資源簡介

(共74張PPT)
第十二章 簡單機械
八年級下冊 人教版
第3節 滑輪
1. 有時我們會看到工人站在地面上，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？
導入新課
第3節 滑輪
導入新課
第3節 滑輪
2. 請同學們欣賞一幅漫畫
胖子與瘦子在提米的過程中，使用了什么工具，為什么會出現這種情況？
啊？你怎么上來了？
請您幫忙抓住，我到樓上接袋子。
好的
不行了!
1. 識別定滑輪和動滑輪，認識定滑輪、動滑輪和滑輪組的特點，并能根據需要選擇合適的滑輪解決實際問題。
2. 經歷分析定滑輪、動滑輪、滑輪組工作特點的過程，進一步掌握運用觀察、對比研究問題的方法。
3. 會安裝滑輪組，并能根據安裝情況研究施加的拉力大小和物重的關系。
4. 了解滑輪在生活生產中的應用，認識滑輪的使用對社會發展的作用，并具有利用簡單機械改善工作條件的意識。
學習目標
第3節 滑輪
1. 定滑輪和動滑輪
2. 滑輪組
3. 輪軸和斜面
4. 課堂總結
5. 練習與應用
6. 提升訓練
學習內容
第3節 滑輪
定滑輪和動滑輪
一
第3節 滑輪
1. 滑輪
（1）滑輪：它的主要部分是一個能繞軸自由轉動、周邊有槽的輪子。
軸
輪
槽
請你觀察滑輪的結構：
定滑輪和動滑輪
一
想一想：下面兩個滑輪在使用上有什么不同呢
國旗上升時，旗桿頂部有一個滑輪，它的軸固定不動，這種滑輪叫作定滑輪。
（2）滑輪的分類
它的軸可以隨被吊物體一起運動，當電動機轉動并收繩子時，物體和滑輪就被提起，這種滑輪叫作動滑輪。
定滑輪
動滑輪
定滑輪和動滑輪
一
定滑輪和動滑輪
一
①定滑輪：使用時，軸固定不動的滑輪，叫作定滑輪。
②動滑輪：使用時，軸隨物體一起運動的滑輪叫作動滑輪。
2. 定滑輪
（1）實驗：探究定滑輪的特點
提出問題
（1）使用定滑輪是否省力（或更費力）？
（2）使用定滑輪是否省距離（或費距離）？
（3）什么情況下使用定滑輪
設計實驗
分別使同一物體在不使用定滑輪、使用定滑輪時勻速運動，記錄實驗時彈簧測力計拉力的大小和方向，以及彈簧測力計和鉤碼移動的距離。然后由數據分析得出結論。
G
拉力F
定滑輪和動滑輪
一
G
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。
進行實驗
h物
F
s繩
定滑輪和動滑輪
一
F1
F2
F3
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。
定滑輪和動滑輪
一
①拉力與重力的大小關系：F=G，即使用定滑輪不省力。
②定滑輪可以改變拉力的方向。
③拉力（繩末端）移動距離與鉤碼上升的高度相等：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
分析論證
定滑輪和動滑輪
一
F1
F2
F3
使用定滑輪不省力；不省距離，可以改變力的方向。
實驗結論
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）。
物體運
動方向
拉力方向
定滑輪和動滑輪
一
（2）從杠桿的角度研究定滑輪的特點
分析：定滑輪相當于如圖所示的無數個可繞支點O轉動的杠桿AB組成。定滑輪的軸心O為支點，動力臂l1與阻力臂l2都是滑輪的半徑r，它實質上是一個能夠連續轉動的等臂杠桿，所以，F1=F2，即使用定滑輪不省力。
F1l1=F2l2
l1=l2=r
F1=F2
定滑輪和動滑輪
一
（3）用平衡力的知識研究定滑輪的特點
分析：如圖所示，在忽略摩擦的情況下，物體受到重力G和拉力F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，大小相等，即F=G，即使用定滑輪不省力。
物體向上運動，用力的方向是向下，所以，使用定滑輪能改變力的方向。
F
G
結論：使用定滑輪不省力，但可以改變力的方向.
定滑輪和動滑輪
一
演示實驗——《探究定滑輪的特點》
定滑輪和動滑輪
一
②如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個力的大小關系是　　　　　 。
③旗桿頂部有一個定滑輪，給我們升國旗帶來了便利，這是利用定滑輪　　 　 　 的特點。
【例題1】研究定滑輪的特點:
①在研究使用定滑輪是否省力時，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測量的物理量是________和______ 。
拉力
重力
F1=F2=F3
可改變力的方向
定滑輪和動滑輪
一
①用如圖甲所示裝置研究定滑輪的特點，需要測量的物理量是彈簧測力計對繩子末端的拉力和物體的重力.
