资源简介

(共66张PPT)
简单机械
2-1
滑轮
--定滑轮和动滑轮
2-1
2-1
2-1
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
1.滑轮∶
边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
常见滑轮∶
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
2.定滑轮和动滑轮∶
种类 定滑轮 动滑轮
定义 工作时轴固定不动的滑轮 工作时轴随被拉动物体
一起运动的滑轮
图示
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
3.定滑轮的特点 ∶
（1）特点：使用定滑轮不省力（F=G），也不省距离（s=h），但能改变施力的方向。
如图所示，我们要想让重物上升，应该对重物施加一个向上的力，但是通过定滑轮却可以向下用力。
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
3.定滑轮的特点 ∶
（2）实质：定滑轮是一个等臂杠杆。如图所示，定滑轮的轴相当于支点 O，作用于绳端的拉力为动力F1，重物对绳子的拉力为阻力F2，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径, 即l1=l2=r, 根
据杠杆平衡条件可知, F1=F2, 即
F=G, 所以使用定滑轮不省力。
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
定滑轮的施力方向不影响力的大小
如图所示，利用定滑轮拉起一个重为G的物体，
改变拉力的方向，作出每次的阻力臂和动力臂，
由图可知每次阻力和阻力臂的乘积均为 Gl2，其中l2 = R(R为滑轮半径);根据几何知识可知, 三次的动力臂l1=l1'=l1"=R, 根据杠杆的平衡条件可得F1 = F1'=F1"= G,
因此定滑轮的施力方向不影响
力的大小。
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
4.动滑轮的特点 ∶
（1）特点：使用单个动滑轮最多可以省一半力（F=1/2G），但费距离（s = 2h），
且不能改变施力的方向。
如图所示，我们要想让重物上升，应
该对重物施加一个向上的力，通过动
滑轮也要向上用力, 但能省一半的力。
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
4.动滑轮的特点 ∶
（2）实质：动滑轮是一个动力臂等
于阻力臂二倍的省力杠杆. 如图所示，
作用于绳端的拉力为动力F1，重物对绳子的拉力为阻力F2，动滑轮上升时绕着滑轮的边缘 O点转动，O点相当于动滑轮的支点，动力臂等于滑轮的直径d，阻力臂等于滑轮的半径r，即l1=2l2，根据杠杆平衡条件可知，F1=1/2F2，即F=1/2G，所以使用动滑轮可以省一半的力。
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
动滑轮的施力方向影响拉力的大小
如图所示, 利用动滑轮拉起一个重为G的物体, 改变
拉力的方向, 作出每次的动力臂和阻力臂, 由图可知
每次阻力和阻力臂的乘积均为GR, R为滑轮半径;根据几何知识可知, 三次的动力臂l1＞l2＞l3, 根据杠杆的平衡条件
可得 F1＜F2＜F3, 其中l1 = 2R, F1 =1/2G。故使用动
滑轮时, 施力方向影响拉力的大小, 只有竖直向上
拉时, 拉力才等于物重的二分之一。
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
5.定滑轮和动滑轮的比较 ∶
滑轮名称 定滑轮 动滑轮
实质 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆
特点 不省力、不省距离，但可以改变力的方向 省力、费距离，
不能改变力的方向
拉力与物重的关系（不计绳重和摩擦） F=G F=1/2G
（不计动滑轮重）
拉力通过的距离与物体升高的高度 s=h s=2h
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
典例分析
【典例1】图所示为学校升旗时的情景，关于旗杆顶端的的滑轮A，下列说法中正确的是（　　）
A．滑轮A是动滑轮
B．滑轮A是定滑轮
C．使用滑轮A可以省力
D．使用滑轮A不能改变力的方向
B
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
典例分析
【典例2】用定滑轮匀速吊起重物，先后用F1、F2、F3沿图中所示的方向拉绳子，则（　　）
A．F1>F2>F3
B．F1＜F2＜F3
C．F3＜F1＜F2
D．F1=F2=F3
D
