资源简介

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6.6 滑轮 （导学案）
【学习目标】
1. 认识定滑轮和动滑轮，理解它们的工作特点和实质；了解滑轮组的组成和工作原理，能组装简单的滑轮组并分析其省力情况。（物理观念）
2. 在探究滑轮的实验中，能够熟练运用各种实验技能，准确收集和处理实验数据，运用科学的方法对实验结果进行分析和解释。（科学探究）
3. 学生能够运用模型思维，将复杂的实际滑轮系统简化为基本的物理模型进行分析和研究。（科学思维）
4. 学习和实验过程中，学生将严谨认真、实事求是的科学态度内化为自己的行为准则；学习滑轮知识的过程中，关注滑轮技术在日常生活、生产等方面的应用和影响。（科学态度与责任）
【学习重点】定滑轮和动滑轮的特点及实质；滑轮组的特点及绕线方法
【学习难点】理解定滑轮和动滑轮的实质是杠杆；滑轮组绳子绕法与省力情况的关系及相关计算
【自主预习】阅读教材第32页第5节《滑轮》，并完成以下内容：
1. 定滑轮与动滑轮
使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。定滑轮的轴固定不动，而动滑轮的轴与重物一起移动。
2. 两类滑轮的作用
从实验中可以得出结论：
使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。
使用定滑轮时，相当于使用一个等臂杠杆，定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。
使用动滑轮时，同样可找出与它相当的杠杆。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。
3. 滑轮组
实验表明：使用滑轮组吊重物时，若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即
我的疑问：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【合作探究】
探究一、定滑轮和动滑轮及其作用
1．定滑轮和动滑轮及其作用
图例 分类 结论
使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮：定滑轮的轴固定不动。 使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。 滑轮属于杠杆类机械，上述实验得出的两个结论，可以用杠杆平衡条件来进一步论证。 使用定滑轮时，相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。 使用动滑轮时，相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。
探究定滑轮的作用 先用弹簧测力计直接测出每一个钩码的重力，再按图所示用弹簧测力计测量拉力，改变钩码的数量或拉力的方向，比较每次拉力和钩码重力的大小关系。
定滑轮与杠杆 定滑轮：相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。
使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 动滑轮：动滑轮的轴与重物一起移动。
探究动滑轮的作用 按图所示的方法，通过动滑轮来提起钩码，读出弹簧测力计的示数F，并与钩码的重力G比较。
动滑轮：相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。
【探究归纳】使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。定滑轮：相当于使用一个等臂杠杆，动滑轮：相当于使用一个省力杠杆。
【例题1】（1）我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图，是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是（ ）
A．该滑轮是动滑轮 B．该滑轮可以改变施力的方向
C．使用该滑轮费距离 D．使用该滑轮可以省功
【答案】B
【解析】A．图中滑轮的轴是固定不动的，这种滑轮是定滑轮，不是动滑轮，故A错误；
B．从图中可以看出，人向下拉动绳子，水桶被向上提起，力的方向由竖直向下变为了竖直向上，说明该滑轮可以改变施力的方向，故B正确；
C．使用定滑轮时，绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度（s=h），不省距离，故C错误；
D．根据功的原理，任何机械都不能省功。使用滑轮时，不仅要对水桶做有用功，还要克服绳重和摩擦做额外功，所以总功会大于有用功，不能省功，故D错误。
