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第十二章 簡單機(jī)械
第3節(jié)　第2課時
滑輪組、輪軸和斜面
1
知道滑輪組的使用方法及特點(diǎn)。
2
了解輪軸和斜面的簡單應(yīng)用。
觀察與思考
你能設(shè)計(jì)一個方案來解決他們的困難嗎？
知識回顧
1. 使用定滑輪______力，______距離；但可以______力的方向。其實(shí)質(zhì)是一個______杠桿。
2. 使用動滑輪______省力，但____距離；且________力的方向。其實(shí)質(zhì)是一個_____________________的____力杠桿。
不省
不省
改變
等臂
可以
費(fèi)
不改變
動力臂是阻力臂二倍
省
【活動1】能否用以下器材組裝一套既可以省力，又能改變力的方向的裝置？試試看。
一、滑輪組
【活動1】你做到了嗎？
【思考】嘗試?yán)瓌蛹?xì)線自由端提起鉤碼，你發(fā)現(xiàn)了這兩種裝置繞線方式有什么不同嗎？
①繩子的起點(diǎn) ②拉力的方向 ③拉力的大小 ④移動的距離
不同
不同
不同
不同
2.滑輪組
(1) 定滑輪與動滑輪組合在一起，構(gòu)成 。
(2)使用滑輪組既可以改變力的 ，又可以 力，但要 距離。
滑輪組
方向
省
費(fèi)
【活動2】探究使用滑輪組的特點(diǎn)
根據(jù)圖示，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，豎直勻速拉動繩子，使鉤碼升高一定距離，記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)，并測出彈簧測力計(jì)的移動距離。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中。
【活動2】探究使用滑輪組的特點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格：
物重 G/N 物體移 動方向 物體移動 距離h/m 與動滑輪 相連的繩 子段數(shù)n 拉力 F/N 拉力 方向 拉力移動
距離s/m



【活動2】探究使用滑輪組的特點(diǎn)
分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：
1.拉力的方向：__________拉力的方向；
2.拉力的大小：繞線越多越____力；
3.拉力作用點(diǎn)移動的距離：繞線越多越____距離。
使用滑輪組既可以____力，又可以改變力的______，但不能既____力又____距離。
可以改變
省
費(fèi)
省
方向
省
省
【思考討論】分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小組討論
（1）對于用一根繩子組裝的滑輪組而言，拉力F與動滑輪相連的繩子段數(shù)n有什么關(guān)系呢？(不計(jì)繩重，動滑輪重和摩擦)
（2）繩子自由端移動距離s與物體移動距離h之間有什么關(guān)系呢？
（1）拉力F的大小與吊起動滑輪的繩子段數(shù)n有關(guān)。動滑輪被幾段繩子吊起，所用的力就是物重的幾分之一。
即：F=
（2）若吊起動滑輪的繩子段數(shù)為n，則有：s=nh
【思考討論】分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小組討論
（3）若考慮動滑輪的重力，不計(jì)繩重和摩擦，上面的關(guān)系式還成立嗎？關(guān)系式應(yīng)該是什么？
F=不再成立，應(yīng)為：F=(G +G動)；
s=nh依然成立。
滑輪組的組裝小技巧：
（1）確定繩子的段數(shù)
（2）滑輪組的繞繩方法
當(dāng)承重繩子的段數(shù)n為奇數(shù)時，
繩子的固定端在動滑輪上；
當(dāng)承重繩子的段數(shù)n為偶數(shù)時，
繩子的固定端在定滑輪上；
概括為“奇動偶定”。
學(xué)以致用
1.若不計(jì)繩重和摩擦，每個滑輪重20N，則拉力和繩端移動的距離分別是多少？
F=____N F=____N F=____N F=____N
s=____m s=____m s=____m s=____m
60
20
40
30
40
30
30
40
二、輪軸和斜面
