资源简介

10.2 滑轮及其应用
素养目标
1.认识定滑轮和动滑轮及其特点。
2.能判断滑轮组的省力情况。
3.能识别生活和生产中常见的滑轮,能根据要求组装简单的滑轮组。
◎重点:滑轮组的省力情况分析及绕制。
【预习导学】
生活中的物理
　　大吊车“呼啦啦”发动起来,大铁钩下的载重汽车竟然被吊离地面,这个在地面上轰隆隆开过的大家伙此刻像一个小玩具一样被大吊车随意吊起!
　　【问题】大吊车上那个绕着铁链且带铁钩的大铁轮子是什么 它怎么会有这么大的力气
知识点一 定滑轮
　　周边有槽、能绕轴转动的小轮,叫 。
使用时,其轴 的滑轮叫作定滑轮。
对点自测
1在举行升旗仪式时,旗手向下拉绳子,旗子就会徐徐上升,这是因为旗杆顶上有如图所示的装置,该装置是 ( )
A.定滑轮 B.动滑轮　
C.滑轮组 D.轮轴
【参考答案】
知识点一
滑轮　固定不动
对点自测
1.A
知识点二 动滑轮
如图所示,使用时,其轴 的滑轮,叫作动滑轮。
对点自测
2如图所示的装置中,图甲是 滑轮,图乙是 滑轮。
【参考答案】
知识点二
随物体一起运动
对点自测
2.定　动
知识点三 滑轮组
如图所示,像这样由 和 组合使用的装置就叫作滑轮组。
【参考答案】
知识点三
动滑轮　定滑轮
【合作探究】
任务驱动一 探究定滑轮的特点
1.按图组装定滑轮,竖直向下拉测力计,使钩码保持匀速直线上升状态,读出测力计示数F1,比较拉力与重力。改变拉力的方向,重复实验,测量拉力F2、F3的大小,比较拉力大小是否变化。
物重G/N 拉力F1/N 拉力F2/N 拉力F3/N
　　结论: 。
·学习小助手·
因为使用定滑轮时,存在摩擦,所以拉力大于物体的重力。
·导学建议·
教师借助教具逐步引导学生认识定滑轮使用时相当于绕轴转动的杠杆,然后让学生分析力和力臂。
2.定滑轮的实质是什么 请画出其杠杆示意图。
通过分析可知:定滑轮的实质相当于 杠杆,所以在使用时拉力F 被提起物体的重力G。表达式为 。
·学习小助手·
使用定滑轮既不省力也不费力,但是能改变力的方向,给我们提供方便。
【参考答案】
任务驱动一
1.使用定滑轮提升物体时,可以改变作用力的方向,但不能省力
2.
等臂　等于　F=G
任务驱动二 探究动滑轮的特点
　　1.测量动滑轮和重物的总重G,按图组装动滑轮,竖直向上拉测力计,使钩码匀速上升,读出测力计示数。改变拉力方向重复实验,测量拉力F2、F3的大小,比较拉力大小是否变化。
动滑轮和物体总重G/N 拉力F1/N 拉力F2/N 拉力F3/N
　　结论:使用动滑轮提升物体时,当拉力方向竖直向上,则拉力大小等于动滑轮和物体总重的一半。
·学习小助手·
当忽略动滑轮重、绳重和摩擦时,使用动滑轮提升物体可以省一半的力,但不能改变拉力方向。
2.动滑轮的实质是什么杠杆 请画出其动力臂和阻力臂并分析动力臂和阻力臂之间的关系。
分析结论:实质是动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆;使用时拉力等于物体和动滑轮总重的 ,表达式为 。
·学习小助手·
动滑轮在使用时省一半的力,但费距离,即绳子自由端移动的距离为物体上升高度的2倍。
·方法突破·
使用动滑轮时,可以看成是2股绳子同时竖直向上提动滑轮和物体,每股绳子的拉力为动滑轮和物体重的一半,所以拉力大小等于动滑轮和物体重的一半。
【参考答案】
任务驱动二
2.
一半　F=(G动+G)
任务驱动三 正确组装并分析滑轮组的拉力情况
1.使用动滑轮可省力,使用定滑轮可改变力的方向。给你一只动滑轮和一只定滑轮,提问:如何将它们组合起来使用 请尝试将一个定滑轮和一个动滑轮组装成滑轮组,并提升重物。
2.用图中(a)、(b)所示的滑轮组提升重物,并将实验数据记录在下面表格中。
滑轮组 物体和动滑轮总重G总/N 弹簧测力计示数F/N 物体上升高度 绳子自由端上升高度
(a)
(b)
　　分析:(a)滑轮组,拉起动滑轮和物重的绳子股数n= ,F= G总;
　　(b)滑轮组,拉起动滑轮和物重的绳子股数n= ,F= G总。
实验结论:(1)在忽略绳重和摩擦时,动滑轮被几股绳子拉起,拉力的大小就是重物和动滑轮总重的几分之一,即F= 。
(2)使用滑轮组吊起重物,在忽略动滑轮自重、绳重和摩擦时,动滑轮被几股绳子拉起,所用拉力的大小就是物重的几分之一,即F= 。
(3)滑轮组省力,但是要费距离,当绳子的股数是n时,绳子自由端移动的距离s就是物体上升高度h的n倍,即s= 。
·方法突破·
1.绳子段数的判断
靠近动滑轮上方划一道虚线,虚线下直接接触动滑轮的绳子都计入段数。
2.相同个数的定滑轮和动滑轮组成滑轮组时的两种连接方法
当自由端最终向上拉时,绳的另一端连接动滑轮挂钩,此时绳子股数为奇数n,最省力但不改变拉力方向;当自由端最终向下拉时,绳的另一端连接定滑轮挂钩,此时绳子股数为偶数n-1,不是最省力的连接方式,但可以改变拉力方向。
3.滑轮组的绕法
先确定滑轮组的省力情况,即绳子的段数n,再进行绕线。“奇动偶定”,即奇数段绳子就从动滑轮开始绕线,偶数段绳子就从定滑轮开始绕线,奇数比偶数多一股绳子。
【参考答案】
任务驱动三
1.答:略
2.3　
2　
(1)(G+G动)
(2)G
(3)nh
任务驱动四 你能解释【生活中的物理】中的问题吗
【参考答案】
任务驱动四
答:吊车吊起物体的铁轮实际上是一个动滑轮,它与伸缩臂前端的定滑轮组成一个滑轮组。因为承担重物的钢丝绳段数较多,所以滑轮组很省力,能吊起很重的物体。

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