資源簡介

(共23張PPT)
第十二章 簡單機械
第3節 滑輪
教學分析
課前準備
學習目標
1.知道使用滑輪的好處.理解定滑輪、動滑輪、滑輪組的作用.
2.會根據滑輪組的繞線判斷滑輪組的省力情況
3.能根據要求使用和組裝滑輪組
課前準備
教學分析
學習重點 ：定滑輪、動滑輪的作用
學習難點 ：根據要求組裝簡單的滑輪組
學習方法 ：通過實驗探究法、討論歸納法教學本節課
相關準備：定滑輪、動滑輪、鉤碼、彈簧測力計等
教學內容
01
情境引入
02
互動新授
03
鞏固拓展
04
課堂小結
點我喔
情境引入
想一想
升國旗時,升旗手向哪個方向用力 為什么升旗手向下用力,而國旗會上升呢
互動新授
知識點一定滑輪和動滑輪
滑輪分為定滑輪和動滑輪.使用時滑輪的軸固定不動,這種滑輪叫作定滑輪,使用時滑輪的軸可以隨被拉動的物體一起運動,這種滑輪叫作動滑輪.
區分下面兩個滑輪,并判斷哪個是定滑輪,哪個是動滑輪.
判斷是定滑輪還是動滑輪,關鍵是看它的軸是否隨物體一起運動.
互動新授
滑輪也是一種很重要的簡單機械,使用滑輪能給我們帶來哪些好處呢
下面通過實驗來研究使用定滑輪和動滑輪提升物體時,分別在用力大小、方向以及移動距離方面的特點.
互動新授
1.定滑輪
(1)測量鉤碼的重力;
(2)演示如右圖所示的實驗,勾速拉動彈簧測力計,鉤碼上升，拉力的方向改變,但彈簧測力計的示數不變,特點是G-F.使用定滑輪吊起物體時,可以改變力的方向
使用定滑輪不省力,但可以改變力的作用方向.
互動新授
國旗旗桿頂部的滑輪是什么滑輪？
定滑輪.
借助定滑輪我們可以對繩子施加向下的作用力,而國旗就可以升上去但是如果不借助定滑輪,我們要對國旗施加向上的作用力,那么此時人就應該首先爬到旗桿的頂部,然后再拉繩子,那顯然是不可取的.
互動新授
使用定滑輪不能省力,那么能否省距離 能否省功
實驗指導:事先在鐵架臺的豎桿上纏上白紙,紙上等距離地畫出四、五條紅線文樣鉤碼升高的距離和繩子自由端移動的距離可以直接從中找出倍數關系或讀出洛數,研究滑輪組時也一樣,鉤碼盡可能大些,滑輪質量盡可能小些,
互動新授
2.動滑輪
演示動滑輪提升重物.分析此時提起重物使用的滑輪與剛才演示實驗使用的定滑輪有何不同
結論:動滑輪工作時,軸和重物一起移動.另外用力方向也不同,用定滑輪時拉力方向是向下的,使用動滑輪提升重物時拉力的方向是向上的
使用動滑輪有什么好處 動滑輪中繩的拉力和做功情況怎樣
結論:(1)拉力作用點移動的距離s與物體上升高度h相等,使用定滑輪不能省力,也不能省距離.
(2)由W=F;得出W與提升物體所需的功Gh相等,使用定滑輪不能省功.教師明確實驗結論:使用定滑輪既不省力,也不省距離,但可以改變力的方向
互動新授
實驗指導:重物用2個鉤碼表示,有利于分析數據,用彈簧測力計測出鉤碼重.拉力方向豎直向上.讀取彈簧測力計的示數時,跨過動滑輪的兩條繩要豎直且平行,如上圖所示.
互動新授
(1)使用動滑輪提升鉤碼時,彈簧測力計的示數約是鉤碼重的1/2(2)拉力作用點移動距離s是鉤碼上升距離h的2倍,(3)由W=Fs得出W與提升物體所需的功Gh相等,使用動滑輪不能省功.使用動滑輪能省一半的力,但要多移動一倍的距離,不能改變用力的方向.
互動新授
定滑輪雖然能改變力的方向,使我們工作方便,但不能省力,而動滑輪雖然能省半力,但不能改變力的方向,使用時經常感到不便,于是人們就把定滑輪和動滑輪組合起來使用,把它們各自的優點結合起來,這樣就組成了滑輪組,如下圖所示.
知識點二滑輪組
互動新授
1.探究一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組的繞線方法.
2.探究由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組的省力情況及移動距離的情況.
(1)繞成兩段繩子承擔重物,由鐵架臺豎桿上的等距離紅線格測定拉力作用點(繩端)移動距離s和鉤碼上升距離h的關系.結論:可知F=G/2,s=2h.
(2)繞成三段繩子承擔重物,分別用彈簧測力計拉動;彈簧測力計豎直向上拉動,兩個距離仍由鐵架臺豎桿上的等距離紅線格測定，結論:可知 F=G/3,s=3h.
互動新授
3.探究由兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組的省力情況及移動距離的情況.
