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第3节 滑轮
第十二章 简单机械
R·八年级物理下册
第2课时 滑轮组
预习检测
1.滑轮组由____滑轮和____滑轮组成，它既能______，又能改变力的______。
2.不计绳重和摩擦，使用滑轮组时动滑轮和重物由n段绳子承担，提起物体所用的力就是总重的________。公式表示为F=______。绳子自由端移动的距离是物体移动距离的______。
定
动
省力
方向
G
n倍
问题导入
定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。
动滑轮可以省力，
但不能改变力的方向。
能否有这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？
探究新知
在实际应用中，人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。
滑轮组可以由多个定滑轮和多个动滑轮组成。
知识点1 滑轮组
想一想：还有别的绕线方法吗？
【实验步骤】
a. 如图甲，匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升，将拉力方向和示数记录在实验表格中；
b. 分别按照图乙、丙所示方式组装滑轮组，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，读出弹簧测力计的示数,测出钩码受到的重力、钩码上升的高度、绳子自由端移动的距离，并记录在实验表格中。
甲
乙
丙
滑轮组的特点
实验序号 实验操作 重物移动的距离h/m 拉力作用点移动的距离s/m 拉力的方向 弹簧测力计的示数F/N
甲 用弹簧测力计直接提升物体
乙 用弹簧测力计通过第一种滑轮组合提升物体
丙 用弹簧测力计通过第二种滑轮组合提升物体
0.1
0.1
向上
2
0.1
0.2
向下
1.2
0.1
0.3
向上
0.8
【分析讨论】
1. 分析乙、丙两次实验中拉力的大小与方向，并与甲两次实验进行比较，使用滑轮组时拉力的大小和方向与仅使用一个滑轮时有什么不同？
乙
丙
丙实验中弹簧测力计的拉力更小，其方向与乙实验中相反。与甲实验相比，乙、丙两次实验提升同一重物所用的拉力更小，乙实验拉力的方向与甲实验相同，丙实验拉力的方向与甲实验相反。
2. 比较乙、丙两次实验中拉力的大小与方向，以及拉力作用点移动的距离。你还有什么新的发现？
乙
丙
s=nh
设重物被提升的高度为h，动滑轮上承担物重的绳子段数为n，绳子自由端移动的距离为s，则绳子自由端通过的距离 s 与物体上升高度 h 的关系：
【小结】
使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但是费距离。
在前面的实验探究中，乙、丙两次实验提升的物体相同，为什么弹簧测力计的示数会不同呢？
滑轮组绕线的方式不同，承担物重的绳子段数不同，所需要的力也不同。
丁
戊
滑轮组的组装
这两种绕线方法有什么不同？
1．绳子的起点
2．拉力的方向
3．拉力的大小
4．移动的距离
①从轮子数量少的钩子开始
②定动交替
③就近原则
④奇动偶定
滑轮组的绕线
（1）当没有规定拉力方向时
（2）当规定拉力方向时
采用“反绕法”，即由外及内绕绳。
点击画面播放视频
确定承担物重的绳子段数n
在定、动滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，绕在动滑轮上的绳子段数 n 即为承担物重的绳子段数。
分割法
1 2
1 2 3
1 2 3 4
n = 2
n = 3
n = 4
滑轮组的计算
滑轮组的计算中等量关系的归纳
竖直方向滑轮组 水平方向滑轮组
力的计算
距离计算
速度计算
s绳=ns物
v绳=nv物
s绳=nh
v绳=nv物
练习
1. 如图所示的滑轮组，每个滑轮重50N，用这个滑轮组把质量为 40 kg 的重物在 2s内匀速提升 2m。不计绳重和摩擦，下列说法中不正确的是（g取 10 N/kg）（ ）
作用在绳子自由端的拉力F为150N
重物上升的速度是1m/s
绳子自由端移动的距离为6m
绳子自由端移动的速度是2m/s
D
解析：重物的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N，承担物重的绳子段数n=3。不计绳重和摩擦,
作用在绳子自由端的拉力
重物上升的速度
绳子自由端移动的距离s=nh=3×2m=6m，C正确。
绳子自由端移动的速度
2. 工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉。请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。
F
思路分析：反绕法
知识点2 轮轴和斜面
1. 轮轴
轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫作轮，小轮叫作轴。
汽车方向盘和阀门旋钮都是轮轴类机械。
r
O
R
A
B
F2
F1
辘轳
由杠杆的平衡条件可知 F1R = F2r，因为轮半径 R 大于轴半径 r，所以作用在轮上的力 F1 总是小于作用在轴上的力 F2。因此使用辘轳可以省力。
r
O
R
A
B
F2
F1
辘轳
在实际应用中，为了使用方便或节约材料，常用杆状物体来代替大轮。
2. 斜面
如图所示的斜面中，理想情况下（即不考虑斜面的摩擦），力F与重物的重力G满足：Fl=Gh，
则沿斜面向上的力 。
由此可知，在斜面高度一定时，斜面越长越
省力，即斜面的倾斜角度越小越省力。
练习
在生产生活中，人们常用的简单机械除了杠杆、滑轮，还有轮轴和斜面。如图所示，螺丝刀就是一个_______的实例，手柄_______(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉是一种类似斜面的机械，螺丝钉上螺纹的展开长度相当于斜面的长度，螺纹_______(选填“密”或“稀”)一些的螺丝钉拧起来更省力。
轮轴
粗
密
练习与应用
1. 在建筑工地上，工人师傅有时需要站在地面上通过滑轮组提升重物，请在图甲中画出绳子的绕法。工人师傅有时需要站在楼顶通过滑轮组提升重物，请在图乙中画出绳子的绕法。哪种情况下更省力？
2段
3段
故如图乙绕绳时滑轮组更省力。
2. 利用如图所示的滑轮组提起一个重 600 N 的物体，不计摩擦、滑轮的自重和绳重，各需要多大的力？如果要把物体提高 1 m，绳子的自由端各要移动多少米？
解：上一题图甲中动滑轮上承担物重的绳子共有2段，图乙中动滑轮上承担物重的绳子共有3段，不计摩擦、滑轮的自重和绳重，提升相同的物体，图甲中绳子自由
端的最小拉力
图乙中绳子自由端的最小拉力
如果将物体提高 h = 1 m，
则图甲中绳子自由端移动的距离
s甲 = 2h = 2×1 m = 2 m
图乙中绳子自由端移动的距离
s乙 = 3h = 3×1 m = 3 m。
3. 仔细观察自行车，看看它上面有几种简单机械，分别说明它们各起到了什么作用。
解：自行车的刹车手闸、车把、脚踏板与轮盘、飞轮等都是简单机械。其中，刹车手闸是省力杠杆，可以起到省力的作用；车把、脚踏板与轮盘、飞轮都是轮轴，也是省力机械。
竖直方向滑轮组 水平方向滑轮组
力的计算
距离计算
速度计算
1.滑轮组的规律
2.滑轮组的绕绳
①从轮子数量少的钩子开始；
②定动交替；
③就近原则；
④奇动偶定。
s绳=ns物
v绳=nv物
s绳=nh
v绳=nv物
课堂小结

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