮。具体绕绳方法见下一页：,组装方法,绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮,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),F,2:,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),100,100,50,3:,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),4,、按要求画出绳子的绕法,n=5,n=4,n=4,n=2,n=3,F,F,F,F,F,六、轮轴,轮轴的特点,F,O,G,在轮轴中，动力臂是轮的半径,R,，阻力臂是轴的半径,r,；由于,R,总是大于,r,，所以,F,总是小于,G,，即利用轮轴总是可以省力的。,七、斜面,演示,八、简单机械的组合,牛头刨床机构,简易刨床,偏心轮机构,曲柄摇杆机构,