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人教版八年级物理（2024）下册 第十二章 简单机械
第3节 滑轮（教学设计）
【课题】第3节 滑轮
【学习目标】
1.能识别定滑轮和动滑轮。
2.掌握定滑轮和动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。
3.通过对滑轮组的学习，掌握组装滑轮组的方法，并能根据组装情况分析拉力的大小与物重的关系。
【学习重点】
掌握定滑轮和动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。
【学习难点】
通过对滑轮组的学习，掌握组装滑轮组的方法，并能根据组装情况分析拉力的大小与物重的关系。
【实验器材】
滑轮、细线、刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台等（演示实验用）。
【新课导入】
问题：有时我们会看到工人站在地面上，利用滑轮将重物提升到楼上。这样使用滑轮有什么好处 会省力吗
可以改变力的方向。
不会省力。
【板书课题】 第3节 滑轮
一 定滑轮和动滑轮
1.滑轮：周边有槽，能绕轴转动的小轮。
2.定滑轮:轴固定不动的滑轮。
3.动滑轮：轴:随被拉动物体一起运动的滑轮。
4.研究定滑轮和动滑轮的特点
【演示实验】研究定滑轮和动滑轮的特点
分别安装定滑轮和动滑轮进行实验。记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。
【播放实验视频】研究定滑轮和动滑轮的特点
杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣（砝码）、秤盘、提扭等组成。
实验数据记录
通过分析滑轮拉起重物的实验数据，研究下面几个问题。
1.使用定滑轮、动滑轮是否省力（或费力）？
2.使用定滑轮、动滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
3.什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？
……
【实验结论】
实验结果表明：
1.使用定滑轮不省力也不费力（F=G），不省距离也不费距离（s=h），但可以改变力的方向。
动力作用点移动速度等于物体移动速度（vF=v物 ）
2.使用动滑轮可以省力（），但费距离（s=2h），不能改变力的方向。
动力作用点移动速度等于物体移动速度的2倍（vF=2v物 ）
定滑轮的实质——等臂杠杆
如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂L1与阻力臂L2都是滑轮的半径R.
F1L1=F2L2 ，L1=L2=R ，F1=F2
定滑轮实质上是一个等臂杠杆。
在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体所受的重力G是一对平衡力。 F＝G
物体向上运动，拉力是向下的，所以使用定滑轮能改变力的方向.
使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
动滑轮相当于一个杠杆，支点在绳和滑轮相切的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。
根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，L1＝2L2　， （不计摩擦和动滑轮重）
在忽略动滑轮所受的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的拉力F，由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。
物体向上运动，拉力向上，所以使用动滑轮能够省力，但不能改变力的方向。
【课堂练习】
【例题1】 （2025年上海中考题）如图所示用不同方向拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，下列说法正确的是【　　】
A. F1=F2=F3 B. F2 > G
C. F1和F2是一对平衡力 D. F2和G是一对平衡力
【答案】A
【解析】A．图示的滑轮是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，滑轮的轴为支点，轴到轮边缘的距离为力臂，提升的物体所受重力不变，阻力及阻力臂不变，动力臂不变，则沿不同方向的拉力相等，A说法正确；
B．在忽略绳重和摩擦时，F2=G，考虑绳重和摩擦时，F2>G，B说法错误；
C．F1和F2不满足二力平衡的条件，不是一对平衡力，故C说法错误；
D．F2和G不满足二力平衡的条件，不是一对平衡力，D说法错误。
【例题2】（2025年四川成都中考题）在“使用动滑轮”的实验中，竖直向上拉弹簧测力计，如图。弹簧测力计静止时的示数是F1、F2，则F1、F2的大小关系是____________；若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是______m.
【答案】F1=F2 0.2
【解析】由图可知该滑轮为动滑轮，动滑轮上同一根绳子上的拉力相等，所以F1=F2；利用动滑轮提升重物可以省一半力，则动力作用点移动的距离是重物移动距离的二倍。钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是0.2m.
