資源簡介

12.2 滑輪
素養目標
1.能說出定滑輪和動滑輪的實質、特點。
2.能設計和組裝滑輪組,并能根據安裝情況分析施加的拉力大小與物重的關系。
3.能辨識生活中的杠桿、滑輪、斜面和輪軸,知道滑輪和輪軸的實質。
◎重點:動滑輪和定滑輪的特點。
【預習導學】
生活中的物理
如圖,這是一個晾衣架的示意圖,我們逆時針旋轉搖柄,就可以使晾衣架的橫梁上升;順時針旋轉搖柄,就可以使晾衣架的橫梁下降。
圖中的搖柄起什么作用呢 A、B、C、D、E、F六個小輪子又起什么作用呢
重點梳理
知識點一 定滑輪和動滑輪
1.滑輪:如圖甲,結構包括軸、輪,在輪的周邊有凹槽,可以繞細繩。
2.定滑輪
(1)定義:如圖乙,在使用時,軸 (選填“隨”或“不隨”)物體一起運動的滑輪。
(2)工作特點:使用定滑輪 (選填“可以”或“不”)省力,但 (選填“可以”或“不”)改變力的方向。
(3)實質:是等臂杠桿。
3.動滑輪
(1)定義:如圖丙,在使用時,軸 (選填“隨”或“不隨”)物體一起運動的滑輪。
(2)特點:使用動滑輪 (選填“可以”或“不”)省力,但 (選填“可以”或“不”)改變力的方向,且 (選填“省”或“費”)距離。
(3)實質:動力臂為阻力臂2倍的 杠桿。
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定滑輪和動滑輪的工作特點
F表示自由端拉力、G物表示物體重力、G動表示動滑輪重力,s表示繩子自由端移動的距離、h表示物體上升的高度,不計繩重、摩擦。
定滑輪 動滑輪
省力情況 F=G物 F=(G物+G動)
省距離情況 s=h s=2h
能否改變力的方向 能 不能
對點自測
1.如圖所示,利用滑輪提升重60 N的物體,不計繩重、動滑輪重和摩擦,甲圖中拉力F1=
N,乙圖中拉力F2= N。
【參考答案】
知識點一
2.(1)不隨
(2)不　可以
3.(1)隨
(2)可以　不　費
(3)省力
對點自測
1.60　30
知識點二 滑輪組
1.概念:如圖甲、乙, 滑輪和 滑輪組合在一起的裝置叫滑輪組。
2.滑輪組的特點:
設與動滑輪相連的繩子段數為n,即動滑輪上有n段繩子承擔物重,物體重為G物,動滑輪重為G動,繩子自由端的拉力為F,物體移動的距離為h,繩子自由端上升的距離為s。則滑輪組的工作特點:
(1)可以省力:
①不計繩重、摩擦、動滑輪重:F= 。
②不計繩重、摩擦:F= 。
(2)一定費距離:s= 。
(3)可以改變力的方向:如圖甲,物體向上升,拉力把繩子自由端向下拉,滑輪組 力的方向;如圖乙,物體向上升,拉力把繩子自由端向上拉,滑輪組 力的方向。(均選填“改變”或“不改變”)
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　　　　　　　n 的 確 認
　　如圖,首先確定動滑輪,然后數一下與動滑輪相連的繩子有多少段,n就是多少。
對點自測
2.如圖,用拉力F通過滑輪組將重為800 N的物體勻速提升10 cm,不計繩重與摩擦,動滑輪重200 N。則拉力F移動的距離為 cm,拉力F大小是 N。
【參考答案】
知識點二
1.定　動
2.(1)①G物
②(G物+G動)
(2)nh
(3)改變　不改變
對點自測
2.20　500
知識點三 輪軸和斜面
1.輪軸:輪軸由有共同轉軸的大輪和小輪組成,通常把大輪叫 ,小輪叫 。如上圖甲、乙。
