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第十二章 简单机械
八年级下册 人教版
第3节 滑轮
1. 有时我们会看到工人站在地面上，利用滑轮将重物提升到楼上。这样使用滑轮有什么好处？会省力吗？
导入新课
第3节 滑轮
导入新课
第3节 滑轮
2. 请同学们欣赏一幅漫画
胖子与瘦子在提米的过程中，使用了什么工具，为什么会出现这种情况？
啊？你怎么上来了？
请您帮忙抓住，我到楼上接袋子。
好的
不行了!
1. 识别定滑轮和动滑轮，认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。
2. 经历分析定滑轮、动滑轮、滑轮组工作特点的过程，进一步掌握运用观察、对比研究问题的方法。
3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况研究施加的拉力大小和物重的关系。
4. 了解滑轮在生活生产中的应用，认识滑轮的使用对社会发展的作用，并具有利用简单机械改善工作条件的意识。
学习目标
第3节 滑轮
1. 定滑轮和动滑轮
2. 滑轮组
3. 轮轴和斜面
4. 课堂总结
5. 练习与应用
6. 提升训练
学习内容
第3节 滑轮
定滑轮和动滑轮
一
第3节 滑轮
1. 滑轮
（1）滑轮：它的主要部分是一个能绕轴自由转动、周边有槽的轮子。
轴
轮
槽
请你观察滑轮的结构：
定滑轮和动滑轮
一
想一想：下面两个滑轮在使用上有什么不同呢
国旗上升时，旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这种滑轮叫作定滑轮。
（2）滑轮的分类
它的轴可以随被吊物体一起运动，当电动机转动并收绳子时，物体和滑轮就被提起，这种滑轮叫作动滑轮。
定滑轮
动滑轮
定滑轮和动滑轮
一
定滑轮和动滑轮
一
①定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮，叫作定滑轮。
②动滑轮：使用时，轴随物体一起运动的滑轮叫作动滑轮。
2. 定滑轮
（1）实验：探究定滑轮的特点
提出问题
（1）使用定滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用定滑轮是否省距离（或费距离）？
（3）什么情况下使用定滑轮
设计实验
分别使同一物体在不使用定滑轮、使用定滑轮时匀速运动，记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。然后由数据分析得出结论。
G
拉力F
定滑轮和动滑轮
一
G
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h物、拉力移动的距离s绳及拉力的方向。
进行实验
h物
F
s绳
定滑轮和动滑轮
一
F1
F2
F3
③改变拉力的方向：分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、 F3的大小。把实验数据记入表格中。
④改变钩码的重力，重复上述实验。
定滑轮和动滑轮
一
①拉力与重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。
②定滑轮可以改变拉力的方向。
③拉力（绳末端）移动距离与钩码上升的高度相等：s绳=h物。
钩码重 G/N 钩码移动 方向 钩码移动 距离h/m 拉力 F/N 拉力 方向 拉力移动
距离s/m
1.5 竖直向上 0.3 1.5 竖直向下 0.3
1.5 竖直向上 0.3 1.5 斜向下 0.3
1.0 竖直向上 0.4 1.0 竖直向下 0.4
分析论证
定滑轮和动滑轮
一
F1
F2
F3
使用定滑轮不省力；不省距离，可以改变力的方向。
实验结论
可以改变力的方向是指：拉力的方向与物体运动方向相反（或不同）。
物体运
动方向
拉力方向
定滑轮和动滑轮
一
（2）从杠杆的角度研究定滑轮的特点
分析：定滑轮相当于如图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆AB组成。定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r，它实质上是一个能够连续转动的等臂杠杆，所以，F1=F2，即使用定滑轮不省力。
F1l1=F2l2
l1=l2=r
F1=F2
定滑轮和动滑轮
一
（3）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
分析：如图所示，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G，即使用定滑轮不省力。
物体向上运动，用力的方向是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。
F
G
结论：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向.
定滑轮和动滑轮
一
演示实验——《探究定滑轮的特点》
定滑轮和动滑轮
一
②如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是　　　　　 。
③旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮　　 　 　 的特点。
【例题1】研究定滑轮的特点:
①在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是________和______ 。
拉力
重力
F1=F2=F3
可改变力的方向
定滑轮和动滑轮
一
①用如图甲所示装置研究定滑轮的特点，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力.