【例题3】（2026年河南镇平中考模拟题）（双选题）如图，用同一个滑轮按甲、乙两种方式提起同一个物体(G轮A.图甲中的滑轮相当于一个等臂杠杆 B.图乙中滑轮的特点是可以改变力的方向
C.图甲中的滑轮比图乙中的滑轮省力 D.图乙中的滑轮不省功
【答案】AD
【解析】A.图甲中的滑轮是定滑轮，实质是一个动力臂等于阻力臂的等臂杠杆，A说法正确；
B.图乙中的滑轮是动滑轮，利用动滑轮提升物体，动力F2的方向和物体移动方向相同，不能改变力的方向；
C.利用图甲中的滑轮提升物体，拉力F1=G物；利用图乙中的滑轮提升物体，拉力
，F1＞F2，C说法错误；
D.利用图乙中的滑轮提升物体，需克服动滑轮重做功，比不用动滑轮直接提升物体做功要多，因此利用图乙中的滑轮提升物体不省功，D说法正确。
二 滑轮组
如果既需要改变力的方向，又需要省力，单独使用定滑轮或动滑轮都无法满足我们的需要。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。利用滑轮组不仅可以改变力的方向，还可以改变力的大小，用较小的力提升较重的物体。
研究滑轮组的特点
（1）甲、乙所示的两个滑轮组的绕线方法有什么不同？
绳子的固定点不同： 甲固定在动滑轮的轴上，乙固定在定滑轮的轴上。
拉力的方向不同： 甲作用在动滑轮上，方向竖直向上，乙作用在定滑轮上，方向竖直向下。
（2）用如图甲、乙所示的滑轮组分别提升重力相同的物体，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力多大？拉力移动的距离与物体升高的距离是什么关系？
1.利用甲所示的滑轮组提升物体
同一绳子上的力相等，用图甲所示的滑轮组提起重物时，若不计摩擦和绳重，考虑动滑轮重G动，有n=3段绳子承担总重，拉力是总重的三分之一【3F=G总=G+G动，】。拉力作用点移动距离是物体升高高度的3倍（s =3h）。拉力作用点移动速度是物体升高速度的3倍（vF=3v物）。
使用图甲所示的滑轮组省了力，但是费距离。
2.利用乙所示的滑轮组提升物体
用图乙所示的滑轮组提起重物时，若不计摩擦和绳重，考虑动滑轮重G动，动滑轮上有n=2段绳子承担总重，拉力就是总重的二分之一【（2F=G总=G+G动），】。拉力作用点移动距离就是物体升高高度的2倍（s=2h）。拉力作用点移动速度就是物体升高速度的3倍（vF=2v物）。
使用图乙所示的滑轮组既省了力，也改变了力的方向，但是费了距离。
【总结】使用滑轮组的特点
1.作用在绳子自由端的拉力 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，所用的拉力F就是物重的几分之一。
不计动滑轮重、绳重和摩擦
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重
2.拉力 F的作用点(绳子自由端)移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即: s=nh
3.绳子自由端移动的速度与物体升高的速度的关系：V绳=nV物
【课堂练习】
【例题4】 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
【答案】
【解析】甲图中工人师傅站在地面，拉绳子自由端的力方向向下，绳子的起始端连在定滑轮上，和动滑轮相连的绳子段数为n=2，拉力
乙图中工人师傅站在楼顶，拉绳子自由端的力方向向上，绳子的起始端连在动滑轮上，和动滑轮相连的绳子段数为n=3，拉力
F乙＜F甲，乙图所示情况下更省力。
【例题5】（2026年陕西渭南临渭区中考二模题）如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升重为200N的物体所用的拉力为100N,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。不计绳重和摩擦，该滑轮组绳子自由端移动的速度为_____m/s;拉力的功率为_______W.
【答案】1.5 150
【解析】由图乙可知，物体提升速度为
绳子自由端移动的速度为
vF=3V物，3段绳子和动滑轮相连，拉力F的方向竖直向上。
拉力的功率为
【例题6】（2025年广东东莞期中考试题）如图所示,用力F拉重为400 N的木箱在水平地面上做匀速直线运动,木箱受到的摩擦力为200 N,方向为水平向______；若木箱匀速运动了3 m,则拉力F作用点移动的距离为______m,拉力F为_______N.(不计滑轮重及绳与轮、轮与轴间的摩擦)
【答案】右 6 100
【解析】木箱向左运动,所受滑动摩擦力的方向与木箱相对地面滑动的方向相反,为水平向右。由图可知,有两段绳子和动滑轮相连,木箱匀速运动了3 m,则绳子自由端移动的距离s=2s物=2×3 m=6 m,即拉力F的作用点移动的距离为6 m.木箱在水平地面上做匀速直线运动,处于平衡状态,则拉力
【科学世界】轮轴和斜面
1.轮轴 轻轻转动门把手，就可以把门锁打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力使汽车转弯。门把手、方向盘等属于又一类简单机械——轮轴。它们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。
各种轮轴
2.斜面 人们往卡车上装载较重的货物时，常常会在车尾斜搭一块木板，将货物沿着木板往上推，这样比直接向上抬起货物省力很多。这块倾斜的木板就是斜面。斜面是与水平面成一定角度的平面，也是一种简单机械。同样的高度，斜面的倾角越小，斜面就越长，也就越省力。高山的盘山坡道、物料运输机中的斜面传送带等，都是斜面的应用。
把重力为G的物体，沿着长为l、高为h的斜面，用大小为F的力拉到斜面顶端，不计物体所受斜面的摩擦力，拉力对物体做的功WF等于物体克服自身所受重力做的功WG，即WF＝WG， Fl =Gh，
沿斜面向上的拉力： F=Gh/l
如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体所受重力的几分之一，所以斜面是一种省力的简单机械。
因为斜面长l大于高h，所以使用斜面时要费距离。
【课堂练习】
【例题7】图甲中的辘轳是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。提水时，辘轳可视为______杠杆，支点是图乙中的_____点；图丙是某种水龙头开关，为了更省力，应选用开关___（选填①或②）。
【答案】省力 B ①
【解析】辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，动力臂大于阻力臂，可以省力，属于省力杠杆；图乙中，支点是绕着转动的固定点，即B点。
水龙头开关也利用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图丙中的①可以更省力。
【例题8】（2026年安徽合肥45中中考二模题）工人用如图所示装置将重600N的货物沿斜面由底部拉到顶端。装置固定在水平面上，斜面长12m，高6m，工人的拉力为400N，若不计绳重、绳子与滑轮间的摩擦，物体与斜面间的摩擦力为__________N.
【答案】100
【解析】由于定滑轮不能改变力的大小，只能改变力的方向，并且不计绳重、绳子与滑轮间的摩擦，则货物所受绳子沿斜面方向向上的拉力等于工人对绳子的拉力，为F=400N.
将货物沿斜面由底部拉到顶端，
拉力对货物做的功WF=FL=400N×12m=4800J
克服货物所受重力做的功WG=Gh=600N×6m=3600J
克服斜面对货物的摩擦力做的功Wf=WF-WG=4800J-3600J=1200J
由W=Fs得，货物所受斜面的摩擦力
物体与斜面间的摩擦力为100N.
【课后作业】练习与应用1、2、3、4题。

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