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第3節(jié) 滑輪
第十二章 簡單機械
R·八年級物理下冊
第2課時 滑輪組
預(yù)習(xí)檢測
1.滑輪組由____滑輪和____滑輪組成，它既能______，又能改變力的______。
2.不計繩重和摩擦，使用滑輪組時動滑輪和重物由n段繩子承擔(dān)，提起物體所用的力就是總重的________。公式表示為F=______。繩子自由端移動的距離是物體移動距離的______。
定
動
省力
方向
G
n倍
問題導(dǎo)入
定滑輪可以改變力的方向，但不能省力。
動滑輪可以省力，
但不能改變力的方向。
能否有這樣一種機械，它既可以省力，又可以改變力的方向呢？
探究新知
在實際應(yīng)用中，人們常常把定滑輪和動滑輪組合在一起，構(gòu)成滑輪組。
滑輪組可以由多個定滑輪和多個動滑輪組成。
知識點1 滑輪組
想一想：還有別的繞線方法嗎？
【實驗步驟】
a. 如圖甲，勻速豎直拉動彈簧測力計，使鉤碼勻速上升，將拉力方向和示數(shù)記錄在實驗表格中；
b. 分別按照圖乙、丙所示方式組裝滑輪組，沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，讀出彈簧測力計的示數(shù),測出鉤碼受到的重力、鉤碼上升的高度、繩子自由端移動的距離，并記錄在實驗表格中。
甲
乙
丙
滑輪組的特點
實驗序號 實驗操作 重物移動的距離h/m 拉力作用點移動的距離s/m 拉力的方向 彈簧測力計的示數(shù)F/N
甲 用彈簧測力計直接提升物體
乙 用彈簧測力計通過第一種滑輪組合提升物體
丙 用彈簧測力計通過第二種滑輪組合提升物體
0.1
0.1
向上
2
0.1
0.2
向下
1.2
0.1
0.3
向上
0.8
【分析討論】
1. 分析乙、丙兩次實驗中拉力的大小與方向，并與甲兩次實驗進行比較，使用滑輪組時拉力的大小和方向與僅使用一個滑輪時有什么不同？
乙
丙
丙實驗中彈簧測力計的拉力更小，其方向與乙實驗中相反。與甲實驗相比，乙、丙兩次實驗提升同一重物所用的拉力更小，乙實驗拉力的方向與甲實驗相同，丙實驗拉力的方向與甲實驗相反。
2. 比較乙、丙兩次實驗中拉力的大小與方向，以及拉力作用點移動的距離。你還有什么新的發(fā)現(xiàn)？
乙
丙
s=nh
設(shè)重物被提升的高度為h，動滑輪上承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為n，繩子自由端移動的距離為s，則繩子自由端通過的距離 s 與物體上升高度 h 的關(guān)系：
【小結(jié)】
使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但是費距離。
在前面的實驗探究中，乙、丙兩次實驗提升的物體相同，為什么彈簧測力計的示數(shù)會不同呢？
滑輪組繞線的方式不同，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)不同，所需要的力也不同。
丁
戊
滑輪組的組裝
這兩種繞線方法有什么不同？
1．繩子的起點
2．拉力的方向
3．拉力的大小
4．移動的距離
①從輪子數(shù)量少的鉤子開始
②定動交替
③就近原則
④奇動偶定
滑輪組的繞線
（1）當(dāng)沒有規(guī)定拉力方向時
（2）當(dāng)規(guī)定拉力方向時
采用“反繞法”，即由外及內(nèi)繞繩。
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確定承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n
在定、動滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，繞在動滑輪上的繩子段數(shù) n 即為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。