②图乙是一个定滑轮，使用定滑轮不省力，所以F1=F2=F3.
③定滑轮可以改变力的方向，能够方便我们升降国旗。
定滑轮和动滑轮
一
3. 动滑轮
（1）实验：探究动滑轮的特点
提出问题
（1）使用动滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用动滑轮是否省距离（或费距离）？
（3）什么情况下使用动滑轮
设计实验
分别使同一物体在不使用滑轮、使用动滑轮时匀速运动，记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。然后由数据分析得出结论。
定滑轮和动滑轮
一
进行实验
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
②使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。
③将测量结果填入表格。改变钩码的个数，重复上述实验过程。
F
h
s
G
定滑轮和动滑轮
一
①拉力与重力的关系：F＜G，即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的重力及摩擦力时，则拉力：F=G/2。
②动滑轮不能改变拉力的方向。
③拉力（绳末端）移动距离与钩码上升高度的关系：s绳=2h物。
物重 G/N 物体移动 方向 物体移动 距离h/m 拉力 F/N 拉力 方向 拉力移动
距离s/m
2.0 竖直向上 0.3 1.1 竖直向上 0.6
2.0 竖直向上 0.3 1.2 竖直向上 0.6
1.0 竖直向上 0.2 0.6 竖直向上 0.4
分析论证
定滑轮和动滑轮
一
使用动滑轮可以省力， 但不能改变力的方向，而且费距离。
拉力（绳末端）移动的距离s是物体上升高度h的2倍：
s拉=2h物
实验结论
定滑轮和动滑轮
一
（2）从杠杆的角度研究动滑轮的特点
分析：动滑轮相当于由图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆组成，定滑轮O点为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，它实质上可以看成是能够连续转动的动力臂是阻力臂2倍的杠杆。所以在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。
定滑轮和动滑轮
一
（3）用平衡力的知识研究动滑轮的特点
F
F
G
G动
同一根绳上的两个拉力相等
定滑轮和动滑轮
一
演示实验——《探究动滑轮的特点》
定滑轮和动滑轮
一
滑轮 定 义 实 质 特 点
定滑轮
动滑轮
滑轮轴
固定不动
等臂杠杆
不省力，能改
变力的方向
滑轮和重物
一起移动
动力臂是阻力臂
二倍的杠杆
能省力，不能
改变力的方向
4. 定滑轮和动滑轮的区别
定滑轮和动滑轮
一
【例题2】如图，甲、乙两人将同一物体拉到相同高度，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两人用力一样大
B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离
C．乙用力比甲小
D．甲乙使绳索移动的距离相等
C
AC．甲是定滑轮，乙是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则甲的拉力等于物体重力，乙的拉力等于物体重力的1/2，所以乙用力比甲小，故A错误，C正确；
BD．将同一物体拉到相同高度，甲使绳索移动距离等于物体上升的高度，乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍，所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离，故BD错误。故选C。
定滑轮和动滑轮
一
滑 轮 组
二
第3节 滑轮
滑轮组
二
1. 滑轮组
（1）滑轮组
把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。
想一想：
我们知道，定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。
能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？
滑轮组能否既省力，又能改变力的方向？
（2）两种简单的滑轮组
想一想：由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，有几种组合？
组合一
组合二
滑轮组
二
想一想：如图甲、乙所示的两个滑轮组，这两个滑轮组有什么不同？
①绳端的固定点不同：
甲固定在定滑轮的轴上，乙固定在动滑轮的轴上。
②拉力的方向不同：
甲通过定滑轮向下，乙通过动滑轮向上。
滑轮组
二
2. 滑轮组的特点
想一想：
用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F各是多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
滑轮组
二
（1）理论分析甲滑轮组的特点
②
G
①
结论
滑轮组
二
（2）理论分析乙滑轮组的特点
结论
F1
F2
G
①
③
②
滑轮组
二
想一想：