(1)繞成四段繩子承擔重物.得出結論:F=G/4,s=4h.
(2)繞成五段繩子承擔重物,得出結論:F=G/5,s=5h.
分析歸納:使用滑輪組時,重物和動滑輪的總重由幾段繩子承擔,提起重物所用的動力就是總重的幾分之一,拉力(或繩子自由端)移動的距離s就是重物升高的距離h的幾倍,即 F=G/n,s=nh."為繩子的段數,省了力就要多移動距離,
若動滑輪重力不可忽略,則上述力的關系式應寫成F=G物十G動/n
強調:滑輪組中,承擔物重的是吊著動滑輪的那幾段繩子,包括拴在動滑輪上的和最后從動滑輪引出的拉繩,而跨過定滑輪的繩子,包括最后從定滑輪引出的拉繩,只起改變作用力方向的作用.
互動新授
請學生自主閱讀教材 P115“科學世界”,了解其他簡單機械--輪軸和斜面,并能舉出一些生產生活中利用輪軸和斜面的例子.
互動新授
1.定滑輪和動滑輪的實質
定滑輪和動滑輪是否能看作杠桿呢
分析定滑輪、動滑輪抽象為杠桿使用時的五要素,
(1)定滑輪可以看作是一個變形的杠桿,如右圖所示,
滑輪的軸相當于支點,動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑,根據杠桿的平衡條件可知:F1=F2,所以不省力,因此定滑輪的實質是一個等臂杠桿.
深入拓展:
從杠桿平衡角度分析:用彈簧測力計測拉力的大小分別沿豎直方向向下拉、水平橫拉、斜拉時均是等臂杠桿,因此,使用定滑輪與不使用定滑輪而直接用手去提拉,力的大小是相等的,即使用定滑輪不省力.
(2)動滑輪也可以看作是一個變形的杠桿,如右圖所示.支點〇在滑輪的邊緣上,動力臂山為阻力臂的兩倍,故動力F1是阻力F2的1/2,即動滑輪能夠省一半的力,因此動滑輪的實質是動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿.
從杠桿平衡角度分析:使用動滑輪時動力臂是阻力臂的2倍,因此動力是阻力的一半.
從力的平衡角度分析:使用動滑輪提升重物時,兩段繩子向上的拉力之和等于重物的重力,簡單說,是兩段繩子承擔總重,每段繩子只承擔總重的一半,所以使用動滑輪省一半的力.
互動新授
2.滑輪組的省力情況
(1)滑輪組豎放
使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩子吊著物體,提起物體做速運動時,所用的拉力就是物重的幾分之-.即F拉=1/nG物
此式成立條件:忽略滑輪的重力以及繩、輪之間的摩擦力.若忽略摩擦力但考慮動滑輪的重力時,此式變為 F=1/n(G物十G動).物體上升距離與繩自由端移動的距離關系為h物=1/nS繩
(2)滑輪組橫放
使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩子拉著物體做勻速直線運動,拉力大小就是物體所受摩擦力的幾分之一,忽略繩、輪之間的摩擦力時,即F拉=1/nF摩.物體移動距離與繩自由端移動的距離關系為S物=1/nS繩
鞏固拓展
【例】如右圖所示,某人站在筐內,人重400N,筐重90N,動滑輪重20N.此人用滑輪組將自己勻速拉起.不計摩擦和繩重，人對繩子拉力多大 人對筐底壓力多大
【答案】從圖中可以看到雖然有2段繩子連接動滑輪,但承擔總重的是3段繩子(C、D、E),將人和動滑輪、筐視為一個整體,總重是 G人十G動十G筐·依據滑輪組的省力特點,在不計繩重及摩擦的情況下:F=G/n=G人十G動十G筐/3=400N+90N+40N/3=170N即人對繩子的拉力為170N.
再選擇人作為受力物體,人受3個力作用:重力G人、繩子對人的拉力F和對人的支持力F,人處于平衡狀態,則G人=F+F支,所以F支=G人-F=400N-170 N=230 N.
由于力的作用的相互性,人對筐底的壓力為230N.
鞏固拓展
【解析】此題考查滑輪組作用和物體平衡時受力分析.此題易誤認為總重由兩根繩子A和B來承擔,誤認為繩拉人的力是總重的1/2。從圖中看出A和B不是一根繩子,此時受力是不相同的,在使用滑輪組省力公式時,F動=F阻/n的前提是一根繩子被分成受力相同的n段,如本題中的C、D、E三段繩2子.還要注意的是,B段繩子并未承擔滑輪重
課堂小結
1.定滑輪
(1)使用特點:可以改變力的方向,不省力也不費力;不省距離也不費距離
(2)實質:是一個等臂杠桿.
2.動滑輪
(1)使用特點:能省一半力,但不能改變力的方向;要多移動一倍距離
(2)實質:動力臂是阻力臂2倍的杠桿
3.滑輪組
(1)使用優點:既可省力,又可改變力的方向,但不能省距離
(2)公式:F拉=G總/n=（G物+G動）/n(不計滑輪摩擦)
s=nh
下節課，再見！

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