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第2节 滑轮
第十一章 简单机械和功
苏科版（2024）九年级上册同步备课
1.知道什么是定滑轮和动滑轮；
2.通过实验，探究定滑轮和动滑轮的特点；
3.从杠杆的角度理解定滑轮和动滑轮的实质；
4.学习滑轮组及其特点。
旗杆顶部上的滑轮
除了杠杆之外，滑轮也是一种常见的简单机械，它在日常生活中的应用非常广泛。
大家在生活中见过滑轮吗？使用滑轮有什么特点呢？
健身房器材上的滑轮
起重机上的滑轮
你可以用滑轮试一试!
我家住在三楼，装修时，长
木料无法通过楼梯运上楼。用什么方法才能把木料运上楼呢
知识点一：定滑轮和动滑轮
1. 滑轮：在提升重物时，人们常常用到滑轮。滑轮的主要部分是能绕轴转动的轮子。
轴
轮
槽
2. 滑轮有两种分类：
工作时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮；轴随被拉动的物体一起运动的滑轮称为动滑轮。
定滑轮
动滑轮
欧洲中世纪使用吊车
3. 定滑轮与动滑轮的实例
升旗
吊木箱
1. 测出钩码所受的重力 ， 然后按图组装定滑轮。竖直向下拉弹簧测力计， 使钩码匀速上升。记录钩码所受的重力、（弹簧测力计）拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离。
做一做
（一）定滑轮的特点
用定滑轮提升钩码
2. 增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入下表。
实验器材：定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。
实验步骤：
活动1: 探究定滑轮和动滑轮的特点
议一议
通过实验，你发现使用定滑轮有什么特点
实验序号 钩码重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 拉力移动
距离s/cm
①
②
③
数据记录
实验序号 钩码重力 G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力 F/N 拉力移动
距离s/cm
① 2.0 1.2 2.0 1.2
② 4.0 1.6 4.0 1.6
③ 6.0 2.0 6.0 2.0
①拉力与钩码重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。
②拉力（绳末端）移动距离s与钩码上升高度h的关系：s=h。
初步结论
改变拉力的方向：
测出钩码所受的重力 ，然后按如右图1所示，分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、 F3、的大小。记录实验数据。
数据记录
做一做
如右图2所示。
图2
初步结论
使用定滑轮可以改变施力的方向。
图1
F1
F2
F3
探究定滑轮是否可以改变施力方向
综合结论（定滑轮的特点）
使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向；
拉力（绳末端）移动距离s与重物上升高度h的关系：s=h。
想一想
如右图所示，小李使用动滑轮将货物匀速提升至二楼，与直接搬起货物相比，他感觉比较轻松。
猜想：动滑轮的特点是什么？
1. 测出钩码所受的重力 ，然后按左图组装动滑轮。竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升。记录钩码所受的重力、拉力（弹簧测力计）的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离。
做一做
（二）动滑轮的特点
2. 增加钩码的个数，重复实验，把测得的数据填入自己设计的表格中。
实验器材：定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。
实验步骤：
用动滑轮提升钩码
议一议
通过实验，你发现使用动滑轮有什么特点
实验序号 钩码重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 拉力移动
距离s/cm
①
②
③
数据记录
实验序号 钩码重力 G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力 F/N 拉力移动
距离s/cm
① 2.0 1.2 1.0 2.4
② 4.0 1.6 2.0 3.2
③ 6.0 2.0 3.0 4.0
①拉力与钩码重力的大小关系：F= G，即使用动滑轮可以省 一半力。
②拉力（绳末端）移动距离s与钩码上升高度h的关系：s=2h。
初步结论
滑轮实质上是杠杆的变形。 如右图所示，定滑轮可以看成等臂杠杆，它的转轴O是支点。由杠杆平衡条件可知，动力F 与阻力F 大小相等，使用它可以改变施力的方向，但不省力。
滑轮实质上是杠杆的变形
知识点二：滑轮的实质