利用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，可以怎样绕绳子？有几种组装方法？所用拉力F各是多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
（3）两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组
定滑轮
动滑轮
组合一
组合二
滑轮组
二
①有两种组合：如甲、乙所示。
图甲、乙是利用两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，它们有什么不同？
绳端的起点（固定点）不同：甲固定在定滑轮的钩上；乙固定在动滑轮的钩上。
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。
滑轮组
二
甲
乙
F
F
F
乙
4是动滑轮上绳子的段数
F
甲
G
G
②分析两个滑轮组的特点（不计动滑轮重和摩擦）
5是动滑轮上绳子的段数
滑轮组
二
注意：n是连接动滑轮的绳子段数。
（4）确定承担物重绳子段数n的方法（“分离法”）
n=4
甲
乙
n=5
滑轮组
二
3. 滑轮组的组装
滑轮组
二
（2）绕绳方式的判断——“奇动偶定”
当承重的绳子段数n为偶数时，绳的起始端系在定滑轮的挂钩上；当n为奇数时，绳的起始端系在动滑轮的挂钩上。
这一原则可概括为“奇拴动，偶拴定”。简称“奇动偶定”。
n=2
n=3
n=3
n=4
n=4
n=5
滑轮组
二
n=5
滑轮组
二
【例题3】通过如图所示的滑轮组，用向下的300N的拉力将重为900N的物体匀速提升到高处（绳、滑轮的自重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳子的绕法。
用300N向下的拉力将重为900N的物体匀速提升，绳、滑轮的自重及摩擦不计，此滑轮组承担物重的绳子的段数为n=G/F=900N/300N=3
根据偶定奇动，用力方向向下，如图所示.
滑轮组
二
【例题4】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　）
所以选A.
A
滑轮组
二
【例题5】一名重为600 N的建筑工人想把建筑材料提升至楼顶。请你利用三个滑轮帮他组装一个滑轮组，使站在地面上的他每次能够提升尽可能多的建筑材料，已知每个滑轮的重均为20 N，绳子能够承受足够大的拉力。画出你设计的滑轮组，并求出他每次最多能够提起的建筑材料的重力。
滑轮组
二
轮轴和斜面
三
第3节 滑轮
轮轴和斜面
三
1. 轮轴
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面等。
（1）轮轴
它们由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。
通常把大轮叫作轮，小轮叫作轴。
轮
动力
阻力
轴
（2）轮轴的特点
轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。如图，轮轴作为杠杆的支点在轴心O，轮半径R是动力臂，轴半径r是阻力臂。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2 得 F1R=F2r，因为R>r 所以 F1即动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
轮轴和斜面
三
轮轴和斜面
三
（3）一些轮轴
生活中的门把手、汽车方向盘、水龙头开关、自行车脚踏板和扳手等都是轮轴。
各种轮轴
2. 斜面
（1）斜面：斜面是与水平面成一定角度的的平面。例如，盘山公路、楼梯等都是斜面。
盘山路也是斜面
使用斜面推动物体
轮轴和斜面
三
（2）斜面的特点
如图所示：把重力为G的物体，沿着长为l、高为h的斜面，用大小为F的力拉上去的过程中：
轮轴和斜面
三
G
【例题6】图甲中的辘轳是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。提水时，辘轳可视为______杠杆，支点是图乙中的_____点；图丙是某种水龙头开关，为了更省力，应选用开关___（选填①/②）。
①
省力
B
轮轴和斜面
三
辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，动力臂大于阻力臂，可以省力，属于省力杠杆；支点是绕着转动的固定点，即B点。
水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图中的①可以更省力。
轮轴和斜面
三
四
课 堂 总 结
第3节 滑轮
课堂总结（1）
四
定义：轴固定不动的滑轮，实质是等臂杠杆.
特点：不省力，但可以改变力的方向.
定义：轴随物体一起运动的滑轮.
实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆.
特点：省力，但不能改变力的方向.
定义：定滑轮和动滑轮组合在一起.
特点：既可以省力又可以改变力的方向.
省力：F＝（G动+G轮）/n. 费距离：s=nh
组成：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成.
特点：能省力：F1R=F2r
应用：自行车脚踏板、汽车方向盘、门把手等.
特点：能省力：Fl=Gh.
应用：盘山公路、螺丝钉的螺纹等.
