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第九章 机械和功
第二节
滑轮
观察与思考
学校的升旗仪式是靠什么把红旗拉上去的？把建筑材料运到房上又是利用了什么机械呢？
升旗仪式和往房上运输建材都使用了一种常用的简单机械—滑轮。
学习目标
认识定滑轮和动滑轮及其特点。（重点）
1
知道滑轮组的使用及特点。（重点）
2
了解滑轮组的简单应用。
3
滑轮的种类
认识滑轮
由绳索或链条绕过具有转动轴的圆轮构成，这个装置叫作滑轮。
生活中常用的几种滑轮
滑轮的种类
定滑轮
升国旗时，旗手缓缓向下拉绳子，国旗就会徐徐上升。
这是因为旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这样的滑轮叫作定滑轮。
滑轮的种类
动滑轮
使用时，滑轮跟物体一起运动，这样的滑轮叫作动滑轮。
滑轮的种类
滑轮组
实际生产生活中，人们还常常把定滑轮和动滑轮组合在一起使用，构成滑轮组。
练一练
如图是手摇升降晾衣架的结构示意图，使用它可以方便地升降衣架来晾晒衣物。该装置通过一些机械的组合来实现此功能。该装置有　　个定滑轮，有 个动滑轮。
2
2
F
滑轮的工作特点
探究定滑轮的工作特点
1.使用定滑轮拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？
2.绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？
实验器材
滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺
滑轮的工作特点
探究定滑轮的工作特点
实验表格
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
结论
0.5 向上 0.2 0.5 向下 0.2
1.0 向上 0.1 1.0 向下 0.1
1.5 向上 0.15 1.5 向下 0.15
使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。
滑轮的工作特点
探究动滑轮的工作特点
1.使用动滑轮拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？
2.绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？
实验器材
滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺
滑轮的工作特点
探究动滑轮的工作特点
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
实验表格
0.5 向上 0.2 0.3 向上 0.4
1.0 向上 0.1 0.6 向上 0.2
1.5 向上 0.15 0.8 向上 0.3
使用动滑轮可以省力，但费距离；且不改变力的方向。
结论
滑轮的工作特点
探究滑轮组的工作特点
1.使用滑轮组拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？
2.绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？
实验器材
滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺
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
滑轮的工作特点
探究滑轮组的工作特点
实验表格
0.5 向上 0.2 0.5 向下 0.4
1.0 向上 0.1 1.0 向下 0.2
1.5 向上 0.15 1.5 向下 0.3
滑轮的工作特点
探究滑轮组的工作特点
实验表格
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
0.5 向上 0.2 0.2 向上 0.6
1.0 向上 0.1 0.4 向上 0.3
1.5 向上 0.15 0.6 向下 0.45
使用滑轮组既可以省力，又可以改变用力的方向；但是费距离。
结论
滑轮的工作特点
滑轮组的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.动滑轮相连的绳子段数（用n表示 ）
讨 论
思考角度：
F
F
滑轮的工作特点
？
利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？
试一试
滑轮的工作特点
F
F
请将这两个滑轮组的绳子绕好
1
2
1
2
3
4
3
4
n=4
n=5
甲
乙
数一数这个两个滑轮组绳子的段数n分别是多少？
5
滑轮的工作特点
1.拉力的方向：
2.拉力的大小：
3.拉力作用点移动的距离：
可以改变拉力的方向
绕线越多越省力
绕线越多越费距离
使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但不能既省力又省距离。
探究滑轮组的工作特点
滑轮的工作特点
对于用一根绳子组装的滑轮组而言，拉力F与动滑轮相连的绳子段数n有什么关系呢？(不计绳重，动滑轮重和摩擦)
拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子段数n有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。
即：
F=
n
G
n=3
3F
G
3F=G
探究滑轮组的工作特点
滑轮的工作特点
绳子自由端移动距离s与物体移动距离h之间有什么关系呢？
物体升高h，相当于吊起动滑轮的每段绳子抽走了h，这些都只能从绳子自由端抽走，则绳子自由端在相等的时间内共需要抽走3h，即s=3h。
若吊起动滑轮的绳子段数为n，则有：s=nh。
h
探究滑轮组的工作特点
滑轮的工作特点
若每个滑轮重20N，结果如何？
F=
F=100N
s=30m
F=100N
h=10 m
s=
G=100 N
h=10 m
G=
G=
物体以0.2m/s的速度匀速上升10s
s=
h=
s=
280N
20m
60N
10m
280N
30m
8m
探究滑轮组的工作特点
滑轮的工作特点
F
F
结 论：
