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一 八年級下 ·物理(北師大 ·2024)
第九章機械和功
9.2 滑輪
☆
方
4
0
FIRST PART
SECOND PART
THIRD PART
FOURTH PART
教學目標
教學內容
練習思考
課后作業
目錄
CONTENT
01
02
03
04
教學目標
1.能識別定滑輪和動滑輪(物理觀念)
2.了解定滑輪和動滑輪的特點，并能根據實際情況 需要合適的滑輪解決實際問題(物理觀念和科學探究)
3.畫安裝滑輪組，并能根據安裝情況分析拉力與物 重間的關系(物理觀念和科學思維)
如右圖所示，觀察并回答問題：
工人站在地面上，利用滑輪將重物提升到樓上。 這樣使用滑輪有什么好處 會省力嗎
在我們的生活中，除了杠桿之外，滑輪(pulley)
也是一種常用的簡單機械，它通常由繩索或鏈條繞過 具有轉動軸的圓輪構成。
課堂引入
第1節力
知識點 滑輪的種類
1. 認識定滑輪和動滑輪
(1)滑輪：能繞軸自由轉動、周邊有槽的輪子。
一 、滑輪的種類
請你觀察滑輪的結構：
滑輪
軸
一、滑輪的種類
(2)滑輪的分類
①定滑輪：軸不隨物體一起運動的滑輪，叫定滑輪。。
②動滑輪：軸隨物體一起運動的滑輪叫動滑輪。 觀察右下圖，比較兩滑輪的位置變化情況
定滑輪 動滑輪
知識點2滑輪的工作特點
二、滑輪的工作特點
活動：動手體驗用定滑輪和動滑輪提升重物，說說你的感覺。
動滑輪
定滑輪
二、滑輪的工作特點
1. 實驗探究：定滑輪和動滑輪的工作特點
提出問題
(1)使用定滑輪、動滑輪是否省力(或更費力)
(2)使用定滑輪、動滑輪是否省距離(或費距離)
(3)什么情況下使用定滑輪，什么情況下使用動滑輪
如右圖所示，分別使用同一個
物體在不使用滑輪、使用定滑輪和 使用動滑輪勻速移動物體，記錄整 個過程中用力的大小，物體移動的 距離及動力的移動距離，動力的方 向，然后由數據分析，得出結論。
二、滑輪的工作特點
設計實驗與制定計劃
甲
進行實驗
(1)如圖甲所示，用彈簧測力計拉鉤碼勾速上升h=10 cm,記錄彈簧測力計的示數 F, 、拉力方向及繩子自由端移動的距離s.
(2)按圖乙所示安裝定滑輪，讓鉤碼勻速上升h=10cm, 記錄彈簧測力計的示數F、
拉力方向及繩子自由端移動的距離s.
自由端
(3)按圖丙所示安裝動滑輪，讓鉤碼勻速上升
h=10cm, 記錄彈簧測力計的示數F、拉力方 自由端 自由端
向及繩子自由端移動的距離s。
(4)換用數量不同的鉤碼，重復上面的步驟。
甲 乙 丙
二、滑輪的工作特點
D 名
動滑輪
淚 滑
實驗記錄 研究定滑輪和動滑輪的特點 拉力的大小F/N 將鉤碼提升10cm時繩子 自由端移動的距離s/cm
拉力的 方向
實驗1 實驗2 實驗3 不適用滑輪 1 2 6 10
上
使用定滑輪 1 2 6 10
下
使用動滑輪 0.5 1 3 20
上
實驗分析
定 F拉=G F拉一G
拉力方向與鉤碼運動方向相反 拉力方向與鉤碼運動方向相同
S 繩子=h 鉤 碼 S 繩子=2 h 鉤碼
二、滑輪的工作特點
實驗結論
(1)使用定滑輪既不省力，也不省距離，但可以改變力的方向.
(2)使用動滑輪能省力，但要費距離，且不能改變力的方向
二、滑輪的工作特點
二、滑輪的工作特點
交流與反思
(1)實驗中安裝滑輪時，注意繩子要放在槽內，以免繩子脫落使摩擦變 大，影響實驗效果
(2)實驗中，注意要使動滑輪兩側繩子平行或夾角很小
(3)實驗中應選用重一些的鉤碼、較輕的動滑輪、光滑的細繩，以減 小實驗中摩擦力、動滑輪自重的影響
(4)實驗中要保證輪和軸間有良好的潤滑，以減小摩擦
二、滑輪的工作特點
l =r l =r
0
軸心○為支點
F
二、滑輪的工作特點
通過理論分析可知，定滑輪實質上
是一個等臂杠桿，所以不省力。
如圖所示，定滑輪的軸心○為支點，動力
臂l 與 阻 力 臂l 都是滑輪的半徑r。
F L =F l
Fl =Gl
l =l =r F=G
3. 定滑輪的實質
在忽略摩擦的情況下，物體受到重力G 和拉力
F 的作用。
由于物體勻速上升，所以拉力F跟物體的重力
G是一對平衡力，則：
F=G
物體向上運動，用力的方向卻是向下，所以，
使用定滑輪能改變力的方向.