滑轮组
定滑轮
斜面
动滑轮
轮轴
课堂总结（2）
四
五
练习与应用
第3节 滑轮
练习与应用
五
用一个定滑轮提，不能省力，需要用1000N的力；
用一个动滑轮提，不计摩擦、滑轮的自重和绳重，可以省一半的力，所以需要用500N的力。
1. 一个物体重1000N，如果用一个定滑轮提起它，需要用多大的力 如果用一个动滑轮提起它，不计摩擦、滑轮的自重和绳重，又要用多大的力？
练习与应用
五
2. 在建筑工地上，工人师傅有时需要站在地面上通过滑轮组提升重物，请在图甲中画出绳子的绕法。工人师傅有时需要站在楼顶通过滑轮组提升重物，请在图乙中画出绳子的绕法。哪种情况下更省力？
练习与应用
五
图乙更省力。
甲所示的滑轮组，动滑轮上绳子段数为2，所以绳子的拉力F为：
F1=G/2.
乙所示的滑轮组，动滑轮上绳子段数为3，所以绳子的拉力F为：
F2=G/3.
练习与应用
五
3. 利用如图所示的滑轮组提起一个重600N的物体，不计摩擦、滑轮的自重和绳重，各需要多大的力？如果要把物体提高1m，绳子的自由端各要移动多少m？
不计滑轮自重、绳重及摩擦，图甲中人站在地面上提起重物，为2段绳子提升动滑轮，图乙中人站在楼顶提升重物，为3段绳提升动滑轮。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
把物体提高1 m，甲、乙绳子的自由端各要移动2m、3m。
练习与应用
五
自行车手闸、车把、脚踏板与轮盘、车铃扳手、后轴上的齿轮和后轮等都是简单机械。
其中，手闸、车把、脚踏板与轮盘都是省力机械，起到省力的作用；而车铃扳手、后轴上的齿轮和后轮是费力机械，可以起到省距离的作用。
4. 仔细观察自行车，看看它上面有几种简单机械，分别说明它们各起到了什么作用。
六
提 升 训 练
第3节 滑轮
提升训练
六
1．在图中用线代表绳子，将三个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起，且绕线符合图中要求。
提升训练
六
由图可知，物体上升的高度为0.5m，绳子自由端通过的距离为1.5m，绳子自由端通过的距离为物体上升高度的3倍，则有三段绳子拉着动滑轮。
先把绳子固定在动滑轮的上面的挂钩上，然后依次连接下面的定滑轮、动滑轮、最上面的定滑轮，连接到人的手上，如图所示。
提升训练
六
2. 用如图所示的滑轮将重3 N的物体匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 N
C. 绳子向上移动的距离为10 cm
D. 绳子向上移动的距离为5 cm
B
所以选B.
提升训练
六
3. 如图甲，方向盘相当于一个轮轴，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝_____N．如图乙，门锁的把手相当于一个______（选填“省力”或“费力”）轮轴。
200
省力
提升训练
六
4. 如图，用20N的拉力向上拉动绳子，使重为50N的物体5s内匀速升高5m（不计绳重和摩擦）。则下列说法不正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为15 m
B. 动滑轮重为10 N
C. 物体上升的速度为1 m/s
D. 绳子自由端拉动的速度为6m/s
A. 由图知n=3，绳子自由端移动距离: s=3h=3×5m=15m，故A正确；
B. 不计绳重和摩擦，拉力F= (G+G动)/3，则动滑轮的重力:
G动=3F-G=3×20 N-50 N=10 N，故B正确；
CD. 物体上升的速度：v物=h/t=5m/5s=1m/s，绳子自由端拉动的速度:
v=3v物=3×1 m/s=3 m/s，故C正确、D错误。
D
所以选D.
提升训练
六
5. 如图所示，在绳子自由端拉力F作用下重为20N的物体沿水平面以0.01 m/s的速度匀速行驶20s，受到的摩擦力为30N。拉力F=
　　N，绳子自由端拉动的速度是　　 m/s。(忽略绳子和滑轮的重力及轮与轴、绳子与滑轮间的摩擦)
温馨提示：水平使用动滑轮或滑轮组时，与它发生作用的力不是重力而是摩擦力.
10
0.03
提升训练
六
6. 工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）钢绳自由端移动的距离；
（3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。
提升训练
六
下 课
Thanks!
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