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(共28張PPT)
第十一章 機械與功
第2節 滑 輪
學習目標
1.能識別定滑輪和動滑輪；
2.通過實驗，掌握定滑輪和動滑輪的特點；
3.知道滑輪組的使用及特點。
新知導入
建筑工地上的大吊車一次就能把幾噸重的混凝土或器材吊到高空作業面上，你知道吊車是怎樣把它們拉上去的嗎？
吊車上的輪子就是滑輪。滑輪是一個周邊有槽 , 并可以繞軸轉動的輪子。使用時，滑輪的位置固定不變的叫做定滑輪；滑輪的位置跟被拉動的物體一起運動的叫做動滑輪。吊車上有許多動滑輪和定滑輪。
我國很早就有使用滑輪的記載，如圖說明我國古代礦山早已采用滑輪做起吊機械了。
漢代磚刻
定滑輪
一
新知學習
旗桿頂部滑輪 —— 定滑輪
定滑輪：軸固定不動
提出問題：
（1）使用定滑輪是否省力（或更費力）？
（2）使用定滑輪是否省了距離（或需要移動更大的距離）？
定滑輪
旗桿頂的定滑輪
進行實驗：
① 用彈簧測力計直接測出鉤碼的重力。
② 使用定滑輪緩緩提升同一物體，記錄整個過程中用力大小、
物體移動距離及動力移動的距離、動力的方向。
③ 豎直拉升、斜著拉升，改變拉力的方向，觀察拉力大小。
研究定滑輪的特點
實驗
物重G/N 物體移動方向 物體移動距離h/m 拉力F/N 拉力方向 拉力移動距離s/m
1. 5 豎直向上 0. 3 1. 6 豎直向下 0. 3
1. 5 豎直向上 0. 3 1. 4 斜向下 0. 3
1 豎直向上 0. 4 1. 1 豎直向下 0. 4
實驗結論：
定滑輪的特點：
使用定滑輪不省力，不省距離，但可以改變力的方向。
（1）力的關系：F 與 G 一樣大，不省力 。
（2）施力的方向：改變。
（3）繩端移動距離S與物體上升高度h的關系：相等。
研究定滑輪的特點
實驗
定滑輪的實質
定滑輪實質上是等臂杠桿
支點在軸心O處；拉力F1是動力，重物的拉力是阻力F2；
兩個力臂 L1、L2 都等于輪半徑。
改變拉力方向，還是等臂杠桿，
所以使用定滑輪，無論拉力方向怎么樣，F＝G
繩子自由端移動的距離S和物體升高的高度h相等：S繩=h物
L1＝ L2　； F1＝F2 ＝ G （不計摩擦）
根據杠桿的平衡條件：F1·L1=F2·L2
l2
l1
O
F2
F1
動滑輪
二
吊車 —— 動滑輪
動滑輪：軸隨物體一起運動
提出問題：
（1）使用動滑輪是否省力（或更費力）？
（2）用動滑輪提重物有什么優越性？通過實驗探究。
動滑輪
電動起重機的動滑輪
① 用彈簧測力計直接測出鉤碼的重力；
② 豎直向上勻速拉動彈簧測力計，記錄彈簧測力計的示數，
重物移動的距離和拉力作用點移動的距離。
③ 將測量結果填入表格。改變鉤碼的個數，重復上述實驗過程。
注意：
單獨使用動滑輪時，拉力的方向為豎直向上即：物體運動的方向與拉力的方向朝向一致。
研究動滑輪的特點
實驗
物重G/N 物體移動方向 物體移動距離h/m 拉力F/N 拉力方向 拉力移動距離s/m
2 豎直向上 0. 4 1. 1 豎直向下 0. 8
2 豎直向上 0. 3 1. 2 豎直向下 0. 6
1 豎直向上 0. 2 0. 6 豎直向下 0. 4
實驗結論：
（1）使用動滑輪能省一半的力：F= G。但不能改變力的方向。
（2）繩端移動距離：S=2h
研究動滑輪的特點
實驗
使用動滑輪的特點：
能省一半的力，但要多移動一倍的距離，且不能改變動力的方向。
動滑輪的實質
支點在繩和輪相切的 O 處；
拉力 F1 是動力，重物的拉力是阻力 F2；
動力臂 l1 是輪直徑；
阻力臂 l2 是輪半徑。
動滑輪實質上是一個動力臂是阻力臂二倍的杠桿
根據杠桿的平衡條件：F1. L1=F2. L2
L1＝ 2L2　； F1＝F2 ＝ G （不計摩擦和動滑輪重）
1
2
繩子自由端移動的距離S和物體升高的高度h：
S繩=2h物
杠桿的支點在 O 點處
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
滑輪組
三
滑輪組：將定滑輪和動滑輪組合在一起就組成了滑輪組。
由一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組有幾種組合？這樣的組合各有什么特點？
n:表示承擔重的繩子段數.