②圖乙是一個定滑輪，使用定滑輪不省力，所以F1=F2=F3.
③定滑輪可以改變力的方向，能夠方便我們升降國旗。
定滑輪和動滑輪
一
3. 動滑輪
（1）實驗：探究動滑輪的特點
提出問題
（1）使用動滑輪是否省力（或更費力）？
（2）使用動滑輪是否省距離（或費距離）？
（3）什么情況下使用動滑輪
設計實驗
分別使同一物體在不使用滑輪、使用動滑輪時勻速運動，記錄實驗時彈簧測力計拉力的大小和方向，以及彈簧測力計和鉤碼移動的距離。然后由數據分析得出結論。
定滑輪和動滑輪
一
進行實驗
①用彈簧測力計直接測出鉤碼的重力G。
②使用彈簧測力計緩緩豎直向上拉動滑輪提升鉤碼，記錄整個過程中用力大小F、鉤碼升高的距離h及拉力移動的距離s。
③將測量結果填入表格。改變鉤碼的個數，重復上述實驗過程。
F
h
s
G
定滑輪和動滑輪
一
①拉力與重力的關系：F＜G，即使用動滑輪省力。若不計動滑輪的重力及摩擦力時，則拉力：F=G/2。
②動滑輪不能改變拉力的方向。
③拉力（繩末端）移動距離與鉤碼上升高度的關系：s繩=2h物。
物重 G/N 物體移動 方向 物體移動 距離h/m 拉力 F/N 拉力 方向 拉力移動
距離s/m
2.0 豎直向上 0.3 1.1 豎直向上 0.6
2.0 豎直向上 0.3 1.2 豎直向上 0.6
1.0 豎直向上 0.2 0.6 豎直向上 0.4
分析論證
定滑輪和動滑輪
一
使用動滑輪可以省力， 但不能改變力的方向，而且費距離。
拉力（繩末端）移動的距離s是物體上升高度h的2倍：
s拉=2h物
實驗結論
定滑輪和動滑輪
一
（2）從杠桿的角度研究動滑輪的特點
分析：動滑輪相當于由圖所示的無數個可繞支點O轉動的杠桿組成，定滑輪O點為支點，動力臂l1為滑輪的直徑，阻力臂l2為滑輪的半徑，它實質上可以看成是能夠連續轉動的動力臂是阻力臂2倍的杠桿。所以在不計摩擦和動滑輪重時，動力是阻力的一半。
定滑輪和動滑輪
一
（3）用平衡力的知識研究動滑輪的特點
F
F
G
G動
同一根繩上的兩個拉力相等
定滑輪和動滑輪
一
演示實驗——《探究動滑輪的特點》
定滑輪和動滑輪
一
滑輪 定 義 實 質 特 點
定滑輪
動滑輪
滑輪軸
固定不動
等臂杠桿
不省力，能改
變力的方向
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
4. 定滑輪和動滑輪的區別
定滑輪和動滑輪
一
【例題2】如圖，甲、乙兩人將同一物體拉到相同高度，不計滑輪重力和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．甲、乙兩人用力一樣大
B．甲使繩索移動的距離大于乙使繩索移動的距離
C．乙用力比甲小
D．甲乙使繩索移動的距離相等
C
AC．甲是定滑輪，乙是動滑輪，不計滑輪重和摩擦，則甲的拉力等于物體重力，乙的拉力等于物體重力的1/2，所以乙用力比甲小，故A錯誤，C正確；
BD．將同一物體拉到相同高度，甲使繩索移動距離等于物體上升的高度，乙使繩索移動距離等于物體上升高度的兩倍，所以甲使繩索移動的距離小于乙使繩索移動的距離，故BD錯誤。故選C。
定滑輪和動滑輪
一
滑 輪 組
二
第3節 滑輪
滑輪組
二
1. 滑輪組
（1）滑輪組
把定滑輪和動滑輪組合在一起，就構成了滑輪組。
想一想：
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？
滑輪組能否既省力，又能改變力的方向？
（2）兩種簡單的滑輪組
想一想：由一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組，有幾種組合？
組合一
組合二
滑輪組
二
想一想：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：
甲固定在定滑輪的軸上，乙固定在動滑輪的軸上。
②拉力的方向不同：
甲通過定滑輪向下，乙通過動滑輪向上。
滑輪組
二
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？
滑輪組
二
（1）理論分析甲滑輪組的特點
②
G
①
結論
滑輪組
二
（2）理論分析乙滑輪組的特點
結論
F1
F2
G
①
③
②
滑輪組
二
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？有幾種組裝方法？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？
（3）兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組
定滑輪
動滑輪
組合一
組合二
滑輪組
二
①有兩種組合：如甲、乙所示。
圖甲、乙是利用兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組，它們有什么不同？
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。
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。
滑輪組
二
甲
乙
F
F
F
乙
4是動滑輪上繩子的段數
F
甲
G
G
②分析兩個滑輪組的特點（不計動滑輪重和摩擦）
5是動滑輪上繩子的段數
滑輪組
二
注意：n是連接動滑輪的繩子段數。
（4）確定承擔物重繩子段數n的方法（“分離法”）
n=4
甲
乙
n=5
滑輪組
二
3. 滑輪組的組裝
滑輪組
二
（2）繞繩方式的判斷——“奇動偶定”
當承重的繩子段數n為偶數時，繩的起始端系在定滑輪的掛鉤上；當n為奇數時，繩的起始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”。
n=2
n=3
n=3
n=4
n=4
n=5
滑輪組
二
n=5
滑輪組
二
【例題3】通過如圖所示的滑輪組，用向下的300N的拉力將重為900N的物體勻速提升到高處（繩、滑輪的自重及摩擦不計），請畫出滑輪組上繩子的繞法。
用300N向下的拉力將重為900N的物體勻速提升，繩、滑輪的自重及摩擦不計，此滑輪組承擔物重的繩子的段數為n=G/F=900N/300N=3
根據偶定奇動，用力方向向下，如圖所示.
