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第2节 滑轮(第1课时）
第十二章 简单机械
适用人教版（2012）
学
习
目
标
导入新课
杠杆是一种常用的简单机械。除了杠杆之外，滑轮（pulley）也是一种简单机械，它在日常生活中的应用也很广泛。
使用滑轮能给我们带来哪些好处呢？
凹槽
轮
轴
周边有槽、可绕中心轴转动的轮叫滑轮
导入新课
想想议议：
如图，生活中有时我们会看到工人站在地面上，利用滑轮将建筑材料提升到楼上。这样使用滑轮有什么好处？会省力吗？请大家讨论一下。
定滑轮和动滑轮
高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮（图12.2-2 甲），它的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。
在使用时，轴不随物体一起运动（只转不动）。
物体相对于滑轮是运动的。
电动起重机吊钩上有一种滑轮（图12.2-2 乙），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，这种滑轮叫做动滑轮。
定滑轮和动滑轮
在使用时，轴随物体一起运动（既转又动）。
物体相对于滑轮是静止的。
请你说出一些生活或工作中使用定滑轮和动滑轮的实例。
下面让我们通过实验来研究定滑轮和动滑轮的特点。
定滑轮和动滑轮
定滑轮：
工地里用的起降机，家用电梯，升旗，窗帘，搬米。
动滑轮：
装修时墙外吊人，船帆，缆车，吊车，工地里用的。
定滑轮和动滑轮
实验 研究定滑轮和动滑轮的特点
1. 使用定滑轮、动滑轮是否省力（或更费力）？
2. 使用定滑轮、动滑轮是否省了距离（或需要移动更大的距离）？
3. 什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？
[实验目的]
研究定滑轮和动滑轮的特点
[提出问题]
[实验导览]
定滑轮和动滑轮
1.缓慢拉动定滑轮的自由端，记录弹簧测力计的示数、拉力的方向及绳子自由端移动的距离；
2.缓慢拉动动滑轮的自由端，记录弹簧测力计的示数、拉力的方向及绳子自由端移动的距离。
[实验器材]
定滑轮和动滑轮
[实验过程]
环节1：
缓慢拉动定滑轮的自由端，记录弹簧测力计的示数、拉力的方向及绳子自由端移动的距离；
操作①：测量物重与拉力
操作②：观察物体移动的方向与拉力的方向
操作③：测量物体移动的距离和自由端移动的距离
定滑轮和动滑轮
物重G 拉力F 物体移动方向 拉力方向 物体移动距离h 自由端移动距离s
[实验数据1]
[实验小结1]
在该实验中，我们发现：自由端拉力与物体的重力相等，因此，它不省力。物体向上移动时，拉力的方向不同，因此，它可以改变力的方向。自由端移动的距离与物体移动的距离相等，因此，它也不省距离。
定滑轮和动滑轮
考虑摩擦时，拉力F略大于物重G，但s仍等于h
环节2：
缓慢拉动动滑轮的自由端，记录弹簧测力计的示数、拉力的方向及绳子自由端移动的距离。
操作①：测量物重与拉力
操作②：观察物体移动的方向与拉力的方向
操作③：测量物体移动的距离和自由端移动的距离
物体的重力等于滑轮和钩码的总重力
[实验过程]
定滑轮和动滑轮
物重G 拉力F 物体移动方向 拉力方向 物体移动距离h 自由端移动距离s
[实验数据2]
[实验小结2]
在该实验中，我们发现：自由端拉力是物体重力的一半，因此，它可以省一半的力。当物体向上移动时，自由端的拉力也是向上，因此，它不能改变力的方向。自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，由此可见，它费距离。
定滑轮和动滑轮
不计摩擦和绳重，计动滑轮自重时，F=（G+G动），s=2h
[实验结论]
实验结果表明，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向，且费距离。
定滑轮和动滑轮
定滑轮和动滑轮
定滑轮的实质：
G
可以连续转动的等臂杠杆。
使用定滑轮时，方向改变。所用力的大小不变
F1
F2
l1
l2
O
F1
l1
如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等，且都等于轮的半径r，所以使 用定滑轮时既不省力，也不省距离
G
F1
F2
l1
l2
O
如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O，因此动力臂等于直径长度2r，阻力臂等于半径r，动力臂是阻力臂的2倍，所以理论上动滑轮能省一半的力
定滑轮和动滑轮
动滑轮的实质：
动力臂是阻力臂两倍的杠杆。
省一半的力，但要费一倍的距离
G
F1
l1
l2
O
F2
使用动滑轮时，拉力不沿竖直方向（或两侧绳子不平行）时，如图所示，可证明动力臂l1小于阻力臂l2的两倍，故F1>G，此时动滑轮将不能省一半力，甚至会更费力。
定滑轮和动滑轮
同学们共同研究滑轮的特点。
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以___ ___，他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个_______杠杆；
（2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢提升4N的重物，如图乙；
①使用动滑轮时，应沿________方向匀速提升重物，以达到最佳的省力效果；
例题1
竖直
等臂
改变力的方向
②通过观察和比较测量结果，可得初步结论：
使用动滑轮可以_______，但不能改变力的方向；用动滑轮匀速提起同一重物时（忽略绳重及摩擦），弹簧测力计的示数等于提升总重力的_______，因为此时的动滑轮相当于一个________杠杆；
③若还想继续研究用动滑轮匀速缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择同样物体与__________滑轮来进行实验对比（选填“相同”或“不同”）。
相同
省力
一半
省力
例题2
如图（a）、（b）所示，分别用力F1、F2匀速提起重为10牛的物体，若不计摩擦和滑轮重力，则力F1______ 力F2（选填“大于”“等于”或“小于”）；图______中的滑轮可以看作等臂杠杆；图（a）中物体被竖直提升过程中，其惯性______（选填“增大”“不变”或“减小”）。
不变
（a）
大于
定滑轮和动滑轮
F1=F2=F3=G,v绳=v物
1.定滑轮
G
F1
F2
F3
使用定滑轮和动滑轮的几种情况(均为匀速）：
G
F=f, v绳=v物
F
2.动滑轮
G
定滑轮和动滑轮
使用定滑轮和动滑轮的几种情况(均为匀速） ：
G
F=(G+G动），s绳=2s物,
v绳=2v物
F=f，s绳=2s物,v绳=2v物
F
F
G
G
F
F
2.动滑轮
定滑轮和动滑轮
使用定滑轮和动滑轮的几种情况(均为匀速） ：
F=2G+G动，s轮=s物,
v轮=v物
F=2f，s轮=s物,v轮=v物
动滑轮有时是费力的
如图，A物重100N，在力F的作用下，以5m/s的速度在水平面上匀速向右运动，此时弹簧秤的示数为10N，则A物体受到的摩擦力是___________N；拉力F为___________N；拉力在10s内所做的功为___________J。（忽略绳重、滑轮重和摩擦）
例题3
500
20
10

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