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
典例分析
【典例3】小可用如图所示的滑轮匀速提起一水桶，所用的滑轮是 _____（选填“定”或“动”）滑轮，它的作用是_____________________。
动
可以省一半的力
PART 2-1 定滑轮和动滑轮
典例分析
【典例4】如图所示，用滑轮拉着一重为100N的物体向上做匀速直线运动，该滑轮为 ___________（选填“动”或“定”）滑轮，如不计滑轮重及摩擦，则竖直向上施加的拉力F是 ___________N。
动
50
2-2
滑轮
--滑轮组
2-2
2-2
2-2
PART 2-2 滑轮组
1.滑轮组∶
把定滑轮与动滑轮组合在一起，构成滑轮组。滑轮组既可以省力，又可以改变施力的方向，如图所示。
PART 2-2 滑轮组
2.滑轮组的特点∶
用滑轮组吊起重物时, 若
承担物重的绳子为n段,
则绳端施加的力就是物
重的1/n(忽略动滑轮重、
绳重和摩擦), 绳子自由端移动的距离为重物上升高度的n倍, 如图所示。因此对滑轮组有F=1/n·G，n绳=nh物。
PART 2-2 滑轮组
3.滑轮组承担物重绳子段数 n 的确定∶
有几段绳与动滑轮直接相连, 承担物重的绳子段数n就是几。我们在动、定滑轮之间画一条
线, 将它们分开, 只算在动滑轮
上的绳子的段数。如图所示，
此时甲, 乙, 丙, 丁滑轮组承担
物重的绳子段数分别为3, 4, 5,
2。(忽略动滑轮重, 绳重及摩擦）
PART 2-2 滑轮组
滑轮组省力但是费距离。若承担物重的绳子段数为n，绳子自由端与重物的移动距离和速度的关系为
S绳=nh物、v绳=nv物，绳端的拉力
.
PART 2-2 滑轮组
动滑轮重不能忽略时拉力的确定
若不计绳重和摩擦, 但动滑轮重不能忽略，
此时n段绳子不仅要承担物重, 还要承担
动滑轮的重力，提起重物所用的拉力就等于重物的重力和动滑轮重力之和的n分之一，即 。
PART 2-2 滑轮组
典例分析
【典例5】如图所示，这是家用手摇晾衣架，A滑轮的作用是______________；若衣服和晾衣架的总重为120N，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F＝______N。
改变力的方向
30
PART 2-2 滑轮组
典例分析
【典例6】画出提升重物
时最省力的绕绳方法。
2-3
滑轮
--轮轴和斜面
2-3
2-3
2-3
PART 2-3 轮轴和斜面
1.轮轴∶
（1）概念：轮轴由有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴，例如汽车方向盘、门把手、辘铲等。
PART 2-3 轮轴和斜面
1.轮轴∶
（2）实质：轮轴相当于一个杠杆。如图所示，轮和轴的中心是支点 O，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径 OA（R）就是杠杆的动力臂l1，轴半径 OB（r）就是杠杆的阻力臂l2。
PART 2-3 轮轴和斜面
1.轮轴∶
（3）特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2。使用轮轴可以省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物所通过的距离。
PART 2-3 轮轴和斜面
1.轮轴∶
（4）轮轴的公式：由杠杆平衡条件可得F1R = F2r，也可写成 。即轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一。
PART 2-3 轮轴和斜面
轮轴一定是省力机械吗？
根据轮轴的特点, 当把动力加在轴上, 阻力加在轮上时, 动力臂小于阻力臂, 此时的轮轴相当于一个费力杠杆, 使用时费力, 但省距离。因此轮轴省力还是费力, 关键看阻力和动力加在轮轴上的位置。
PART 2-3 轮轴和斜面
2.斜面∶
（1）认识斜面
斜面是一种简单机械，利用斜而提升重物时可以省力，但是费距离。生活中常见的斜面如下图所示。
用倾斜木板运重物
盘山公路
螺丝钉螺纹
PART 2-3 轮轴和斜面
2.斜面∶
（2）斜面的特点
如图所示，用F表示拉力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。若斜面光滑（不计摩擦阻力），则有 Fs = Gh。在提升的高度相同时，斜面倾角越小, 斜面越长,
越省力，但越费距离。
PART 2-3 轮轴和斜面
典例分析
【典例7】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
PART 2-3 轮轴和斜面
典例分析
【典例8】图1所示环卫工人使用的扫帚可以省_________。图2是一风景
区的盘山公路, 盘山公路
相当于简单机械中的
_________，使用它_________
（选填“可以”或“不可以”）省功。
距离
斜面
不可以