滑輪組
二
【例題4】分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（　　）
所以選A.
A
滑輪組
二
【例題5】一名重為600 N的建筑工人想把建筑材料提升至樓頂。請你利用三個滑輪幫他組裝一個滑輪組，使站在地面上的他每次能夠提升盡可能多的建筑材料，已知每個滑輪的重均為20 N，繩子能夠承受足夠大的拉力。畫出你設計的滑輪組，并求出他每次最多能夠提起的建筑材料的重力。
滑輪組
二
輪軸和斜面
三
第3節 滑輪
輪軸和斜面
三
1. 輪軸
除了杠桿和滑輪，簡單機械家族中還有輪軸、斜面等。
（1）輪軸
它們由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。
通常把大輪叫作輪，小輪叫作軸。
輪
動力
阻力
軸
（2）輪軸的特點
輪軸可以看成一個可連續轉動的不等臂杠桿。如圖，輪軸作為杠桿的支點在軸心O，輪半徑R是動力臂，軸半徑r是阻力臂。根據杠桿的平衡條件F1l1=F2l2 得 F1R=F2r，因為R>r 所以 F1即動力作用在輪上時，輪軸是一個省力杠桿，但費距離。
輪軸和斜面
三
輪軸和斜面
三
（3）一些輪軸
生活中的門把手、汽車方向盤、水龍頭開關、自行車腳踏板和扳手等都是輪軸。
各種輪軸
2. 斜面
（1）斜面：斜面是與水平面成一定角度的的平面。例如，盤山公路、樓梯等都是斜面。
盤山路也是斜面
使用斜面推動物體
輪軸和斜面
三
（2）斜面的特點
如圖所示：把重力為G的物體，沿著長為l、高為h的斜面，用大小為F的力拉上去的過程中：
輪軸和斜面
三
G
【例題6】圖甲中的轆轤是由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成，提水時，用力使大輪轉動，小輪隨之轉動并纏繞井繩，提起水桶。提水時，轆轤可視為______杠桿，支點是圖乙中的_____點；圖丙是某種水龍頭開關，為了更省力，應選用開關___（選填①/②）。
①
省力
B
輪軸和斜面
三
轆轤的實質是輪軸，動力作用在輪上，動力臂大于阻力臂，可以省力，屬于省力杠桿；支點是繞著轉動的固定點，即B點。
水龍頭開關的設計也應用了輪軸，增大輪的半徑可以增大動力臂，在阻力和阻力臂一定時，可以減小動力，故選擇圖中的①可以更省力。
輪軸和斜面
三
四
課 堂 總 結
第3節 滑輪
課堂總結（1）
四
定義：軸固定不動的滑輪，實質是等臂杠桿.
特點：不省力，但可以改變力的方向.
定義：軸隨物體一起運動的滑輪.
實質：動力臂是阻力臂2倍的杠桿.
特點：省力，但不能改變力的方向.
定義：定滑輪和動滑輪組合在一起.
特點：既可以省力又可以改變力的方向.
省力：F＝（G動+G輪）/n. 費距離：s=nh
組成：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成.
特點：能省力：F1R=F2r
應用：自行車腳踏板、汽車方向盤、門把手等.
特點：能省力：Fl=Gh.
應用：盤山公路、螺絲釘的螺紋等.