（n为承担物重的绳子段数）
F＝ （G+G动）
1
n
s＝nh
F
F
不计绳重和摩擦时，有
不计绳重、摩擦和动滑轮重时，有
F＝
G
n
探究滑轮组的工作特点
练一练
汽车重2×104 N，陷入泥中，受到的阻力为3×103 N。用如图所示装置，则至少要用多大的力才能将汽车拉出？
F
解：由图可知，有三段绳子连接动滑轮，故
F＝
×3×103 N＝1×103 N
3
1
滑轮的工作特点
定滑轮的本质
理论分析
转轴固定不动，相当于支点 O，拉力相当于动力，物体对绳子的拉力相当于阻力。
L1 = L2 F1 = F2 F2 = G物
F1 = G物
定滑轮相当于一个等臂杠杆，因此，不省力也不费力。
L2
L1
O
F2
F1
滑轮的工作特点
L1=L2
F1''
F1
F1'
使用定滑轮时，若拉力斜向下或水平F=G吗？
F2
O
L2
L1
使用定滑轮沿不同的方向用力时，力的大小始终不变。
滑轮的工作特点
定滑轮的用法
s=h
F＝G物
v绳=v物
1.竖直
2.水平
s=s物
F＝f
v绳=v物
F
F
滑轮的工作特点
动滑轮的本质
理论分析
∵ G · R = 2R · F
F =
GR
2R
=
1
2
G
动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。因此能省一半力。
杠杆的支点在 O 点处
O
A
F
L2 = R
L1= 2R
O
G
F
G
支点是 A 点还是 O 点？
使用动滑轮时，若拉力斜向下或水平F如何变化？
F1''
F1
F1'
L1>L1'>L1''
L'1
L1
L''1
F1动滑轮拉力方向竖直向上时，最省力。
L2
滑轮的工作特点
滑轮的工作特点
动滑轮的用法
s= 2h
F＝ G物
v绳=2v物
1.竖直
2.水平
s=2s物
v绳=2v物
F
2
1
—
（不计G动）
F＝ （G物+G动）
2
1
—
F
F＝ f
2
1
—
动滑轮的特殊用法：
F
1.竖直
s= h
F＝2G物
v绳= v物
2
1
—
（不计G动）
F＝2G物+G动
2
1
—
2.水平
F＝2f
s= s物
2
1
—
F
v绳= v物
2
1
—
滑轮的工作特点
练一练
1.定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物，若在定滑轮右端的绳子自由端分别沿三个方向用力（如图所示），力的大小分别为F1、F2、F3，则 （ ）
A．F1最大
B．F2最大
C．F3最大
D．三个力一样大
D
F2
F1
F3
练一练
2.如图所示，用5N的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2m。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＝2.5N s＝0.1m
B．G＝2.5N s＝0.4m
C．G＝10 N s＝0.1m
D．G＝10N s＝0.4m
D
F
G
滑轮的工作特点
实际应用中的滑轮和滑轮组
滑轮和滑轮组在起重机械中得到了广泛的应用，下图就是实际应用中的滑轮。
滑轮的工作特点
实际应用中的滑轮和滑轮组
练一练
如图所示，如果用250N的力将重物吊起，应该怎样连接滑轮组？请在图中画出绕绳的方法。(不计动滑轮重及摩擦)
因为 ，4为偶数，绳子固定端应固定在定滑轮上，然后顺次缠绕。
课堂小结
滑轮
定滑轮
动滑轮
滑轮组
滑轮组的应用
轴固定不动的滑轮
不省力也不费距离，但可以改变力的方向
实质：等臂杠杆
轴随物体一起运动的滑轮
省力但费距离，且不能改变力的方向
实质：省力杠杆
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
s＝nh
F＝ （G+G动）（不计f）
随堂训练
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．拉力：F甲＝F乙
B．拉力：F甲＜F乙
C．拉力：F甲＞F乙
D．无法确定
甲
乙
C
随堂训练
2.用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（ ）
A． F1>F2>F3 　 B． F2>F3>F1 　
C． F2>F1>F3 　 D． F3>F1>F2
D
乙
F2
甲
F1
丙
F3
随堂训练
3.如图所示，在竖直方向大小为20N的拉力F作用下，重物A沿竖直方向，以0.2m/s的速度匀速上升。不计滑轮重、绳重、摩擦，物体A的重力及滑轮移动的速度是（　　）
A．40N 0.4m/s
B．10N 0.1m/s
C．20N 0.1m/s
D．10N 0.4m/s
B
A
F
4．小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5N的物体匀速提高了1m，每个滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是　 　m，施加在绳端的拉力F是　 　N，悬挂定滑轮处拉力F′是　 　N。
2
3
10
F
随堂训练
5. 如图所示，动滑轮重40N，工人至少要用多大的力才能把重500N的货物匀速拉起？
解：工人用的力
解析：从题图中看出有2段绳子连在动滑轮上，因此拉力
随堂训练
随堂训练
6. 如图所示，货物重1000N，动滑轮重50N，至少要用多大的拉力才能提升重物？如果每段绳子只能承担400N的拉力，滑轮组最多能提起多重的货物？
解：至少用的拉力
因为 ，所以最多提起的货物重力
G′物 = nF′-G轮 = 3×400N-50N = 1150N。
随堂训练
7. 如图所示，动滑轮重2N，所吊起的重物B重10N，物体A重80N。此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降，要使物体B以0.2m/s的速度匀速上升，至少要对A施加一个多大的向左的水平外力？
解：物体B 恰好以0.1m/s的速度匀速下降时，物体A所受的向左的摩擦力
物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升时，物体A所受的摩擦力方向向右，大小为4N，此时，拉力大小为F=f+F绳=4N+4N=8N。
f=F绳==4N

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