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(共25張PPT)
第三章 能量的轉化與守恒
第4節 簡單機械
浙教版 科學（初中）
九年級上
1
課堂導入
觀察思考
你能想起哪些滑輪的應用？
利用滑輪，人可以輕松拉起一輛摩托車，與滑輪哪些因素有關？
互動學習
2
一、定滑輪和動滑輪
1．觀察滑輪，并指出它的結構特點。
滑輪是一種周邊有槽，可以繞著中心軸轉動的輪子。
使用滑輪工作時，根據滑輪軸的位置是否移動，可將滑輪分成定滑輪（fixed pulley）和動滑輪（moving pulley）兩類。
定滑輪
動滑輪
定滑輪的軸固定不變，動滑輪的軸隨鉤碼一起移動。
2．請用滑輪、細線、鐵架臺等設計兩種方案，要求利用滑輪把鉤碼提升起來，在圖中畫出實驗裝置示意圖。
o
o
方案一
滑輪的軸固定不動就是定滑輪。支點在軸心o處
方案二
滑輪的軸跟物體一起運動是動滑輪。支點在邊緣o處。
3．利用設計的方案，組裝好裝置，提升鉤碼。
1、如圖甲所示，用彈簧測力計測出鉤碼的重G1。
甲
乙
F1
G1
2、如圖乙所示，通過定滑輪用彈簧測力計勻速向下拉動鉤碼，記錄彈簧測力計的讀數F1，并與鉤碼的重相比較。
使用定滑輪，無論拉力方向怎么變化，彈簧秤的拉力始終與鉤碼重力相等即：F1 ＝F2 ＝F3 ＝G1
丙
G1
F3
F2
改變拉力的方向，如圖丙所示，觀察彈簧測力計的讀數是否發生變化？
結論：
定滑輪特點：定滑輪不省力也不費距離，但能改變力的方向。
始終不變
丁
G2
F2
F2讀數近似等于鉤碼和滑輪的總重的一半。
3．先用彈簧測力計測出鉤碼和滑輪的總重G2。如圖丁所示，通過動滑輪用彈簧測力計勻速向上拉動鉤碼，記錄彈簧測力計的讀數F2，并與鉤碼和滑輪的總重相比較。
動滑輪特點：不能改變力的方向，但能省一半的力，而且費距離。
結論：
由于摩擦力的存在，實
際所用的力要大一些。
F1
L2
L1
F2=G
你能用杠桿的平衡條件來分析論證嗎？
G
定滑輪在使用時，相當于一個等臂杠桿，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑。
在圖乙、丁中分別作出定滑輪、動滑輪的動力臂和阻力臂，并找出動力臂和阻力臂之間的關系。分析為什么使用定滑輪不省力，而使用動滑輪可以省一半力。
因此：只使用定滑輪，無論拉力方向怎么樣，F＝G
所以定滑輪不省力但能改變力的方向。
F1
F2=G
O
由杠桿平衡的條件:F1L1=F2L2
即：F1L1=GL2
所以：F1 =G
因為：L1=L2
O
L1
L2
F2
F1
動滑輪在使用時，O 點為杠桿支點，滑輪的軸為阻力作用點，提升重物時，若不改變拉力的方向，則動滑輪相當于動力臂是阻力臂2 倍的省力杠桿。
由杠桿平衡的條件：F1L1=F2L2
即：F1L1=GL2
所以F1 =G/2
因為 L1=2L2
L1
L2
F2=G
F1
因此：使用動滑輪，可以省力但不能改變力的方向。
互動學習
2
二、滑輪組
定滑輪能改變力的方向，但不能省力；動滑輪能省一半力，但不能改變力的方向。
1、滑輪組：把定滑輪和動滑輪組合起來使用的裝置。
那么，使用滑輪組時，拉力的大小究竟跟什么因素有關呢？　
滑輪組優點：不但可以省力，而且可以改變力的方向。
2、實驗探究：滑輪組的拉力和物重的關系
(1)實驗器材：定滑輪、動滑輪、彈簧測力計、細繩、鐵架臺、鉤碼。
(2)實驗步驟：
①用彈簧測力計測出鉤碼和動滑輪的總重G。
②按如圖甲所示方式勻速拉動繩子，記錄此時承擔重物和動滑輪總重的繩子股數和彈簧測力計的讀數F1。
你知道承擔重物繩子股數有多少嗎？
承擔重物繩子即與動滑輪連接的繩子股數n=4
F1