PART 2-3 轮轴和斜面
典例分析
【典例9】如图所示，斜面长4m，高1m，工人用300N沿斜面方向的力将重为600N的箱子从斜面底端匀速推到车上。下列说法正确的是（　　）
A．使用斜面可以省功
B．只改变斜面的倾斜角度，
斜面的机械效率不变
C．斜面的机械效率为40%
D．箱子受到的摩擦力为150N
D
2-4
滑轮
--实验探究
2-4
2-4
2-4
PART 2-4 实验探究
探究定滑轮的特点：
实验目的：探究定滑轮是否省力，能否改变施力的方向，拉力移动的距离和重物升高高度的关系
PART 2-4 实验探究
探究定滑轮的特点
实验操作
1.如图甲所示，把钩码挂在弹簧测力计下，记下钩码的重力G;
2.如图乙所示, 通过定滑轮用弹簧测力计拉同样的钩码, 竖直向下匀速拉动弹簧测力计, 使钩码匀速上升, 读出弹簧测力计的示数F, 用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s, 记录在表格中;
3.改变钩码的个数, 多做几次实验,并把实验数据记录在表格中
注意事项：利用弹簧测力计拉钩码时，要使弹簧测力计匀速运动
PART 2-4 实验探究
探究定滑轮的特点：
实验
记录表格
实验序号 钩码重G/N 拉力F/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端移动的距离s/cm 钩码移动方向 拉力方向
1 1 1 10 10 向上 向下
2 2 2 15 15 向上 向下
3 3 3 20 20 向上 向下
实验分析：使用定滑轮提升钩码时所用的拉力与钩码重力相等，绳子自由端移动的距离与钩码升高的高度相等，拉力的方向与钩码移动的方向相反
实验结论：
使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变施力的方向
PART 2-4 实验探究
探究动滑轮的特点：
实验目的：探究动滑轮是否省力，能否改变施力的方向，拉力移动的距离和重物升高高度的关系
PART 2-4 实验探究
探究动滑轮的特点：
实验操作
1.如图甲所示，把钩码挂在弹簧测力计下，记下钩码的重力G;
2.如图乙所示，通过动滑轮用弹簧测力计拉同样的钩码，竖直向上匀速拉动弹簧测力计, 使钩码匀速上升, 读出弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s，记录在表格中;
3.改变钩码的个数，多做几次实验，并把实验数据记录在表格中
注意事项：利用弹簧测力计拉钩码时，要使弹簧测力计匀速且竖直向上运动
PART 2-4 实验探究
探究定滑轮的特点：
实验
记录表格
实验分析：使用动滑轮提升钩码时所用的拉力小于钩码重力，且近似等于钩码重力的一半，绳子自由端移动的距离等于钩码升高高度的2倍，拉力的方向与钩码移动的方向相同
实验结论：
使用动滑轮可以省力，但不能改变施力的方向，且费距离
实验序号 钩码重G/N 拉力F/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端移动的距离s/cm 钩码移动方向 拉力方向
1 1 0.6 5 10 向上 向下
2 2 1.1 10 20 向上 向下
3 3 1.6 15 30 向上 向下
PART 2-4 实验探究
动滑轮上拉力大于物重一半的原因
实验中测得动滑轮上的拉力略大于物重的一半，这是因为动滑轮的重不可忽略，另外，绳子与滑轮间、轮与轴之间存在摩擦力(若无特殊说明, 一般可忽略不计)，因此实际情况是拉力 。
PART 2-4 实验探究
典例分析
【典例1】同学们共同研究滑轮的特点：
（1）在探究定滑轮时, 小明照图甲操作, 觉得读数
不方便, 于是把测力计倒过来, 即测力计吊环系在
拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会_______
(“变大”、“变小”或“不变”), 其理由是____________________; 他们研究定滑轮特点时,做的实验如图乙所示, 据此可证明: 使用定滑轮不省力, 但可以改变____________；
（2）在探究动滑轮时, 照图丙操作测绳端拉力时, 应尽
量竖直向上______拉动弹簧测力计，且在_______(选填
“静止”或“拉动”)时读数；记录数据如下表, 分析数据发
现, 测力计的示数F大于物重G的一半, 与课本结论存在差异, 其原因是__________。请给出一条减小此差异的建议_____________________________________。
变小
次数 物重G/N 测力计的示数F/N
1 1.00 0.65
2 1.50 0.90
3 2.00 1.15
测力计的重力有影响
力的方向
匀速
拉动
动滑轮本身有重力
将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力中
PART 2-4 实验探究
[典例2] 为了探究动滑轮的使用特点, 某小组同学用如图所示的装置进行实验,
