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第九章 机械和功
第2节 滑轮
我们先来观察一幅科学漫画
这个故事中起到关键作用的是哪个部件 你在哪里见到过吗？
新知导入
1.认识什么滑轮及其分类。
2.通过实验，掌握定滑轮和动滑轮的特点。
3.知道滑轮组的使用及特点。
学习目标
滑轮
用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圆轮，这个装置叫作滑轮。
这些都是滑轮，请观察它们的结构有哪些相似点？
轴
小轮
凹槽
新知学习
定滑轮和动滑轮
一
旗杆顶端的滑轮 —— 定滑轮
搬运建材的滑轮—— 动滑轮
这两类滑轮的分类依据是什么？
定滑轮：轴固定不动
动滑轮：轴随物体一起运动
定滑轮和动滑轮工作演示
提出问题：
（1）使用定滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用定滑轮是否省了距离（或需要移动更远的距离）？
定滑轮
旗杆顶的定滑轮
探究定滑轮和动滑轮的特点
二
进行实验：
① 用弹簧测力计直接测出钩码的重力。
② 使用定滑轮缓缓提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向。
③ 竖直拉升、斜着拉升，改变拉力的方向，观察拉力大小。
探究定滑轮的特点
实验1
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
1. 5 竖直向上 0. 3 1. 6 竖直向右 0. 3
1. 5 竖直向上 0. 3 1. 4 斜向下 0. 3
1 竖直向上 0. 4 1. 1 竖直向下 0. 4
实验结论：
定滑轮的特点：
使用定滑轮不省力，不省距离，但可以改变力的方向。
（1）力的关系：F 与 G 一样大，不省力 。
（2）施力的方向：改变。
（3）绳端移动距离S与物体上升高度h的关系：相等。
定滑轮的实质
定滑轮实质上是等臂杠杆
支点在轴心O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；
两个力臂 L1、L2 都等于轮半径。
改变拉力方向，还是等臂杠杆，
所以使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h相等：S绳=h物
L1＝ L2　； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦）
根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2
l2
l1
O
F2
F1
提出问题：
（1）使用动滑轮是否省力（或更费力）？
（2）用动滑轮提重物有什么优越性？通过实验探究。
动滑轮
电动起重机的动滑轮
进行实验：
① 用弹簧测力计直接测出钩码的重力；
② 竖直向上匀速拉动弹簧测力计，记录弹簧测力计的示数，重物移动的距离和拉力作用点移动的距离。
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。
注意：
单独使用动滑轮时，拉力的方向为竖直向上即：物体运动的方向与拉力的方向朝向一致。
探究动滑轮的特点
实验2
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 竖直向上 0. 4 1. 1 竖直向下 0. 8
2 竖直向上 0. 3 1. 2 竖直向下 0. 6
1 竖直向上 0. 2 0. 6 竖直向下 0. 4
实验结论：
（1）使用动滑轮能省一半的力：F= G。但不能改变力的方向。
（2）绳端移动距离：S=2h
使用动滑轮的特点：
能省一半的力，但要多移动一倍的距离，且不能改变动力的方向。
动滑轮的实质
支点在绳和轮相切的 O 处；
拉力 F1 是动力，重物的拉力是阻力 F2；
动力臂 l1 是轮直径；
阻力臂 l2 是轮半径。
动滑轮实质上是一个省力杠杆。
根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2
L1＝ 2L2　； F1＝ G （不计摩擦和动滑轮重）
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h：
S绳=2h物
杠杆的支点在 O 点处
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
1
2
滑轮组：
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
想一想：还有别的绕线方法吗？
滑轮组
三
甲 乙
绳子的起点
拉力的方向
拉力的大小
移动的距离
这两种绕线方法有什么不同？
甲
乙
动滑轮上
定滑轮上
竖直向上
向下
动滑轮+钩码
甲
乙
G总
3F
G总
2F
F=
3
G总
F=
2
G总
s=3h
s=2h
利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？
试一试
讨论：这两种绕线方法有什么不同？
结论：
=
n
G总
你发现了什么规律？
F
F
甲
乙
动滑轮+物体
甲
G总
4F
乙
G总
5F
n是承担总重的绳子段数
F=
s=
G=100 N
h=10 m
例题：一位同学组装了如图所示的滑轮组，将重100N的重物匀速提升10m，若每个滑轮重20 N，且不计绳重和摩擦。求：绳自由端的拉力F和移动的距离s。
动滑轮+物体
G总
2F
解：因为重物匀速上升，
所以，2F=G总=G + G动
G+G动
F=
2
=
100N+ 20N
2
=60N
s=2h=2×10m=20m
答：绳自由端的拉力F是60N，其移动的距离s是20m 。
课堂总结
滑轮
滑轮:用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圆轮
定滑轮:轴固定不动
不省力，不省距离
可以改变力的方向
动滑轮:轴随物体一起运动
省力，费距离
不改变力的方向
滑轮组
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组
绳子自由端的拉力
绳子自由端的距离
1．同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和滑轮的摩擦力不计，则（　　）
A．手的拉力：F甲＝F乙
B．手的拉力：F甲＜F乙
C．手的拉力：F甲＞F乙
D．无法确定
C
甲
乙
课堂练习
2. 如下图所示，物体B重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于 N。（不计摩擦）
F
100
3.如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　）
A．G＝2.5牛 s＝0.1米
B．G＝2.5牛 s＝0.4米
C．G＝10 牛 s＝0.1米
D．G＝10牛 s＝0.4米
D
F
G
4.为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
C

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