故选B。
（2）动滑轮实质上是一个 杠杆。如图所示，物体重400N，滑轮重10N（绳重、摩擦不计），若要匀速提升重物，则自由端匀速竖直向上的拉力F为 N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图中虚线所示，则拉力将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】省力 205 变大
【解析】[1]动滑轮使用时，由两段绳子承担物体和滑轮的重力，可以省力，其实质是一个动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆。
[2]由题意可得：
[3]因为若拉力F的方向向右倾斜一些，动力臂减小，所以根据杠杆平衡条件可知拉力将变大。
探究二、滑轮组
1．探究滑轮组的作用
图示 过程 结论
使用定滑轮能改变力的方向，使用动滑轮能省力，把它们组合起来使用，就可以既省力又改变力的方向。 请用两个滑轮组成如图所示的滑轮组，并测出不同情况下拉力F和钩码的重力G,填入表中。 请根据表中的数据找出F、G和n之间的关系。 使用滑轮组吊重物时，若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即 若考虑动滑轮重，则为 图（c）和图（a）相比，动滑轮上绳子段数n最多，所以图（c）中的绕绳方式最省力。
【归纳总结】使用滑轮组吊重物时，就可以既省力又改变力的方向。若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。
2．轮轴
杠杆还可以变形为轮轴。如图所示，由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械就是轮轴。 轮轴可以看成不等臂杠杆。若动力作用在轮上，阻力作用在轴上，就省力，如汽车方向盘、井上的辘 和水龙头等；反之，若动力作用在轴上，阻力作用在轮上，就费力，如汽车前窗上的雨刮器、自行车通过链条带动车轮转动等。
【例题2】（1）某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N，下列说法中错误的是（ ）
A．该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向
B．若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N
C．若将重物提升3cm，则绳子自由端需要移动9cm
D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N
【答案】A
【解析】A．由题可知，三段绳子直接与动滑轮相连，拉力F向上，说明拉力方向与重物被提升的方向相同，因此该滑轮组可以省力，但不能改变拉力的方向，故A错误，符合题意；
B．不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦时，拉力F与物重G的关系为，其中n=3，所以拉力
即要提起重物，拉力至少为10N，故B正确，不符合题意；
C．使用滑轮组时，绳子自由端移动的距离s与重物上升的高度h的关系为s=nh，将重物提升3cm，即h=3cm，n=3，所以绳子自由端需要移动的距离s=3×3cm=9cm
故C正确，不符合题意；
D．实验中，存在绳重、滑轮重以及滑轮与绳子之间的摩擦，这些都会导致拉力增大，因此匀速提升物体时，所用拉力会大于不考虑这些因素时的10N，故D正确，不符合题意。
故选A。
（2）请在图中画出人提起重物时，所用拉力最小的绳子绕线方式。
【答案】
【解析】从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法，如图所示：
（3）为了探究使用滑轮组省力与哪些因素有关，小明提出了如下猜想：
猜想一：装置的省力多少与被提升物体所受的重力有关。
猜想二：装置的省力多少与动滑轮所受的重力有关。
猜想三：装置的省力多少与吊着动滑轮的绳子的段数有关。
为了验证猜想，准备的器材如下：两个滑轮组（如图甲和乙）、两根细绳、钩码若干、弹簧测力计。小明利用滑轮组提升不同数量的钩码进行了五次实验，数据如下表所示：
实验次序 钩码所受的重力/N 钩码升高的高度/m 动滑轮所受的重力/N 绳子的拉力/N 绳端通过的距离/m 省力/N
1 2 0.1 0.2 0.8 0.3 1.4
2 4 0.1 0.2 1.5 0.3 2.7
3 6 0.1 0.2 2.2 0.3 4.0
4 6 0.1 0.4 1.4 0.5 5.0
5 8 0.1 0.4 1.8 0.5 6.6
(1)实验时，他应该 （选填“匀速”或“加速”）拉动绳子。