二、滑輪的工作特點
3. 定滑輪的實質
用平衡力的知識研究定滑輪的特點
結論：使用定滑輪不省力，可以改變力的方向.
4. 動滑輪的實質
動滑輪的實質是一個動力臂為阻力臂二倍的杠桿。
動滑輪相當于一根杠桿，支點在繩和輪相切的O處；拉力F 是動力，
重物的拉力是阻力F2; 動力臂l 是輪直徑、阻力臂l 是輪半徑。
二、滑輪的工作特點
不計摩
擦和動
滑輪重
根 據 杠 桿 的 平 衡 條 件 ：F L =F l
在忽略動滑輪的重力和摩擦的情況下，物體受到重
力G和兩段繩子的兩個拉力F的作用。由于物體勻速上升， 所以兩個拉力F 跟物體的重力G是平衡力。則：
2F=G,
若考慮動滑輪的重力，忽略繩重、摩擦的情況下，
由于物體勻速上升，所以四個力平衡，滿足：
2F=(G+G 動 ), (G+G 動)
二、滑輪的工作特點
用平衡力的知識研究動滑輪的特點
機械名稱 定 義 實 質
特 點
定滑輪 滑輪軸 固定不動 等臂杠桿
不省力，能改
變力的方向
動滑輪 滑輪和重物 一起移動 動力臂是阻力臂 二倍的杠桿
能省力，不能
改變力的方向
二、滑輪的工作特點
5. 定滑輪與動滑輪的特點
二、滑輪的工作特點
6. 幾種常見情況下的等量關系
F=f ,f 為物體受到的摩擦力
繩 V 物
F =F =F
V 繩 = 物
(1)定滑輪
二、滑輪的工作特點
6. 幾種常見情況下的等量關系
,S 繩 = 2S 物 ， 繩 = 2v 物
S 繩 = 2S 物 ，V繩 = 2v 物
F=2f,S 動 一S 物
F=2G+G 動 ， S 動 = S 物
動 物
二、滑輪的工作特點
6. 幾種常見情況下的等量關系
(2)動滑輪
V 動 1 物
【詳解】[1][2]由圖可知，滑輪A 是定滑輪，使用 時，滑輪繞其圓心轉動，相當于杠桿的支點，動 力臂和阻力臂都等于其半徑，可以看做等臂杠桿； 定滑輪不省力，也不能省距離，但可以改變力的 方 向 。
[3]由圖可知，滑輪B使用時屬于動滑輪，可以省
一半的力，不計滑輪重力F =2=50N=25N
【典例1】如圖所示，用力F 和F 分別勻速提起物體C時，滑輪 B可
以看作等臂杠桿(選填“A”或“B”)。使用A的好處是 改變力的方向。 若物體C重50 N, 滑輪重力不計，則力F 的大小為25 N。
二、滑輪的工作特點
【典例2】如圖所示，物體A在水平拉力F 的作用下，沿水平面以0.1m/s的速度做勻
速直線運動，彈簧測力計的示數為5N. 不計滑輪、繩子、彈簧測力計的重力，忽 略繩子與滑輪間的摩擦。若物體A勻速運動2s, 則物體A受到的摩擦力為為 10 N.
二、滑輪的工作特點
【典例3】如圖所示，物體A的質量m=12kg, 在拉力F 的作用下，物體A以
0.1m/s 的速度在水平面上做勻速直線運動，彈簧測力計的示數為12N, 忽略滑 輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測力計和繩子所受的重力，并且繩子足夠
[1]因物體A做勻速直線運動，處于平衡狀態，則f=F示=12N 如圖所示，作用在動滑輪軸上的拉力F=2f=2×12N=24N
二、滑輪的工作特點
長，拉力F 是24 N。
我們知道：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。
能否得到這樣一種機械，它既可以省力，又可
以改變力的方向呢
滑輪組有什么特點
1. 滑輪組
把定滑輪和動滑輪組合在一起，就構成了滑輪組。
三、滑輪組
想想議議
三、滑輪組
想想議議
想想議議
如圖甲、乙所示的兩個滑輪組，這
兩個滑輪組有什么不同
①繩端的固定點不同：
甲固定在動滑輪的軸上，乙固定
在定滑輪的軸上。
②拉力的方向不同：
甲通過動滑輪向上，乙通過定滑 輪向下。
甲
三、滑輪組
2. 滑輪組的特點
想一想
用如圖甲、乙所示的滑輪組把重力
為G的物體提高h, 在不計繩重、摩擦及
動滑輪自重時，所用拉力F 各是多大
拉力移動的距離s與物體升高的距離h是
什么關系
甲 乙
三、滑輪組
①分析甲滑輪組的省力與費距離的情況
分析動滑輪受力可知，四個力平衡： F +F +F=G 物
∵同一根繩子上的力相等：F =F =F
∴3F=G 物 物
圖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.