S:表示繩子末端移動的距離.
在不計繩重、摩擦及動滑輪自重時:
繩子的固定點不同：甲固定在動滑輪的軸上，乙固定在定滑輪的軸上。
拉力的方向不同：甲作用在動滑輪上豎直向上，乙作用在定滑輪上豎直向下。
常見的幾種繞線方法
用如圖甲、乙所示的滑輪組分別提高重力相同的物體，在不計繩重、摩擦及動滑輪自重時，所用拉力多大？拉力移動的距離與物體升高的距離是什么關系？
甲
乙
圖甲中的重物由三段繩子通過動滑輪吊著，若物體升高的距離為h時，則每段繩子都要縮短h，三段繩子縮短的距離都要被拉力拉走，所以拉力移動的距離為s=3h。
分析動滑輪受力可知，四個力平衡：F1+F2+F=G物
同一根繩子上的力相等：F1=F2=F
3F=G物
①分析判斷甲滑輪組的省力與費距離的情況
F2
F1
G物
結論：使用滑輪組省了力，但是費距離。
n=3
S=3h
F2
F1
G物
②分析判斷乙滑輪組的省力與費距離的情況
圖乙中的重物由二段繩子通過動滑輪吊著，每段繩子都要承擔物重。物體受F1和F2兩個力，用這個滑輪組提起重物，只要用物重1/2的力，就可以提起重物。
圖乙中的重物由二段繩子通過動滑輪吊著，若物體升高的距離為h時，則每段繩子都要縮短h，所以拉力移動的距離為2h。
n=2
S=2h
實驗結論：使用滑輪組省了力，但是費距離。
思考：利用兩個定滑輪和兩個動滑輪組成滑輪組，可以怎樣繞繩子呢？有幾種方法？繞線方法有什么不同？
不同點
①繩子的起點（固定點）不同：甲固定在定滑輪的鉤上；乙固定在動滑輪的鉤上。
②拉力的方向不同：
甲中拉力的方向向下，乙中拉力的方向向上。
甲
乙
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 =G物
同一根繩子
上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F
同一根繩子
上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F5= F
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 + F5=G物
s=4h
s=5h
兩個滑輪組的省力費距離情況比較（不計動滑輪重和摩擦）
G
G
同學們發現了什么規律？
在不計繩重，動滑輪重和摩擦，用一根繩子組裝的滑輪組時，拉力F大小和繩子自由端移動的距離s與動滑輪相連的繩子段數n有關。
使用滑輪組的特點：
(1)使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，當不計動滑輪重、繩重及摩擦時，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，
即F＝G物(n為吊動滑輪和重物繩子段數)。
若考慮動滑輪重G動，不計繩重及摩擦時，則F＝(G物＋G動)。
(2)若物體升高距離h，則繩子自由端移動距離s＝nh。
(3)繩子自由端移動速度v繩與物體移動速度v物的關系式：v繩＝nv物。
滑輪組的組裝
（2）滑輪組的繞繩方法
當承重繩子的段數n為奇數時，繩子的固定端在動滑輪上；
當承重繩子的段數n為偶數時，繩子的固定端在定滑輪上；
概括為“奇動偶定”。
（1）確定繩子的段數
用n= — 或 n= — 來求，當n不是整數時，要采用只入不舍的“進一法”處理小數位。
G
F
s
h
1．同一滑輪用如圖甲、乙兩種方式勻速提升重為100N的物體，已知滑輪重20N、繩重和滑輪的摩擦力不計，則（　　）
A．手的拉力：F甲＝F乙
B．手的拉力：F甲＜F乙
C．手的拉力：F甲＞F乙
D．無法確定
C
甲
乙
當堂檢測
2.如圖所示，用5牛的拉力F勻速豎直提升重為G的物體，使其上升了0.2米。若不計滑輪自重及摩擦，關于物體的重力G和繩子自由端移動的距離s，下列判斷中正確的是（　　）
A．G＝2.5牛 s＝0.1米
B．G＝2.5牛 s＝0.4米
C．G＝10 牛 s＝0.1米
D．G＝10牛 s＝0.4米
D
F
G
3.利用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物，動滑輪重為10N(不計繩重與摩擦) ，則拉力F的大小為（ ）
C
A.70 N B.100 N
C.105 N D.110 N
課堂小結
滑輪
滑輪
中心有軸，邊緣有凹槽，能繞軸轉動的小輪。
定滑輪：軸固定不動
不省力，不省距離
可以改變力的方向
動滑輪
省力，費距離
不改變力的方向
滑輪組
定滑輪與動滑輪的組合叫滑輪組
繩子自由端的拉力
繩子自由端的距離

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