1.輪軸是由一個 和一個 組成能繞共同的軸線轉(zhuǎn)動的簡單機(jī)械。
輪軸的實(shí)質(zhì)是一個可以連續(xù)轉(zhuǎn)動的杠桿，軸的半徑相當(dāng)于阻力臂，輪的半徑相當(dāng)于動力臂，由于動力臂大于阻力臂，故使用輪軸可以 。
2.斜面是同 成一定傾斜角度的平面，也是一種簡單機(jī)械。高度相同時，斜面與平面的傾角越 ，斜面就越長，也就越 力。
輪
軸
省力
水平面
小
省
利用輪軸：
利用斜面：
船舵
螺絲刀
轆轤
盤山公路
螺絲釘
旋轉(zhuǎn)樓梯
扳手
除教材所示的例子外，你還能舉出生活和生產(chǎn)中利用輪軸和斜面的例子嗎？
學(xué)以致用
1. 如圖所示的簡單機(jī)械，屬于輪軸應(yīng)用的是（　　）
A.剪刀 B.指甲鉗 C.門把手 D.盤山公路
C
2.山區(qū)里的挑夫挑著物體上山時，行走的路線呈“S”形，目的是(　　)
A.加快上山時的速度
B.減少上山所做的功
C.減小上山移動的距離
D.減少體力損耗盡量省力
D
1.(2024·淮北杜集區(qū)期末)用如圖所示的裝置提升重為600 N的物體。不計(jì)摩擦和滑輪與繩的自重，下列說法正確的是(　　)
A.兩個滑輪均為動滑輪
B.物體勻速上升時，人對繩子的拉力為300 N
C.若人將繩子勻速拉過2 m，物體也上升2 m
D.使用該裝置不能省力，但能改變力的方向
B
2.(2023·西安蓮湖區(qū)期中)如圖，這是家用手搖晾衣架，衣服和晾衣架的總重為120 N，不計(jì)動滑輪重、繩重及摩擦。下列說法不正確的是(　　)
A.滑輪A為定滑輪，可以改變力的方向
B.滑輪B為動滑輪，可以省力
C.晾衣架靜止時，繩的拉力F為40 N
D.搖柄屬于輪軸，可以省力
C
解析　滑輪A使用時，軸的位置固定不變，
為定滑輪，作用是改變力的方向，故A正
確，不符合題意；
滑輪B使用時，軸的位置隨被拉物體一起
運(yùn)動，為動滑輪，可以省一半力，故B正
確，不符合題意；
從圖中可知n=4，若衣服和晾衣架的總重為120 N，不計(jì)動滑輪重、繩重及摩擦，靜止時繩的拉力F=G總=×120 N=30 N，故C錯誤，符合題意；
搖柄由輪和軸組成，能繞共同軸線旋轉(zhuǎn)，屬于輪軸，當(dāng)動力作用在輪上，可以省力，故D正確，不符合題意。
3.(2024·西安蓮湖區(qū)月考)如圖所示，重300 N的物體A被滑輪組拉著在水平地面上以0.1 m/s的速度勻速運(yùn)動了5 s，物體A受到地面的摩擦阻力是60 N，若不考慮繩重、滑輪重和滑輪摩擦，則繩端拉力F為　　N，拉力F的功率是　　W。
30
6
解析　從題圖可知，此滑輪組有2股繩子承擔(dān)對物體的拉力，不考慮繩的重力、滑輪重和滑輪摩擦，繩端的拉力等于對物體拉力的一半，物體勻速運(yùn)動，可知物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，即F拉=Ff=60 N；
所以繩子自由端的水平拉力為：F=F拉=×60 N=30 N；
水平拉力的功率為：P=Fv=Fnv物=30 N×2×0.1 m/s=6 W。
4.(2024·蘭州一模)將物體A、B置于如圖所示的裝置中，5 s內(nèi)物體B恰好勻速下降1 m，則物體A的速度為　　　 m/s，已知A重30 N，B重5 N，則A所受桌面的摩擦力為　　　 N。(不計(jì)繩重、滑輪重及繩子與滑輪間的摩擦)
0.1
10
解析　題圖所示裝置，左側(cè)為動滑輪，右側(cè)為定滑輪，繩子段數(shù)為2，B掛在繩子自由端，因此5 s內(nèi)物體A移動的距離為：
sA===0.5 m，
物體A的速度為：
vA===0.1 m/s；
由題圖可知n=2，不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，每段繩子上的力都相等，動滑輪受到向右的力F=2×5 N=10 N，根據(jù)力的平衡條件可得物體A所受桌面的摩擦力Ff=F=10 N。
5.(2024·西安月考)使用簡單機(jī)械給人們的生活帶來了很多便利。
(1)如圖甲所示的螺絲刀也是一種簡單機(jī)械，叫輪軸，手柄　　(選填“粗”或“細(xì)”)一些的螺絲刀用起來更省力。
(2)如圖乙所示汽車在盤山公路上行駛，螺絲釘與盤山公路的力學(xué)原理相同，坡度越　　(選填“緩”或“陡”)越省力。
粗
緩
這個問題解決了嗎？

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