(2)如图甲、乙所示，分析表中数据可以得到结论：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组越 ；用不同的滑轮组提升相同的物体，吊着动滑轮的绳子的段数越多越 （选填“省力”或“费力”）。
(3)分析表中的第5组数据，它是用图 （选填“甲”或“乙”）中滑轮组做实验得出来的。
【答案】(1)匀速
(2) 省力 省力
(3)乙
【解析】（1）实验时，匀速拉动绳子，系统处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数等于绳子的拉力，方便准确测量拉力大小。若加速拉动，物体处于非平衡状态，拉力大于匀速拉动时的拉力，会使测量不准确。
（2）[1]观察 1、2、3 次实验数据，使用同一滑轮组（动滑轮重相同，绳子段数相同），钩码重力逐渐增大，绳子的拉力虽然也增大，但省力情况是省力数值逐渐增大，即物体越重，滑轮组越省力。
[2]对比 3、4 次实验，提升物体重力相同（都是6N），动滑轮重力不同（0.2N和0.4N），且绳子段数不同（3段和5段），发现绳子段数越多（第 4 次实验绳子段数多），拉力越小，越省力。所以用不同的滑轮组提升相同的物体，吊着动滑轮的绳子的段数越多越省力。
（3）根据s=nh，第 5 组数据中h=0.1m，s=0.5m，则
图甲滑轮组绳子段数n=3，图乙滑轮组绳子段数n=5，所以第 5 组数据是用图乙中滑轮组做实验得出来的。
【归纳整理】
【课堂练习】
1．国庆期间，小华到北京旅游，观看了天安门广场升旗仪式。关于旗杆顶部安装的滑轮，下列说法正确的是（　C　）
A．使用定滑轮，因为可以省力
B．使用动滑轮，因为可以省力
C．使用定滑轮，因为可以改变力的方向
D．使用动滑轮，因为可以改变力的方向
2．如图3所示，分别用力F 、F 、F 匀速提起同一重物。若不计滑轮重与摩擦，则（ A ）
A． B． C． D．
3．如图所示，每个滑轮自重相等，不计绳重和轮、轴间摩擦，分别用甲、乙两个滑轮组匀速向上提升重物时，甲、乙滑轮组绳端的拉力F恰好相等。已知，则每个滑轮的重为（　B　）
A．3N B．6N C．11N D．22N
4．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　D　）
A．A、B均静止 B．无法确定A、B的运动情况
C．A上升 D．A下降
5．如图所示，分别用力F1、F2和F3，使用三个滑轮匀速提起同样的重物，不计绳重、滑轮重和摩擦，则F1、F2和F3的大小关系是（　D　）
A．F16．古代的汲水装置——辘轳，由具有共同转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。用辘轳提水的某时刻的示意图如图乙所示，下列说法正确的是（　D　）
A．正常使用时，图甲中辘轳可视为费力杠杆
B．使用辘轳提水，不仅可以省力，也可以省距离
C．图丙中水龙头开关，②比①更省力
D．家中房门的门把手与辘轳的原理相同
7．如图所示是工人往高处运送货物的两种方法，（甲）中滑轮的作用是 改变力的方向 ，（乙）中用滑轮拉动 100 牛的重物上升 1 米时，不计滑轮重及摩擦，工人的拉力为 50 牛，绳子的自由端上升 2 米。
8．一辆汽车不小心陷进了泥潭中，司机按图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出，如果汽车发动机产生的牵引力比阻力小1000N，则甲图人匀速拉动汽车的拉力至少为 1000N ，乙图人匀速拉动汽车的拉力至少为 500N 。（绳与滑轮间的摩擦不计）
9.工人站在地面上用如图的滑轮组提升重物，画出滑轮组的绕绳方式。
10.如图所示，小亮用滑轮组将物体运上楼，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
11.如图所示，汽车陷入淤泥中，要用滑轮组将汽车拉出来，请在图中画出最省力的绕绳方式。
12.如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮工作特点”的实验装置。
（1）在探究定滑轮工作的特点时，如图乙所示，实验测力计的操作方法正确的是 　 C 　。
A.随意拉动钩码
B.拉着钩码保持静止
C.匀速向下拉动钩码
（2）他按图示提起钩码时，分别测得一组数据如下表所示，请你分析：
①比较甲和丙实验测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是 　能省力 　。
②把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮费距离 。
（3）在探究定滑轮工作特点时，按照图乙所示操作，觉得校准弹簧测力计操作麻烦，于是把弹簧测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，如图丁所示，读得的测力计示数会 　变小　（变大/变小/不变），其理由是 　测力计本身受重力的作用。