滑輪組
定滑輪
斜面
動滑輪
輪軸
課堂總結（2）
四
五
練習與應用
第3節 滑輪
練習與應用
五
用一個定滑輪提，不能省力，需要用1000N的力；
用一個動滑輪提，不計摩擦、滑輪的自重和繩重，可以省一半的力，所以需要用500N的力。
1. 一個物體重1000N，如果用一個定滑輪提起它，需要用多大的力 如果用一個動滑輪提起它，不計摩擦、滑輪的自重和繩重，又要用多大的力？
練習與應用
五
2. 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？
練習與應用
五
圖乙更省力。
甲所示的滑輪組，動滑輪上繩子段數為2，所以繩子的拉力F為：
F1=G/2.
乙所示的滑輪組，動滑輪上繩子段數為3，所以繩子的拉力F為：
F2=G/3.
練習與應用
五
3. 利用如圖所示的滑輪組提起一個重600N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1m，繩子的自由端各要移動多少m？
不計滑輪自重、繩重及摩擦，圖甲中人站在地面上提起重物，為2段繩子提升動滑輪，圖乙中人站在樓頂提升重物，為3段繩提升動滑輪。所以
F甲=G/2=600N/2=300N. s甲=2×1m=2m
F乙=G/3=600N/3=200N. S乙=3×1m=3m
把物體提高1 m，甲、乙繩子的自由端各要移動2m、3m。
練習與應用
五
自行車手閘、車把、腳踏板與輪盤、車鈴扳手、后軸上的齒輪和后輪等都是簡單機械。
其中，手閘、車把、腳踏板與輪盤都是省力機械，起到省力的作用；而車鈴扳手、后軸上的齒輪和后輪是費力機械，可以起到省距離的作用。
4. 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。
六
提 升 訓 練
第3節 滑輪
提升訓練
六
1．在圖中用線代表繩子，將三個滑輪連成省力的滑輪組，要求人用力往下拉繩使重物升起，且繞線符合圖中要求。
提升訓練
六
由圖可知，物體上升的高度為0.5m，繩子自由端通過的距離為1.5m，繩子自由端通過的距離為物體上升高度的3倍，則有三段繩子拉著動滑輪。
先把繩子固定在動滑輪的上面的掛鉤上，然后依次連接下面的定滑輪、動滑輪、最上面的定滑輪，連接到人的手上，如圖所示。
提升訓練
六
2. 用如圖所示的滑輪將重3 N的物體勻速提升10 cm，如果動滑輪的重為1 N，忽略摩擦，則下列說法正確的是（　　）
A. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 N
C. 繩子向上移動的距離為10 cm
D. 繩子向上移動的距離為5 cm
B
所以選B.
提升訓練
六
3. 如圖甲，方向盤相當于一個輪軸，若F1＝20N，輪盤的半徑為20cm，軸的半徑為2cm，不計摩擦阻力，該輪軸平衡時F2＝_____N．如圖乙，門鎖的把手相當于一個______（選填“省力”或“費力”）輪軸。
200
省力
提升訓練
六
4. 如圖，用20N的拉力向上拉動繩子，使重為50N的物體5s內勻速升高5m（不計繩重和摩擦）。則下列說法不正確的是（ ）
A. 繩子自由端移動的距離為15 m
B. 動滑輪重為10 N
C. 物體上升的速度為1 m/s
D. 繩子自由端拉動的速度為6m/s
A. 由圖知n=3，繩子自由端移動距離: s=3h=3×5m=15m，故A正確；
B. 不計繩重和摩擦，拉力F= (G+G動)/3，則動滑輪的重力:
G動=3F-G=3×20 N-50 N=10 N，故B正確；
CD. 物體上升的速度：v物=h/t=5m/5s=1m/s，繩子自由端拉動的速度:
v=3v物=3×1 m/s=3 m/s，故C正確、D錯誤。
D
所以選D.
提升訓練
六
5. 如圖所示，在繩子自由端拉力F作用下重為20N的物體沿水平面以0.01 m/s的速度勻速行駛20s，受到的摩擦力為30N。拉力F=
　　N，繩子自由端拉動的速度是　　 m/s。(忽略繩子和滑輪的重力及輪與軸、繩子與滑輪間的摩擦)
溫馨提示：水平使用動滑輪或滑輪組時，與它發生作用的力不是重力而是摩擦力.
10
0.03
提升訓練
六
6. 工人用如圖所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定，滑輪與鋼繩間的摩擦力及繩重忽略不計。若某一次工人將重800N的建材勻速豎直向上提升了6m，所用的拉力為300N，求：
（1）動滑輪的重力；
（2）鋼繩自由端移動的距離；
（3）當所運送建材的重為1100N時，工人作用在繩子上的拉力。
提升訓練
六
下 課
Thanks!
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