分割法
1 2
1 2 3
1 2 3 4
n = 2
n = 3
n = 4
滑輪組的計算
滑輪組的計算中等量關(guān)系的歸納
豎直方向滑輪組 水平方向滑輪組
力的計算
距離計算
速度計算
s繩=ns物
v繩=nv物
s繩=nh
v繩=nv物
練習(xí)
1. 如圖所示的滑輪組，每個滑輪重50N，用這個滑輪組把質(zhì)量為 40 kg 的重物在 2s內(nèi)勻速提升 2m。不計繩重和摩擦，下列說法中不正確的是（g取 10 N/kg）（ ）
作用在繩子自由端的拉力F為150N
重物上升的速度是1m/s
繩子自由端移動的距離為6m
繩子自由端移動的速度是2m/s
D
解析：重物的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n=3。不計繩重和摩擦,
作用在繩子自由端的拉力
重物上升的速度
繩子自由端移動的距離s=nh=3×2m=6m，C正確。
繩子自由端移動的速度
2. 工人站在地面上，使用如圖所示的滑輪組將重物從地面提升到樓頂，要求繩子的自由端要向下拉。請你用筆畫線代替繩子，畫出滑輪組最省力的繞繩方法。
F
思路分析：反繞法
知識點2 輪軸和斜面
1. 輪軸
輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫作輪，小輪叫作軸。
汽車方向盤和閥門旋鈕都是輪軸類機械。
r
O
R
A
B
F2
F1
轆轤
由杠桿的平衡條件可知 F1R = F2r，因為輪半徑 R 大于軸半徑 r，所以作用在輪上的力 F1 總是小于作用在軸上的力 F2。因此使用轆轤可以省力。
r
O
R
A
B
F2
F1
轆轤
在實際應(yīng)用中，為了使用方便或節(jié)約材料，常用桿狀物體來代替大輪。
2. 斜面
如圖所示的斜面中，理想情況下（即不考慮斜面的摩擦），力F與重物的重力G滿足：Fl=Gh，
則沿斜面向上的力 。
由此可知，在斜面高度一定時，斜面越長越
省力，即斜面的傾斜角度越小越省力。
練習(xí)
在生產(chǎn)生活中，人們常用的簡單機械除了杠桿、滑輪，還有輪軸和斜面。如圖所示，螺絲刀就是一個_______的實例，手柄_______(選填“粗”或“細”)一些的螺絲刀用起來更省力；螺絲釘是一種類似斜面的機械，螺絲釘上螺紋的展開長度相當(dāng)于斜面的長度，螺紋_______(選填“密”或“稀”)一些的螺絲釘擰起來更省力。
輪軸
粗
密
練習(xí)與應(yīng)用
1. 在建筑工地上，工人師傅有時需要站在地面上通過滑輪組提升重物，請在圖甲中畫出繩子的繞法。工人師傅有時需要站在樓頂通過滑輪組提升重物，請在圖乙中畫出繩子的繞法。哪種情況下更省力？
2段
3段
故如圖乙繞繩時滑輪組更省力。
2. 利用如圖所示的滑輪組提起一個重 600 N 的物體，不計摩擦、滑輪的自重和繩重，各需要多大的力？如果要把物體提高 1 m，繩子的自由端各要移動多少米？
解：上一題圖甲中動滑輪上承擔(dān)物重的繩子共有2段，圖乙中動滑輪上承擔(dān)物重的繩子共有3段，不計摩擦、滑輪的自重和繩重，提升相同的物體，圖甲中繩子自由
端的最小拉力
圖乙中繩子自由端的最小拉力
如果將物體提高 h = 1 m，
則圖甲中繩子自由端移動的距離
s甲 = 2h = 2×1 m = 2 m
圖乙中繩子自由端移動的距離
s乙 = 3h = 3×1 m = 3 m。
3. 仔細觀察自行車，看看它上面有幾種簡單機械，分別說明它們各起到了什么作用。
解：自行車的剎車手閘、車把、腳踏板與輪盤、飛輪等都是簡單機械。其中，剎車手閘是省力杠桿，可以起到省力的作用；車把、腳踏板與輪盤、飛輪都是輪軸，也是省力機械。
豎直方向滑輪組 水平方向滑輪組
力的計算
距離計算
速度計算
1.滑輪組的規(guī)律
2.滑輪組的繞繩
①從輪子數(shù)量少的鉤子開始；
②定動交替；
③就近原則；
④奇動偶定。
s繩=ns物
v繩=nv物
s繩=nh
v繩=nv物
課堂小結(jié)

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