每次用测力计匀速提升钩码。(滑轮摩擦力不计)钩码重力为G, 拉力为F, 钩码
移动的距离为L, 绳子自由端移动的距离为s。实验数据记录在表格中。为了进
一步研究, 他们计算了每次实验中物体所受重力的变化量△G与对应拉力的变
化量△F，记录在表格的最后两列中。
（1）分析比较表中第二列与第三列中的数据及图中相关条件可得出动滑轮的使用特点：使用动滑轮匀速提升物体时, ________________________；
（2）分析比较表中第四列与第五列中的数据及相关条
件，可得出初步结论：使用动滑轮匀速提升物体时，
______________________________________________；
（3）由表中数据可计算出滑轮自身重力为______牛；
（4）分析比较表中最后两列的数据可得出初步结论：______________________________；
（5）为了得到普遍的物理规律，小组同学还将选用__________________继续进行实验。
物重越大，拉力越大
实验序号 G (牛) F (牛) L (米) s (米) △G (牛) △F (牛)
1 1 0.7 0.05 0.1 0 0
2 2 1.2 0.1 0.2 1 0.5
3 3 1.7 0.05 0.1 2 1.0
4 4 2.2 0.2 0.4 3 1.5
绳子自由端通过的距离为物体上升距离的2倍
0.4
增加的物重为增加的拉力的2倍
不同重力的滑轮
PART 2-4 实验探究
易错分析：认为动滑轮一定省一半的力
【典例1】如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为70N的物体，不计绳重和摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（　　）
A．30N B．35N
C．40N D．45N
D
PART 2-4 实验探究
能力提升1：滑轮组的设计方法
（1）确定承担物重的绳子段数n：将已知量代入
计算，若结果为整数，则n直接取该整数，若结果除不尽，则需"逢余进一"取整数。
（2）确定动滑轮个数：
①当n为偶数时，动滑轮的个数是 ，
②当n 为奇数时，动滑轮的个数是 。
PART 2-4 实验探究
能力提升1：滑轮组的设计方法
（3）确定定滑轮的个数∶
①在不改变施力的方向时，共需n-1个滑轮。n 为奇数时，定、动滑轮各一半;n 为偶数时，定滑轮比动滑轮少一个。
②若需要改变施力的方向，共需n个滑轮。n 为奇数时，定滑轮比动滑轮多一个;n 为偶数时，定、动滑轮各一半。
PART 2-4 实验探究
能力提升1：滑轮组的设计方法
（4）组装滑轮组：
确定绳子的起始点的方法为"奇动偶定"。即当n为奇数时，绳子的起始点从动滑轮开始;当 n为偶数时，绳子的起始点从定滑轮开始。注意按画螺旋线的方法绕线。
PART 2-4 实验探究
能力提升1：滑轮组的设计方法
【典例1】用如图所示的滑轮组提升重物，已知物重为250N，每只动滑轮重15N，绳重及摩擦不计，
（1）给你一根能承受60N拉力的绳子，画出滑轮组的绳子绕法？
（2）匀速提升重物时，绳端的拉力是多大？_______________
56N
PART 2-4 实验探究
能力提升2：滑轮组中的速度关系
绳子自由端移动的速度v与物体移动的速度v物的关系是∶v = nv物。
公式的推导：当滑轮组在拉力 F的作用下匀速运动时，拉力 F的作用时间与物体运动的时间是相同的，根据s = n·h物得，vt=nv物t，所以v=nv物
PART 2-4 实验探究
能力提升3 滑轮的受力分析
对滑轮进行受力分析时，需注意以下几点∶
（1）滑轮在使用过程中拉力的作用点可以在不同的位置，并不是必须在绳子的自由端。
（2）滑轮一侧的所有拉力之和等于另一侧的所有拉力之和。
（3）同一根绳上的拉力大小相等。
PART 2-4 实验探究
示例分析：
如图甲，上下两侧所受拉力相等，
则 F绳= f，同一根绳上拉力大小相等，则弹簧测力计示数F示= F绳 = f。对滑轮受力分析，滑轮受到两段绳子向左的拉力和向右的拉力F，则F= 2F绳 =2f。如图乙，轻质滑轮上方受到一个拉力 F，下方受到两段绳子的拉力，拉力大小均为G，因此有F=2G。
PART 2-4 实验探究
典例分析：
【典例1】如图所示，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦, 用三种不同的方式分别拉
同一物体在水平地面上做匀速直
线运动, 所用拉力分别为F1、F2、F3,
它们的大小关系正确的是（　　）
A．F2C．F2< F3< F1 D．F3A
PART 2-4 实验探究
突破 1 定滑轮、动滑轮、滑轮组的省力情况比较
【典例1】如图所示，用同样大小的力将下列重物匀速提升．若不计摩擦和滑轮重，下列几种情况中，物重最大的是（ ）
C
PART 2-4 实验探究
突破 1 定滑轮、动滑轮、滑轮组的省力情况比较
