资源简介

12.2 滑轮
素养目标
1.能说出定滑轮和动滑轮的实质、特点。
2.能设计和组装滑轮组,并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系。
3.能辨识生活中的杠杆、滑轮、斜面和轮轴,知道滑轮和轮轴的实质。
◎重点:动滑轮和定滑轮的特点。
【预习导学】
生活中的物理
如图,这是一个晾衣架的示意图,我们逆时针旋转摇柄,就可以使晾衣架的横梁上升;顺时针旋转摇柄,就可以使晾衣架的横梁下降。
图中的摇柄起什么作用呢 A、B、C、D、E、F六个小轮子又起什么作用呢
重点梳理
知识点一 定滑轮和动滑轮
1.滑轮:如图甲,结构包括轴、轮,在轮的周边有凹槽,可以绕细绳。
2.定滑轮
(1)定义:如图乙,在使用时,轴 (选填“随”或“不随”)物体一起运动的滑轮。
(2)工作特点:使用定滑轮 (选填“可以”或“不”)省力,但 (选填“可以”或“不”)改变力的方向。
(3)实质:是等臂杠杆。
3.动滑轮
(1)定义:如图丙,在使用时,轴 (选填“随”或“不随”)物体一起运动的滑轮。
(2)特点:使用动滑轮 (选填“可以”或“不”)省力,但 (选填“可以”或“不”)改变力的方向,且 (选填“省”或“费”)距离。
(3)实质:动力臂为阻力臂2倍的 杠杆。
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定滑轮和动滑轮的工作特点
F表示自由端拉力、G物表示物体重力、G动表示动滑轮重力,s表示绳子自由端移动的距离、h表示物体上升的高度,不计绳重、摩擦。
定滑轮 动滑轮
省力情况 F=G物 F=(G物+G动)
省距离情况 s=h s=2h
能否改变力的方向 能 不能
对点自测
1.如图所示,利用滑轮提升重60 N的物体,不计绳重、动滑轮重和摩擦,甲图中拉力F1=
N,乙图中拉力F2= N。
【参考答案】
知识点一
2.(1)不随
(2)不　可以
3.(1)随
(2)可以　不　费
(3)省力
对点自测
1.60　30
知识点二 滑轮组
1.概念:如图甲、乙, 滑轮和 滑轮组合在一起的装置叫滑轮组。
2.滑轮组的特点:
设与动滑轮相连的绳子段数为n,即动滑轮上有n段绳子承担物重,物体重为G物,动滑轮重为G动,绳子自由端的拉力为F,物体移动的距离为h,绳子自由端上升的距离为s。则滑轮组的工作特点:
(1)可以省力:
①不计绳重、摩擦、动滑轮重:F= 。
②不计绳重、摩擦:F= 。
(2)一定费距离:s= 。
(3)可以改变力的方向:如图甲,物体向上升,拉力把绳子自由端向下拉,滑轮组 力的方向;如图乙,物体向上升,拉力把绳子自由端向上拉,滑轮组 力的方向。(均选填“改变”或“不改变”)
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　　　　　　　n 的 确 认
　　如图,首先确定动滑轮,然后数一下与动滑轮相连的绳子有多少段,n就是多少。
对点自测
2.如图,用拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升10 cm,不计绳重与摩擦,动滑轮重200 N。则拉力F移动的距离为 cm,拉力F大小是 N。
【参考答案】
知识点二
1.定　动
2.(1)①G物
②(G物+G动)
(2)nh
(3)改变　不改变
对点自测
2.20　500
知识点三 轮轴和斜面
1.轮轴:轮轴由有共同转轴的大轮和小轮组成,通常把大轮叫 ,小轮叫 。如上图甲、乙。
2.斜面:斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面,丙、丁的实质都可以看作斜面,斜面是省力机械。
对点自测
3.如图,在使用过程中的方向盘相当于 ,山坡相当于 。(均选填“轮轴”或“斜面”)
【参考答案】
知识点三
1.轮　轴
对点自测
3.轮轴　斜面
【合作探究】
任务驱动一 研究定滑轮和动滑轮的特点
【实验目的】探究使用定滑轮和动滑轮时,能否省力、能否省距离、能否改变力的方向
【实验装置】
甲　　　 　乙　　　 　丙
【实验步骤】
(1)如甲图,用测力计测出钩码的重力。
(2)如乙图,用测力计沿 方向 拉动物体,观察拉力运动的方向和物体移动方向的关系、读出测力计的读数、测量出物体移动的距离和绳子自由端移动的距离。
(3)如丙图,用测力计沿 方向 拉动物体,观察拉力运动的方向和物体移动方向的关系、读出测力计的读数、测量出物体移动的距离和绳子自由端移动的距离。
钩码 重力 G/N 钩码移 动的距离 h/m 拉力大 小F/N 测力计 移动的距 离s/m 钩码 移动 方向 拉力 方向
定滑轮 1 0.05 1 0.05 向上 向下
动滑轮 1 0.05 0.5 0.1 向上 向上
　　【数据分析】
(1)定滑轮
①钩码重1 N,拉力大小为1 N,说明定滑轮 (选填“可以”或“不”)省力;
②钩码移动距离0.05 m,测力计移动距离0.05 m,说明定滑轮 (选填“省距离”、“费距离”或“既不省距离也不费距离”)。
③钩码向上移动,拉力向下,说明定滑轮 ;
(2)动滑轮
①钩码重1 N,拉力大小为0.5 N,说明动滑轮 (选填“可以”或“不”)省力;
②钩码移动距离0.05 m,测力计移动距离0.1 m,说明动滑轮 (选填“省距离”、“费距离”或“不省距离不费距离”)。
③钩码向上移动,拉力向上,说明动滑轮 。
【实验结论】
(1)定滑轮:使用定滑轮 (选填“可以”或“不”)省力,但 (选填“可以”或“不”)改变力的方向。
(2)动滑轮:使用动滑轮 (选填“可以”或“不”)省力,但 (选填“可以”或“不”)改变力的方向。
【参考答案】
驱动一
【实验步骤】
(2)竖直　匀速
(3)竖直　匀速
【数据分析】
(1)①不
②不省距离也不费距离
③可以改变力的方向
(2)①可以
②费距离
③不可以改变力的方向
【实验结论】
(1)不　可以
(2)可以　不任务驱动二 通过平衡力思想,推导滑轮组中力的关系
【平衡力思想】如果一个物体在多个力的作用下处于静止或匀速直线运动状态,那么物体受到的几个力是平衡力。
【推导过程】如图,把动滑轮和物体当作一个整体,在拉力F作用下匀速上升,不计绳重和摩擦。
(1)整体受到 股绳子向上的拉力,每个拉力都为F,则受到向上的拉力和为 ;
(2)整体受到向下的力包括 、 ;
(3)整体匀速上升,所以受到向上的力等于向下的力,列等式为 = 。推导得出自由端拉力大小为F= ;
(4)若滑轮组有n段绳子与动滑轮相连,则自由端拉力为F= 。
【补充】s=nh的推导
物体上升h,与动滑轮相连的每段绳子缩短 ,n段绳子缩短 ,缩短的绳子,都通过自由端拉动实现,所以绳子自由端移动距离s= 。
【参考答案】
驱动二
(1)3　3F
(2)动滑轮的重力　物体的重力
(3)3F　G物+G动　(G物+G动)
(4)(G物+G动)
【补充】h　nh　nh

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