资源简介

(共23张PPT)
第十二章 简单机械
第3节 滑轮
教学分析
课前准备
学习目标
1.知道使用滑轮的好处.理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用.
2.会根据滑轮组的绕线判断滑轮组的省力情况
3.能根据要求使用和组装滑轮组
课前准备
教学分析
学习重点 ：定滑轮、动滑轮的作用
学习难点 ：根据要求组装简单的滑轮组
学习方法 ：通过实验探究法、讨论归纳法教学本节课
相关准备：定滑轮、动滑轮、钩码、弹簧测力计等
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
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情境引入
想一想
升国旗时,升旗手向哪个方向用力 为什么升旗手向下用力,而国旗会上升呢
互动新授
知识点一定滑轮和动滑轮
滑轮分为定滑轮和动滑轮.使用时滑轮的轴固定不动,这种滑轮叫作定滑轮,使用时滑轮的轴可以随被拉动的物体一起运动,这种滑轮叫作动滑轮.
区分下面两个滑轮,并判断哪个是定滑轮,哪个是动滑轮.
判断是定滑轮还是动滑轮,关键是看它的轴是否随物体一起运动.
互动新授
滑轮也是一种很重要的简单机械,使用滑轮能给我们带来哪些好处呢
下面通过实验来研究使用定滑轮和动滑轮提升物体时,分别在用力大小、方向以及移动距离方面的特点.
互动新授
1.定滑轮
(1)测量钩码的重力;
(2)演示如右图所示的实验,勾速拉动弹簧测力计,钩码上升，拉力的方向改变,但弹簧测力计的示数不变,特点是G-F.使用定滑轮吊起物体时,可以改变力的方向
使用定滑轮不省力,但可以改变力的作用方向.
互动新授
国旗旗杆顶部的滑轮是什么滑轮？
定滑轮.
借助定滑轮我们可以对绳子施加向下的作用力,而国旗就可以升上去但是如果不借助定滑轮,我们要对国旗施加向上的作用力,那么此时人就应该首先爬到旗杆的顶部,然后再拉绳子,那显然是不可取的.
互动新授
使用定滑轮不能省力,那么能否省距离 能否省功
实验指导:事先在铁架台的竖杆上缠上白纸,纸上等距离地画出四、五条红线文样钩码升高的距离和绳子自由端移动的距离可以直接从中找出倍数关系或读出洛数,研究滑轮组时也一样,钩码尽可能大些,滑轮质量尽可能小些,
互动新授
2.动滑轮
演示动滑轮提升重物.分析此时提起重物使用的滑轮与刚才演示实验使用的定滑轮有何不同
结论:动滑轮工作时,轴和重物一起移动.另外用力方向也不同,用定滑轮时拉力方向是向下的,使用动滑轮提升重物时拉力的方向是向上的
使用动滑轮有什么好处 动滑轮中绳的拉力和做功情况怎样
结论:(1)拉力作用点移动的距离s与物体上升高度h相等,使用定滑轮不能省力,也不能省距离.
(2)由W=F;得出W与提升物体所需的功Gh相等,使用定滑轮不能省功.教师明确实验结论:使用定滑轮既不省力,也不省距离,但可以改变力的方向
互动新授
实验指导:重物用2个钩码表示,有利于分析数据,用弹簧测力计测出钩码重.拉力方向竖直向上.读取弹簧测力计的示数时,跨过动滑轮的两条绳要竖直且平行,如上图所示.
互动新授
(1)使用动滑轮提升钩码时,弹簧测力计的示数约是钩码重的1/2(2)拉力作用点移动距离s是钩码上升距离h的2倍,(3)由W=Fs得出W与提升物体所需的功Gh相等,使用动滑轮不能省功.使用动滑轮能省一半的力,但要多移动一倍的距离,不能改变用力的方向.
互动新授
定滑轮虽然能改变力的方向,使我们工作方便,但不能省力,而动滑轮虽然能省半力,但不能改变力的方向,使用时经常感到不便,于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起来使用,把它们各自的优点结合起来,这样就组成了滑轮组,如下图所示.
知识点二滑轮组
互动新授
1.探究一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组的绕线方法.
2.探究由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组的省力情况及移动距离的情况.
(1)绕成两段绳子承担重物,由铁架台竖杆上的等距离红线格测定拉力作用点(绳端)移动距离s和钩码上升距离h的关系.结论:可知F=G/2,s=2h.
(2)绕成三段绳子承担重物,分别用弹簧测力计拉动;弹簧测力计竖直向上拉动,两个距离仍由铁架台竖杆上的等距离红线格测定，结论:可知 F=G/3,s=3h.
互动新授
3.探究由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组的省力情况及移动距离的情况.
(1)绕成四段绳子承担重物.得出结论:F=G/4,s=4h.