如右图所示，动滑轮可以看成支点在一侧的不等臂杠杆，它的支点在滑轮左侧边缘的点O 处，动力臂是阻力臂的两倍，使用它最多可以省一半的力。
滑轮实质上是杠杆的变形
议一议
1. 我们前面竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，得到的初步实验结论是使用动滑轮可以省一半力。
2. 而教材是使用动滑轮最多可以省一半的力。
思考讨论：如何理解“最多”二字？
1. 我们可以活学活用杠杆所学的滑轮实质上是杠杆的变形；通过分析动力臂的大小，从而分析动力F的大小。
显然，如右图所示，竖直方向的力F2对应的力臂是该圆的直径，根据在同一圆中的线段，直径最大，即F2对应的力臂最大，根据杠杆平衡条件，所以竖直方向的力F2最小，因此最多省一半的力。
而且在实际生活中还要考虑动滑轮的自身重力以及摩擦力等。
2. 同学们可以尝试多画几个非竖直方向的力F1、F3、F4............,分别画出它们的力臂，并将它们与竖直方向的力F2对应的力臂相比较，你会发现什么规律？
理论分析
综合结论
使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向，拉力（绳末端）移动距离s与重物上升高度h的关系：s=h；
使用动滑轮，最多可以省一半力，但不能改变施力的方向，拉力（绳末端）移动距离s与重物上升高度h的关系：s=2h。
1.滑轮组：在实际使用中，人们常将动滑轮和定滑轮组合成滑轮组，这样既可以省力又可以改变施力的方向 。
思考：由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合 这样的组合各有什么特点？
知识点三：滑轮组
n:承担重的绳子段数.
s:绳子末端移动的距离.
在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时:
使用滑轮组省了力，但是费距离。
n=2
s=2h
n=3
s=3h
2. 使用滑轮组的特点：
（1）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:
（2）拉力 F(绳子自由端)移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即: s = nh.
F= （G + G动）
1
n
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：
F =
1
n
G
不计动滑轮重、绳重和摩擦：
(3)绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：
v绳=n.v物
3.滑轮组的组装
用 n= — 或 n= — 来求，当n不是整数时，要采用只入不舍的
“进一 法”
处理小数位。
G
F
s
h
（1）确定绳子的段数
（2）滑轮组的绕绳方法
当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；
当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上；
概括为“奇动偶定”。
滑轮组在生产、生活中有广泛的应用，如图所示。
(a) 用滑轮组提升重物
(b) 起重机上使用的滑轮组
滑轮组的应用
4.滑轮组的应用
在生产、生活中，人们经常会用到轮轴。轮轴由具有共同转轴的大轮和小轮组成。如右图所示，轮轴也可看成是杠杆的变形，轴心 O 为支点，大轮半径R和小轮半径r 分别为动力臂和阻力臂。根据杠杆原理可得
F R=F r （或 ）
因为R>r, 所以F 门把手、汽车方向盘和扳手都是应用轮轴的实例，如下图所示。
轮轴示意
(a) 门把手
(b) 汽车方向盘
(c) 扳手
你能再举一些应用轮轴的例子吗
生活 物理 社会 轮轴
滑轮
主要部分：能绕轴转动的轮子
滑轮
滑轮的分类
定滑轮
动滑轮
定滑轮和动滑轮的特点
不能省力
可以改变施力的方向
定滑轮
最多可以省一半的力
不能改变施力的方向
动滑轮
定滑轮——等臂杠杆
动滑轮——不等臂杠杆
滑轮的实质
滑轮组：定滑轮和动滑轮组合而成滑轮组
滑轮组的特点：既可以省力又可以改变施力的方向
滑轮组的绕绳方法 ：“奇定偶动”
滑轮组
1. 用定滑轮匀速提升重物，所用拉力的方向如图所示，比较拉力F1、F2、F3的大小（ ）
A. F1>F2>F3　　 B. F1=F2=F3
C. F1F3>F1
B
2. 用如图所示的滑轮将重3 N的物体A匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（ 　）
A. 拉力F=1.5 N
B. 拉力F=2 N
C. 绳子向上移动的距离为10 cm
D. 绳子向上移动的距离为5 cm
B
3.如图，工人站在地上利用滑轮组把货物提起来，请你把图中绳子的绕绳方法补充完整。
　　
如图

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