【典例2】在如图所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，若不计摩擦和机械自重，物重最大的是（　　）
C
PART 2-4 实验探究
突破 2 滑轮组的设计与组装
【典例1】如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为2kg，物体重100N，绳子能承受的最大拉力为50N。请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦）
PART 2-4 实验探究
突破 2 滑轮组的设计与组装
【典例2】如图所示，某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起，请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子绕法。
PART 2-4 实验探究
突破 3 竖直方向滑轮组的特点及应用
【典例1】如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、 B两物体，不计绳重和摩擦。若G=G，则FA______FB；若F=F，则GA______GB。（选填“>”、“<”或“=”）
>
＜
PART 2-4 实验探究
突破 3 竖直方向滑轮组的特点及应用
【典例2】一人重600N，站在重300N的升降机平台上，不计绳子和滑轮的质量及摩擦，如使升降机保持静止，如图所示，则人对绳的拉力______N；升降机平台最重可达______N。
225
1800
PART 2-4 实验探究
突破 4 水平方向滑轮组的特点及应用
【典例1】如图所示，质量为50千克的物体A置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力F为120牛时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5米所用的时间为10秒(绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计）。则物体A受到的
摩擦力为______牛顿，拉力
F的速度为_________。
240
0.1m/s
PART 2-4 实验探究
突破 4 水平方向滑轮组的特点及应用
【典例2】在水平地面上放置一个重为360N的物体，用图中所示的装置匀速拉动物体（不计绳子与滑轮的摩擦），拉力F等于30N，则物体与地面间的摩擦力应为（　　）
A．60N B．120N
C．90N D．360N
C
PART 2-4 实验探究
突破 4 水平方向滑轮组的特点及应用
【典例3】如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态。当用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时，能使物体B以0.2m/s
的速度匀速向右运动；若只用水平向左的力F2
拉物体B时, 能使物体A以0.3m/s速度匀速上升,
不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦。下列判断正确的是（　　）
A．物体B受到的摩擦力为8N B．拉力F2大小为10N
C．拉力F2的功率为2.4W D．拉力F1的功率为1.2W
C
PART 2-4 实验探究
突破5 受力分析法解决复杂的滑轮及滑轮组问题
【典例1】由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组, 下悬挂重为G的物体，每只滑轮重均为G1，摩擦及绳重不计，重物静止不动，则绳端作用的拉力F为（　　）
D
PART 2-4 实验探究
突破5 受力分析法解决复杂的滑轮及滑轮组问题
【典例2】如图所示，质量为60kg的人，站在质量为30kg的吊篮内。他至少用______N的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止状态，此时吊篮底面对他的支持力为______N。
225
375
PART 2-4 实验探究
突破5 受力分析法解决复杂的滑轮及滑轮组问题
【典例3】如图所示，两个完全相同的物体A、B通过理想滑轮连接并放在木板C上，系统保持平衡，已知A、B、C质量均为6kg，则A对C的压力为 _____N。
15
PART 2-4 实验探究
突破5 受力分析法解决复杂的滑轮及滑轮组问题
【典例4】如图所示，质量为60kg的人，站在质量为30kg的吊篮内，其中每个滑轮重100N，不计绳重和摩擦。他至少用 ______N的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止状态，此时吊篮底面对他的支持力为 ______N。
200
400

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