2.斜面:斜面是一個與水平面成一定夾角的傾斜平面,丙、丁的實質都可以看作斜面,斜面是省力機械。
對點自測
3.如圖,在使用過程中的方向盤相當于 ,山坡相當于 。(均選填“輪軸”或“斜面”)
【參考答案】
知識點三
1.輪　軸
對點自測
3.輪軸　斜面
【合作探究】
任務驅動一 研究定滑輪和動滑輪的特點
【實驗目的】探究使用定滑輪和動滑輪時,能否省力、能否省距離、能否改變力的方向
【實驗裝置】
甲　　　 　乙　　　 　丙
【實驗步驟】
(1)如甲圖,用測力計測出鉤碼的重力。
(2)如乙圖,用測力計沿 方向 拉動物體,觀察拉力運動的方向和物體移動方向的關系、讀出測力計的讀數、測量出物體移動的距離和繩子自由端移動的距離。
(3)如丙圖,用測力計沿 方向 拉動物體,觀察拉力運動的方向和物體移動方向的關系、讀出測力計的讀數、測量出物體移動的距離和繩子自由端移動的距離。
鉤碼 重力 G/N 鉤碼移 動的距離 h/m 拉力大 小F/N 測力計 移動的距 離s/m 鉤碼 移動 方向 拉力 方向
定滑輪 1 0.05 1 0.05 向上 向下
動滑輪 1 0.05 0.5 0.1 向上 向上
　　【數據分析】
(1)定滑輪
①鉤碼重1 N,拉力大小為1 N,說明定滑輪 (選填“可以”或“不”)省力;
②鉤碼移動距離0.05 m,測力計移動距離0.05 m,說明定滑輪 (選填“省距離”、“費距離”或“既不省距離也不費距離”)。
③鉤碼向上移動,拉力向下,說明定滑輪 ;
(2)動滑輪
①鉤碼重1 N,拉力大小為0.5 N,說明動滑輪 (選填“可以”或“不”)省力;
②鉤碼移動距離0.05 m,測力計移動距離0.1 m,說明動滑輪 (選填“省距離”、“費距離”或“不省距離不費距離”)。
③鉤碼向上移動,拉力向上,說明動滑輪 。
【實驗結論】
(1)定滑輪:使用定滑輪 (選填“可以”或“不”)省力,但 (選填“可以”或“不”)改變力的方向。
(2)動滑輪:使用動滑輪 (選填“可以”或“不”)省力,但 (選填“可以”或“不”)改變力的方向。
【參考答案】
驅動一
【實驗步驟】
(2)豎直　勻速
(3)豎直　勻速
【數據分析】
(1)①不
②不省距離也不費距離
③可以改變力的方向
(2)①可以
②費距離
③不可以改變力的方向
【實驗結論】
(1)不　可以
(2)可以　不任務驅動二 通過平衡力思想,推導滑輪組中力的關系
【平衡力思想】如果一個物體在多個力的作用下處于靜止或勻速直線運動狀態,那么物體受到的幾個力是平衡力。
【推導過程】如圖,把動滑輪和物體當作一個整體,在拉力F作用下勻速上升,不計繩重和摩擦。
(1)整體受到 股繩子向上的拉力,每個拉力都為F,則受到向上的拉力和為 ;
(2)整體受到向下的力包括 、 ;
(3)整體勻速上升,所以受到向上的力等于向下的力,列等式為 = 。推導得出自由端拉力大小為F= ;
(4)若滑輪組有n段繩子與動滑輪相連,則自由端拉力為F= 。
【補充】s=nh的推導
物體上升h,與動滑輪相連的每段繩子縮短 ,n段繩子縮短 ,縮短的繩子,都通過自由端拉動實現,所以繩子自由端移動距離s= 。
【參考答案】
驅動二
(1)3　3F
(2)動滑輪的重力　物體的重力
(3)3F　G物+G動　(G物+G動)
(4)(G物+G動)
【補充】h　nh　nh

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