結論 拉 力 ： 物 拉力移動的距離：s=3h
使用該滑輪組省力費距離。
三、滑輪組
圖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.
結論 拉力 拉力移動的距離為S=2h
使用該滑輪組省力費距離。
②分析乙滑輪組的省力與費距離的情況
圖中的重物由二段繩子通過動滑輪吊著，每段
三、滑輪組
繩子都要承擔物重，因為同 根繩子上的力相
等，所以拉力的大小：
三、滑輪組
③由兩個定滑輪、動滑輪組成的滑輪組的省力費距離情況
想一想
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
想想議議 這兩種繞線方法有什么不同
①繩端的起點(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。
這兩種方法拉力的大小是否相等
拉力移動的距離是否相等
甲 乙
三、滑輪組
固定點
動滑輪受力分析：
F +F +F +F =G
同一根繩子上的力相等：
F =F =F =F =F
4F=G
F=4G s=4h
4是動滑輪上
繩子的段數
三、滑輪組
● 兩個滑輪組的省力費距離情況比較(不計動滑輪重和摩擦)
動滑輪受力分析：
F +F +F +F +F =G
同一根繩子上的力相等：
F =F =F =F =F =F
5F=G
5是動滑輪上 繩子的段數
s=5h
甲
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。
區
三、滑輪組
你發現了什么規律
拉力F 的大小與連接動滑輪的繩子段數n的關系
有n段繩子與動滑輪連接，所用的力就是物重的n分之一。即：
物(不計繩重，動滑輪重和摩擦)。
所以連接動滑輪的繩子段數n越多，越省力。
三、滑輪組
F=5G 物
F=4G 物
G物 G物 G 物
一 G 物
物
②
G物
2G 物
F=
三、滑輪組
繩子自由端移動的距離s與連接動滑輪的繩子段數n的關系
設物體升高h, 則吊起動滑輪的每段繩子都要抽走h, 這些都只能從繩子
自由端抽走，則繩子自由端在相等的時間內共需要抽走nh, 即s=nh。
所以連接動滑輪的繩子段數n越多，繩子自由端移動的距離越大。
3. 總結——滑輪組的特點
①拉力的大小與物重的關系
● 拉力F 的大小與吊起動滑輪的繩子段數 n 有關。動滑 輪被幾段繩子吊起，所用的力F 就是物重的幾分之一。即：
不計動滑輪重、繩重和摩擦：
不計繩重和摩擦但考慮滑輪重：
● 拉力F(繩子自由端)移動距離s是物體上升高度h的n倍，
即： s=nh
繩子自由端的速度與物體升高的速度的關系：繩=nV物
三、滑輪組
三 、滑 輪 組
②判斷滑輪組繩子段數n的方法 分 離 法
在動滑輪和定滑輪之間畫一條虛線。只數與動滑輪相連的繩子，
即為繩子的段數，用n表示。
不能數 不能數 ①②③
①②③④⑤
n=2 n=3 n=4 n=5
三、滑輪組
③組裝滑輪組的原則—— “奇動偶定”
當承重的繩子段數n為偶數時，繩子固定端系在定滑輪的掛鉤上 ；
當n為奇數時，繩子固定端系在動滑輪的掛鉤上 。
這一原則可概括為“奇拴動，偶拴定”。簡稱“奇動偶定”。
F
F↓
n=2 n=3 n=4 n=4
三、滑輪組
【典例4】小紅設計了一個升降裝置，如圖所示。通過它把一個重力為 260N的物體從地面提升到9m高的陽臺上，所用拉力F 為90N, 用時10s, 不計繩重和摩擦，動滑輪的質量為1 kg, 繩端移動的速度為2.7 m/s。
則：動滑輪的重力為G=nF-G 物=3×90N-260N=10N
由G=mg 得，動滑輪的質量為m=9=10N/Ng=1kg
[2]繩子移動的距離為s=nh=3×9m=27m
(g 取10N/kg)
【詳解】[1]由圖得繩子承重段數n=3
三、滑輪組
【典例5】利用如圖所示的滑輪組拉著一重為180N的物體在水平面上以
0.1m/s 的速度勻速直線運動，此時物體受到 4 個力的作用。已知物
體與地面的摩擦力為90N, 不考慮滑輪重力和滑輪與繩間摩擦，則繩子自
由端的拉力F= 30 N, 繩子自由端移動的速度v= 0.3 m/s。
[3]繩子自由端移動的速度為v=3v 物=3×0.1m/s=0.3m/s
端的拉力F= f=÷×90N=30N
體所受豎直向下的重力與豎直向上的支持力平衡，此時
物體受到4個力的作用。
不省力，不費距離，可以改變 力的方向，實質是等臂杠桿
省力費距離，但不能改變 力的方向，實質是省力杠桿
既能省力，又能改變力的方向
定滑輪
動滑輪
滑輪組
課堂小結
滑輪
課堂練習
1. 用圖中的裝置來提升重物，既省力又能改變力的方向的是 ( C )
A.
