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第6節 課時2 滑輪組和輪軸
第六章 力和機械
課前回顧：有哪些新的解決辦法？
能否得到這樣一種機械，它既可以省力，又可以改變力的方向？
新知學習
1. 知道滑輪組的使用及特點。
2.了解輪軸和斜面的簡單應用。
學習目標
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？
新知學習
01 滑輪組
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
n:表示承擔重的繩子段數.
s:表示繩子末端移動的距離.
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12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？
使用滑輪組的特點：
1.動滑輪上繩子段數n越多，越省力；
3.移動距離的關系：s = nh
2.若忽略動滑輪的自重、繩重及摩擦，物重與拉力的關系：????=????????????。
?
F=?
s=?
G=100 N
h=10 m
例題：一位同學組裝了如圖所示的滑輪組，將重100N的重物勻速提升10m，若每個滑輪重20 N，且不計繩重和摩擦。求：繩自由端的拉力F和移動的距離s。
動滑輪+物體
G總
2F
解：因為重物勻速上升，
所以，2F=G總=G + G動
G+G動
F=
2
=
100N+ 20N
2
=60N
s=2h=2×10m=20m
答：繩自由端的拉力F是60N，其移動的距離s是20m 。
除了杠桿和滑輪，簡單機械家族中還有輪軸、斜面等。
02 輪軸
1. 輪軸
由輪和軸組成的能繞共同軸心轉動的簡單機械就是輪軸。
輪軸上中間靠近轉動軸線半徑較小的是軸，離軸線較遠半徑較大的是輪。
動力一般作用在輪上，阻力作用在軸上，此時，輪軸是省力機械。
輪軸由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸。
輪
動力
阻力
軸
2.輪軸的實質：
輪軸實質可看做是一個可以連續轉動的杠桿
如圖所示：輪軸作為杠桿的支點在軸心0，輪半徑R是動力臂，軸半徑r阻力臂.
支點
R
r
F1
F2=G
O
注意：輪軸不一定省力，關鍵看動力施加在輪上還是軸上。
3.輪軸的原理：
根據杠桿的平衡條件：F1· R = F2 · r
當動力作用在輪上時，輪軸是一個省力杠桿，但費距離。
由F2=G
得：F1· R = G · r
因為： R >r
所以：F1用螺絲刀擰螺絲時，手抓的木柄較粗的部分是輪，金屬桿部分較細的是軸，因此螺絲刀擰螺絲是輪軸。
當動力作用在軸上時，輪軸是一個費力杠桿，但省距離。
思考：螺絲刀是輪軸嗎？
斜面也是一種簡單機械，使用斜面能夠省力。
斜面
變形的斜面
1.如圖所示，工人用動滑輪勻速提升重物，這樣做 （　　）
A．省力，不改變施力的方向
B．不省力，改變施力的方向
C．既省力，也改變施力的方向
D．既不省力，也不改變施力的方向
A
課堂練習
2.如圖所示的四種機械裝置中，不能省力的裝置是（ ）
B
3.為便于研究，某健身器材中訓練拉力部分的機械結構可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計摩擦，下列有關分析正確的是（　　）
A．兩個滑輪在裝置中起的作用相同
B．拉力移動的距離與配重上升的距離相同
C．沿方向1與2勻速拉動配重，所用的力大小相等
D．將配重提升相同高度，用該裝置與直接提升所做的功相等
C
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
輪軸：實質是一個可以連續轉動的杠桿
滑輪組
和輪軸
課堂小結

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