资源简介

(共25张PPT)
第三章 能量的转化与守恒
第4节 简单机械
浙教版 科学（初中）
九年级上
1
课堂导入
观察思考
你能想起哪些滑轮的应用？
利用滑轮，人可以轻松拉起一辆摩托车，与滑轮哪些因素有关？
互动学习
2
一、定滑轮和动滑轮
1．观察滑轮，并指出它的结构特点。
滑轮是一种周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。
使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮（fixed pulley）和动滑轮（moving pulley）两类。
定滑轮
动滑轮
定滑轮的轴固定不变，动滑轮的轴随钩码一起移动。
2．请用滑轮、细线、铁架台等设计两种方案，要求利用滑轮把钩码提升起来，在图中画出实验装置示意图。
o
o
方案一
滑轮的轴固定不动就是定滑轮。支点在轴心o处
方案二
滑轮的轴跟物体一起运动是动滑轮。支点在边缘o处。
3．利用设计的方案，组装好装置，提升钩码。
1、如图甲所示，用弹簧测力计测出钩码的重G1。
甲
乙
F1
G1
2、如图乙所示，通过定滑轮用弹簧测力计匀速向下拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F1，并与钩码的重相比较。
使用定滑轮，无论拉力方向怎么变化，弹簧秤的拉力始终与钩码重力相等即：F1 ＝F2 ＝F3 ＝G1
丙
G1
F3
F2
改变拉力的方向，如图丙所示，观察弹簧测力计的读数是否发生变化？
结论：
定滑轮特点：定滑轮不省力也不费距离，但能改变力的方向。
始终不变
丁
G2
F2
F2读数近似等于钩码和滑轮的总重的一半。
3．先用弹簧测力计测出钩码和滑轮的总重G2。如图丁所示，通过动滑轮用弹簧测力计匀速向上拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F2，并与钩码和滑轮的总重相比较。
动滑轮特点：不能改变力的方向，但能省一半的力，而且费距离。
结论：
由于摩擦力的存在，实
际所用的力要大一些。
F1
L2
L1
F2=G
你能用杠杆的平衡条件来分析论证吗？
G
定滑轮在使用时，相当于一个等臂杠杆，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。
在图乙、丁中分别作出定滑轮、动滑轮的动力臂和阻力臂，并找出动力臂和阻力臂之间的关系。分析为什么使用定滑轮不省力，而使用动滑轮可以省一半力。
因此：只使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G
所以定滑轮不省力但能改变力的方向。
F1
F2=G
O
由杠杆平衡的条件:F1L1=F2L2
即：F1L1=GL2
所以：F1 =G
因为：L1=L2
O
L1
L2
F2
F1
动滑轮在使用时，O 点为杠杆支点，滑轮的轴为阻力作用点，提升重物时，若不改变拉力的方向，则动滑轮相当于动力臂是阻力臂2 倍的省力杠杆。
由杠杆平衡的条件：F1L1=F2L2
即：F1L1=GL2
所以F1 =G/2
因为 L1=2L2
L1
L2
F2=G
F1
因此：使用动滑轮，可以省力但不能改变力的方向。
互动学习
2
二、滑轮组
定滑轮能改变力的方向，但不能省力；动滑轮能省一半力，但不能改变力的方向。
1、滑轮组：把定滑轮和动滑轮组合起来使用的装置。
那么，使用滑轮组时，拉力的大小究竟跟什么因素有关呢？　
滑轮组优点：不但可以省力，而且可以改变力的方向。
2、实验探究：滑轮组的拉力和物重的关系
(1)实验器材：定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、细绳、铁架台、钩码。
(2)实验步骤：
①用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重G。
②按如图甲所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F1。
你知道承担重物绳子股数有多少吗？
承担重物绳子即与动滑轮连接的绳子股数n=4
F1
③.按如图乙所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F2。
乙
承担重物绳子即与动滑轮连接的绳子股数n=5
F2
滑轮组的拉力和物重的关系记录表
实验 钩码和动滑轮的总重 （牛） 承重绳子股数 弹簧测力计的拉力（牛） 拉力与物重关系
甲 4.13 4 1.04
乙 4.13 5 0.83
F1=G/4
F2=G/5
实验结论：拉力F的大小与承担物体总重的绳子段数n有关。
在使用滑轮组吊重物时，若动滑轮重力和摩擦力不计，动滑轮被几股绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。
1
n
F＝
G
S=nh
杠杆、滑轮等简单机械，有的省力、有的不省力，使用它们时，有的可以少移动距离，有的却要多移动距离。在使用简单机械时，你认为省力或费力、省距离或费距离，它们之间有什么关系？
使用简单机械时，省力的就要费距离，且力是几分之一、距离就是相应的几倍；费力的就可以省距离，且力是几倍、距离就是几分之一。
［例题］缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300 牛，用它连接成如图3-49 所示的滑轮组，能否提升600 牛的重物？（已知动滑轮重20 牛，摩擦及绳的质量不计）
解：在图所示的滑轮组中，重物和动滑轮的总重G＝ 600 牛＋ 20 牛＝ 620 牛。因为总重是由2 股绳子承担，所以，所用的拉力为：
可见，拉力大于绳子所能承受的最大拉力，所以不能用来提升600 牛的重物。
答：该滑轮组不能用来提升600 牛的重物。
F=G/2＝310N
3
课堂小结
典例分析
考点一：定滑轮和动滑轮
4
【典型例题1】
重力均为1 N的A、B滑轮如图所示组装，重物G重20 N，绳端拉力为F。若不计摩擦，在匀速提起重物时，下面结论中，正确的是( 　　)
A．A、B均为定滑轮，F＝20 N
B．A、B均为动滑轮，F＝5.5 N
C．A为定滑轮、B为动滑轮，F＝10.5 N
D．A为定滑轮、B为动滑轮，F＝9.5 N
D
【迁移训练1】
小科、小明和小红进行探究定滑轮的特点的实验。
（1）这个探究活动中弹簧测力计需要测量的量是______________________________。
（2）小科、小明和小红分别利用如图甲、乙和丙所示方法对弹簧测力计进行调零。然后他们进行图丁的实验操作，则正确的实验操作是（ ）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 都可以
（3）本实验始终利用图丁的方式拉弹簧测力计，对下列实验探究方案的分析，最合理的是________。
A方案一：拉相同数量钩码，多次测量求平均值。
B方案二：拉不同数量钩码，各测一组数据。
钩码重力与弹簧测力计拉力
B
B
考点二：滑轮组
【典型例题1】
小柯用图中装置提升重为400N的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（ ）
A. 两个滑轮均为定滑轮
B. 人将绳子拉过1m，物体也上升1m
C. 物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200N
D. 使用该装置不能省力，但能改变力的方向
C
【迁移训练1】
如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以力F向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10s，使绳端匀速向下移动了1.5m，重为G物=550N的物体匀速上升了0.5m，己知每个滑轮的质量均为m轮=5kg，滑轮与轴间的摩擦可以忽略不计(g=10N/kg)。
（1）按题意画出滑轮组的绕绳。
（2）人所做功的功率多大？
（2）每个滑轮的重力G轮=m轮g=5kg×10N/kg=50N
根据绕绳情况可知，拉力F=（G物+ G轮）/3=（550N +50N）/3=200N
拉力的功率P=W/t=Fs/t=200N×1.5 m/10s=30W
（1）

展开更多......

收起↑