(2)绕成五段绳子承担重物,得出结论:F=G/5,s=5h.
分析归纳:使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几段绳子承担,提起重物所用的动力就是总重的几分之一,拉力(或绳子自由端)移动的距离s就是重物升高的距离h的几倍,即 F=G/n,s=nh."为绳子的段数,省了力就要多移动距离,
若动滑轮重力不可忽略,则上述力的关系式应写成F=G物十G动/n
强调:滑轮组中,承担物重的是吊着动滑轮的那几段绳子,包括拴在动滑轮上的和最后从动滑轮引出的拉绳,而跨过定滑轮的绳子,包括最后从定滑轮引出的拉绳,只起改变作用力方向的作用.
互动新授
请学生自主阅读教材 P115“科学世界”,了解其他简单机械--轮轴和斜面,并能举出一些生产生活中利用轮轴和斜面的例子.
互动新授
1.定滑轮和动滑轮的实质
定滑轮和动滑轮是否能看作杠杆呢
分析定滑轮、动滑轮抽象为杠杆使用时的五要素,
(1)定滑轮可以看作是一个变形的杠杆,如右图所示,
滑轮的轴相当于支点,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,根据杠杆的平衡条件可知:F1=F2,所以不省力,因此定滑轮的实质是一个等臂杠杆.
深入拓展:
从杠杆平衡角度分析:用弹簧测力计测拉力的大小分别沿竖直方向向下拉、水平横拉、斜拉时均是等臂杠杆,因此,使用定滑轮与不使用定滑轮而直接用手去提拉,力的大小是相等的,即使用定滑轮不省力.
(2)动滑轮也可以看作是一个变形的杠杆,如右图所示.支点〇在滑轮的边缘上,动力臂山为阻力臂的两倍,故动力F1是阻力F2的1/2,即动滑轮能够省一半的力,因此动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆.
从杠杆平衡角度分析:使用动滑轮时动力臂是阻力臂的2倍,因此动力是阻力的一半.
从力的平衡角度分析:使用动滑轮提升重物时,两段绳子向上的拉力之和等于重物的重力,简单说,是两段绳子承担总重,每段绳子只承担总重的一半,所以使用动滑轮省一半的力.
互动新授
2.滑轮组的省力情况
(1)滑轮组竖放
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体做速运动时,所用的拉力就是物重的几分之-.即F拉=1/nG物
此式成立条件:忽略滑轮的重力以及绳、轮之间的摩擦力.若忽略摩擦力但考虑动滑轮的重力时,此式变为 F=1/n(G物十G动).物体上升距离与绳自由端移动的距离关系为h物=1/nS绳
(2)滑轮组横放
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子拉着物体做匀速直线运动,拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一,忽略绳、轮之间的摩擦力时,即F拉=1/nF摩.物体移动距离与绳自由端移动的距离关系为S物=1/nS绳
巩固拓展
【例】如右图所示,某人站在筐内,人重400N,筐重90N,动滑轮重20N.此人用滑轮组将自己匀速拉起.不计摩擦和绳重，人对绳子拉力多大 人对筐底压力多大
【答案】从图中可以看到虽然有2段绳子连接动滑轮,但承担总重的是3段绳子(C、D、E),将人和动滑轮、筐视为一个整体,总重是 G人十G动十G筐·依据滑轮组的省力特点,在不计绳重及摩擦的情况下:F=G/n=G人十G动十G筐/3=400N+90N+40N/3=170N即人对绳子的拉力为170N.
再选择人作为受力物体,人受3个力作用:重力G人、绳子对人的拉力F和对人的支持力F,人处于平衡状态,则G人=F+F支,所以F支=G人-F=400N-170 N=230 N.
由于力的作用的相互性,人对筐底的压力为230N.
巩固拓展
【解析】此题考查滑轮组作用和物体平衡时受力分析.此题易误认为总重由两根绳子A和B来承担,误认为绳拉人的力是总重的1/2。从图中看出A和B不是一根绳子,此时受力是不相同的,在使用滑轮组省力公式时,F动=F阻/n的前提是一根绳子被分成受力相同的n段,如本题中的C、D、E三段绳2子.还要注意的是,B段绳子并未承担滑轮重
课堂小结
1.定滑轮
(1)使用特点:可以改变力的方向,不省力也不费力;不省距离也不费距离
(2)实质:是一个等臂杠杆.
2.动滑轮
(1)使用特点:能省一半力,但不能改变力的方向;要多移动一倍距离
(2)实质:动力臂是阻力臂2倍的杠杆
3.滑轮组
(1)使用优点:既可省力,又可改变力的方向,但不能省距离
(2)公式:F拉=G总/n=（G物+G动）/n(不计滑轮摩擦)
s=nh
下节课，再见！

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