③.按如圖乙所示方式勻速拉動繩子，記錄此時承擔重物和動滑輪總重的繩子股數和彈簧測力計的讀數F2。
乙
承擔重物繩子即與動滑輪連接的繩子股數n=5
F2
滑輪組的拉力和物重的關系記錄表
實驗 鉤碼和動滑輪的總重 （牛） 承重繩子股數 彈簧測力計的拉力（牛） 拉力與物重關系
甲 4.13 4 1.04
乙 4.13 5 0.83
F1=G/4
F2=G/5
實驗結論：拉力F的大小與承擔物體總重的繩子段數n有關。
在使用滑輪組吊重物時，若動滑輪重力和摩擦力不計，動滑輪被幾股繩子吊起，所用的力就是物重的幾分之一。
1
n
F＝
G
S=nh
杠桿、滑輪等簡單機械，有的省力、有的不省力，使用它們時，有的可以少移動距離，有的卻要多移動距離。在使用簡單機械時，你認為省力或費力、省距離或費距離，它們之間有什么關系？
使用簡單機械時，省力的就要費距離，且力是幾分之一、距離就是相應的幾倍；費力的就可以省距離，且力是幾倍、距離就是幾分之一。
［例題］纏繞滑輪的繩子能承受的最大拉力為300 牛，用它連接成如圖3-49 所示的滑輪組，能否提升600 牛的重物？（已知動滑輪重20 牛，摩擦及繩的質量不計）
解：在圖所示的滑輪組中，重物和動滑輪的總重G＝ 600 牛＋ 20 牛＝ 620 牛。因為總重是由2 股繩子承擔，所以，所用的拉力為：
可見，拉力大于繩子所能承受的最大拉力，所以不能用來提升600 牛的重物。
答：該滑輪組不能用來提升600 牛的重物。
F=G/2＝310N
3
課堂小結
典例分析
考點一：定滑輪和動滑輪
4
【典型例題1】
重力均為1 N的A、B滑輪如圖所示組裝，重物G重20 N，繩端拉力為F。若不計摩擦，在勻速提起重物時，下面結論中，正確的是( 　　)
A．A、B均為定滑輪，F＝20 N
B．A、B均為動滑輪，F＝5.5 N
C．A為定滑輪、B為動滑輪，F＝10.5 N
D．A為定滑輪、B為動滑輪，F＝9.5 N
D
【遷移訓練1】
小科、小明和小紅進行探究定滑輪的特點的實驗。
（1）這個探究活動中彈簧測力計需要測量的量是______________________________。
（2）小科、小明和小紅分別利用如圖甲、乙和丙所示方法對彈簧測力計進行調零。然后他們進行圖丁的實驗操作，則正確的實驗操作是（ ）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 都可以
（3）本實驗始終利用圖丁的方式拉彈簧測力計，對下列實驗探究方案的分析，最合理的是________。
A方案一：拉相同數量鉤碼，多次測量求平均值。
B方案二：拉不同數量鉤碼，各測一組數據。
鉤碼重力與彈簧測力計拉力
B
B
考點二：滑輪組
【典型例題1】
小柯用圖中裝置提升重為400N的物體，不計摩擦和滑輪自重，下列說法正確的是（ ）
A. 兩個滑輪均為定滑輪
B. 人將繩子拉過1m，物體也上升1m
C. 物體勻速上升時，人對繩子的拉力為200N
D. 使用該裝置不能省力，但能改變力的方向
C
【遷移訓練1】
如圖所示（滑輪組的繞繩未畫出），人以力F向下拉動繞在滑輪組的繩子一端10s，使繩端勻速向下移動了1.5m，重為G物=550N的物體勻速上升了0.5m，己知每個滑輪的質量均為m輪=5kg，滑輪與軸間的摩擦可以忽略不計(g=10N/kg)。
（1）按題意畫出滑輪組的繞繩。
（2）人所做功的功率多大？
（2）每個滑輪的重力G輪=m輪g=5kg×10N/kg=50N
根據繞繩情況可知，拉力F=（G物+ G輪）/3=（550N +50N）/3=200N
拉力的功率P=W/t=Fs/t=200N×1.5 m/10s=30W
（1）

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