F
G
2
。
G
↑F
C.
D.
B.
課堂練習
2. 用下圖所示的簡單機械，使物重同為G 的物體都處于靜止狀態，
不計摩擦、機械自重及繩重，其中所用力最小的是(
A.F B.F C.F D.F
F
G
3. 如圖所示，用同一個動滑輪先后提升同一物體，使物體以相同的速度勻速上
升相同的高度，所用的力分別是F甲和F乙，拉力F 甲和F乙移動的速度分別為v甲和v 乙。若不計摩擦、動滑輪重和繩重，則F 甲和F乙、V甲和vz 之間的大小關系是(
A
A.F 甲>F 乙、V 甲 V乙
B.F 甲>F 乙、V 甲>V乙 C.F 甲D.F 甲課堂練習
)D
A. 小明：該裝置不僅能省力，還能省距離
B. 小亮：該裝置既能改變力的方向，還可以省功
C. 小紅：該裝置中的滑輪均為定滑輪
D. 小麗：若物體上升距離為s, 則繩端移動的距離為2s
4. 創新小組的成員們學習了滑輪之后，他們利用所學知識設計了下
圖所示的裝置提升重物，并提出了自己的一些看法，其中正確的是(
課堂練習
5. 星期一，學校要舉行升國旗儀式。如圖所示，在旗桿頂端裝
有一個滑輪，該滑輪是定(選填“定”或“動”)滑輪，它的作
課堂練習
用是改變力的方向 O
6. 如圖所示，分別用滑輪勻速提升物體A、B, 其中甲滑輪為 定 滑 輪 ，
乙滑輪相當于省力 杠桿；若物體A、B 所受重力相等，不計滑輪重力 及摩擦，則所用拉力F 大于 F (選填“大于”、“等于”或“小于”)。
甲 乙
課堂練習
7. 使用滑輪組時，直接承擔物重的繩子段數為n。 若n為
偶數，則繩子的固定端掛在 定 滑輪上；若n為奇數， 則繩子的固定端掛在 動 滑 輪 上 。 (均選填“定”或“動”)
課堂練習
8. 圖甲和圖乙都是由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，但是
它們有不同點。請回答下列問題。
(1) 滑輪組能改變動力的方向，而 滑 輪組不能改變動力的方向。
(2)甲滑輪組有 2 段繩子承擔物重，而乙滑
3 7
輪組有 段繩子承擔物重， 滑輪組更
省 力 。
課堂練習
甲 乙
8. 圖甲和圖乙都是由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，但是
它們有不同點。請回答下列問題。
(3)如果都使物體上升12cm, 那么甲滑輪組的繩端必須向 下移動 24 cm, 乙滑輪組的繩端必須向上移動 36 cm。
(4)若不計摩擦、繩重和動滑輪重，物重G=300N, 則圖 甲中的拉力F甲 = 150 N, 圖乙中的拉力F乙 = 1 G0;
若不計摩擦和繩重，動滑輪重30N, 物重G=300N, 則
F 甲 = 165 N,F 乙 = 110 N。
課堂練習
【詳解】[1]彈簧測力計A連接的滑輪上有3段繩子，所以動滑輪對彈簧測力計的
拉力即彈簧測力計A的讀數是拉力的3倍，即彈簧測力計A的示數是3×3N=9N
[2]彈簧測力計B連接的滑輪上有2段繩子，所以動滑輪對彈簧測力計的拉力即彈
簧測力計B 的讀數是拉力的2倍，即彈簧測力計B的示數是2×3N=6N
9. 如下圖所示，A、B 為兩個彈簧測力計，如果拉力F 為3N, 那么
A的示數為_ 9 N,B 的示數為 6 N。
課堂練習
同步作業
完成課后“自我檢測”練習
自主安排
配套同步分層作業
課后作業
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