資源簡介

(共43張PPT)
11.2 滑輪
教科版（2024）物理八年級下冊
第十一章 機械與功
目錄
素養目標
01
課程導入
02
新課講解
03
總結歸納
04
課堂練習
05
正確教育
素養目標
1.認識定滑輪和動滑輪，了解滑輪組
2.能通過實驗了解定滑輪和動滑輪的特點
3.能識別生產和生活中常見的滑輪，能根據要求組裝簡單滑輪組，并能分析拉力大小與物重的關系
港口的起重機一次就能把幾噸重的貨物吊起，你知道起重機是怎樣把它們拉上去的嗎？
定滑輪
滑輪：周邊有槽，并可以繞軸轉動的輪子?；喼饕奢?、軸、框等部分組成，如圖所示。
凹槽
軸
使用定滑輪吊起物體時，滑輪的軸固定不動，只是為了改變動力的作用方向，使操作更方便。圖乙的情形可以證明定滑輪在改變動力方向時，不會改變拉力的大小。
旗桿頂部的滑輪
在圖中，小明用力將物體提到高處。和同學討論，你們都在哪些場合見過小明使用的這種滑輪，它能帶來哪些方便？
使用定滑輪
雖說不能省力，但可以把上提改為下拉。
鐵架臺、定滑輪、細線、鉤碼、刻度尺、彈簧測力計
如圖所示，把定滑輪固定在鐵架臺上，鉤碼掛在細線的一端；彈簧測力計掛在細線的另一端，用力緩慢拉動彈簧測力計向下勻速運動。
【實驗器材】
【實驗設計】
G
拉力F
探究定滑輪的特點
【實驗步驟】
（1）用彈簧測力計直接測出鉤碼的重力G。
（2）使用定滑輪緩緩提升鉤碼，記錄整個過程中拉力的大小F、鉤碼上升的距離h物 、拉力移動的距離s繩及拉力的方向。
（3）改變拉力的方向，分別沿豎直方向拉升、斜著拉升、水平拉升鉤碼，觀察拉力F1、F2、F3的大小。把實驗數據記入表格中。
（4）改變鉤碼的重力，重復上述實驗。
①拉力與重力的大小關系：F=G，即使用定滑輪不省力。
②拉力的方向：可以改變。
③拉力（繩末端）移動距離S繩與鉤碼上升高度h物的關系：S繩=h物
鉤碼重 G/N 鉤碼移動 方向 鉤碼移動 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 1.5 豎直向下 0.3
1.5 豎直向上 0.3 1.5 斜向下 0.3
1.0 豎直向上 0.4 1.0 豎直向下 0.4
【數據記錄與分析論證】
【實驗結論】
物體運動方向
拉力方向
使用定滑輪不省力，不省距離，但可以改變力的方向。
可以改變力的方向是指：
拉力的方向與物體運動方向相反（或不同）。
定滑輪的實質：相當于一個能夠連續轉動的等臂杠桿。
由杠桿平衡的條件：F1l1=F2l2
即Fl1=Gl2
所以F=G
因為l1=l2
定滑輪的實質
如圖所示，一根繩子繞過定滑輪，一端拴在物體上，另一端拴在彈簧測力計上，沿四個不同方向勻速拉起物體，彈簧測力計的示數分別為 ，則它們的大小關系為( )
A.
B.
C.
D.
D
經典例題
答案：D
解析：定滑輪實質上是一個等臂杠桿，使用定滑輪只能改變力的方向，既不能省力也不能省距離.故無論沿哪個方向勻速拉起物體，力的大小都相等.
動滑輪
動滑輪：使用時，滑輪的位置隨被拉動物體一起改變的叫作動滑輪，如圖所示。生活中常用的動滑輪：起重機吊鉤上的滑輪等。
（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。
研究動滑輪的特點
動滑輪、彈簧測力計、砝碼、細線等
【實驗器材】
緩慢拉動動滑輪的自由端，記錄彈簧測力計的示數、拉力的方向及繩子自由端移動的距離。
操作①：測量物重與拉力
操作②：觀察物體移動的方向與拉力的方向
操作③：測量物體移動的距離和自由端移動的距離
物體的重力等于滑輪和鉤碼的總重力
【實驗步驟】
在該實驗中，我們發現：自由端拉力是物體重力的一半，因此，它可以省一半的力。當物體向上移動時，自由端的拉力也是向上，因此，它不能改變力的方向。自由端移動的距離是物體移動距離的2倍，由此可見，它費距離。
物重G 拉力F 物體移動方向 拉力方向 物體移動距離h 自由端移動距離s
F = 1/2G，s = 2h，Gh = Fs
【實驗數據】
【實驗小結】
使用定滑輪不省力，不省距離；但可以改變力的方向
使用動滑輪可以省力，但費距離；且不改變力的方向
知識小結
如圖所示，重物的重力作用線通過滑輪中心軸，滑輪的“支點”位于繩與輪相切的點O，因此動力臂等于直徑長度，阻力臂等于半徑r，動力臂是阻力臂的兩倍。
動滑輪的實質：相當于一個動力臂等于阻力臂2倍的杠桿。
動滑輪的實質
F= (G物+G輪) /2
動滑輪兩種常見情況的等量關系（設物體做勻速運動，忽略摩擦）
F=2G物+G輪
使用動滑輪時，拉力不沿豎直方向（或兩側繩子不平行）時，如圖所示，可證明動力臂l1小于阻力臂l2的兩倍，故F1>G，此時動滑輪將不能省一半力，甚至會更費力。
如圖所示，利用動滑輪來提升一個物體，拉力F豎直向上。動滑輪其實就是一個變形的杠桿，請在圖中標出它的支點O，并畫出F的力臂l。
經典例題
如圖所示，物重G = 30N，繩的一端拴在地面，拉力F使滑輪勻速上升。（不計繩重G與摩擦）
（1）若滑輪重不計，滑輪向上移動20 cm，則拉力F=_______N，物體上升_________cm。
（2）若滑輪重為2 N，使物體上升20 cm，則拉力F=__________N，滑輪向上移動_______cm。
60
經典例題
40
62
10
答案：（1）60；40（2）62；10
解析：（1）由題圖可知，該滑輪是反向動滑輪，當滑輪上移 時，物體上移的高度是滑輪上移高度的2倍， ；若滑輪重不計，此時拉力應該是物重的2倍，即拉力大小
。
（2）若滑輪重 ，此時拉力 ；當物體上移 時，滑輪（拉力）上移的高度是物體上移高度的 ，則 。
滑輪組
滑輪組：
定滑輪與動滑輪的組合叫滑輪組。
想一想：還有別的繞線方法嗎？
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
結論：使用滑輪組省了力，但是費距離。
n = 3
S = 3h
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。
用如圖所示的滑輪組，將重為5N的物體A勻速提升，已知動滑輪重為1N，不計繩重和摩擦，則作用在繩端豎直向下的拉力F的大小為( )
A.6N
B.2N
C.3.5N
D.3N
D
經典例題
答案：D
解析：不計繩重和摩擦，滑輪組的動滑輪繞2段繩，作用在繩端豎直向下的拉力F 的大小
故選D。
1.下列挪動球形石墩的方法中，最省力的是( )
A. B.
C. D.
A
答案：A
解析：利用A選項圖示方法拉動石墩時相當于使用動滑輪，動滑輪可以省力.利用B選項圖示方法拉動石墩時相當于使用定滑輪，定滑輪可以改變力的方向，但不省力.C、D選項圖中均是用繩子直接拉石墩，不省力.
2.如圖，用同一個滑輪按甲、乙兩種方式提起同一個物體（ ），不計繩重和摩擦，則以下說法中正確的是( )
A.圖甲中的滑輪相當于一個等臂杠桿
B.圖乙中滑輪的特點是可以改變力的方向
C.圖甲中的滑輪比圖乙中的滑輪省力
D.圖乙中的滑輪相當于一個等臂杠桿
A
答案：A
解析：圖甲是定滑輪，相當于一個等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變力的方向，圖乙是動滑輪，相當于動力臂為阻力臂二倍的杠桿，省 力多費1倍距離；故A正確，BCD錯誤。
故選A。
3.如圖所示，用同一個滑輪勻速提起同一重物M，不計滑輪重力和摩擦，其中用力最小的是( )
A. B. C. D.
B
答案：B
解析：不計滑輪重力和摩擦，A、C圖中滑輪為定滑輪，繩端拉力 ；B圖中滑輪為動滑輪，動力 作用在輪上， ；D圖中滑輪為動滑輪，動力 作用在軸上， 。
4.如圖所示，水平地面上放一個重800N的物體，一個人利用滑輪組拉動物體勻速運動時，物體與地面間的摩擦力為160N，不計滑輪重、繩重及繩與滑輪間的摩擦，下列選項正確的是( )
A.A是動滑輪
B.拉力F為80N
C.物體移動10cm，繩子自由端移動30cm
D.增大拉力F時，物體與地面之間的摩擦力也會增大
B
答案：B

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