13.某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下2m，在此过程中，不计摩擦和绳重，求：
（1）物体被提升的高度；
（2）滑轮组中动滑轮的重力；
（4）如果用此滑轮组以0.2m/s速度匀速提升800N的重物，拉力应为多大？
解：（1）由图所知，滑轮组绳子的股数n=2
物体被提升的高度h=1/n s=1/2x2m=1m
（2）不计摩擦和绳重，拉力F=1/n（G+G重），则动滑轮重G重=nF-G=2x300N-500N=100N
（3）当提起800N的重物时，不计摩擦和绳重，所用拉力F’=1/n（G’+G重）=1/2x（800N+100N）=450N
答：（1）物体被提升的高度为1m；
（2）滑轮组中动滑轮的重力为100N；
（3）如果用此滑轮组匀速提升800N的重物，拉力应为450N。
【课后巩固】
1．工人师傅使用一个轻质动滑轮提升物体，这样做（ ）
A．省力，也可以省距离 B．不能省力，但可以省距离
C．省力，但不可以省距离 D．不能省力，也不可以省距离
【答案】C
【解析】动滑轮是随物体一起移动的滑轮，使用动滑轮时，拉力约为物重的一半（不计摩擦和滑轮自重），即省力，但代价是绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍，即费距离，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选 C。
2．如图所示，用机械提起同一重物，若滑轮的重力都相同，且等于提升物体的重力，不计绳重和摩擦，则其中最省力的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】图中滑轮及滑轮组均不计绳重和摩擦，且滑轮的重等于物重，即G=G动：
A．图中是动滑轮，承担动滑轮的绳子是2段，则；
B．图中是定滑轮，则FB=G；
C．图中是滑轮组，承担动滑轮的绳子是3段，则；
D．图中是滑轮组，承担动滑轮的绳子是2段，则；
FC故选C。
3．如图所示，使用定滑轮匀速提升重力为的物体，分别用、、三个不同方向的力，不计绳重和摩擦，关于力的大小关系，下列说法正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】由图可知，图中滑轮的轴的位置固定不动，是定滑轮，使用定滑轮不能省力，因为物体匀速运动，忽略绳重及绳子与滑轮间的摩擦，F1、F2、F3都与物体受到的重力G相等，所以三种拉法所用拉力一样大，即 F1=F2=F3=G
故ABD错误，C正确。
故选C。
4．如图所示，在拉力F的作用下，总重40N的物体被匀速提升了20cm。若不计滑轮的重力和摩擦力，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（ ）
A．F=40N，s=0.2m B．F=40N，s=0.4m
C．F=20N，s=0.2m D．F=20N，s=0.4m
【答案】D
【解析】若不计滑轮的重力和摩擦力，此时拉力
拉力F向上移动的距离s=2h=2×20cm=40cm=0.4m，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
5．如图所示的拧螺丝，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝刀在拧螺丝钉时相当于简单机械 （选填“滑轮”或“轮轴”或“杠杆”）。
【答案】粗 轮轴
【解析】[1][2]在拧螺丝钉时，螺丝刀相当于简单机械轮轴，轮轴是一种省力机械，支点在手柄截面的中心，手柄越粗，动力臂越大，在其它条件一定时，动力越小，即越省力。
6．如图甲，方向盘相当于一个 ，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝ N。如图乙，门锁的把手相当于一个 （省力/费力）机械。
【答案】 轮轴 200 省力
【解析】[1]方向盘由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转，所以方向盘相当于一个轮轴。
[2]已知F1=20N，轮盘的半径R=20cm，轴的半径r=2cm。
根据轮轴实质是杠杆变形，利用杠杆平衡条件F1l1=F2l2，即 F1R=F2r
将已知数值代入公式可得20N×20cm= F2×2cm
解得F2=200N。
[3]门锁的把手，外轮半径大于轴半径，动力作用在轮上。根据轮轴原理，当动力作用在轮上时，利用杠杆平衡条件F1l1=F2l2，即F1R=F2r，可得，因为R>r，所以 F17．在同一水平面上用滑轮以下列图片所示的三种方式拉动同一物块做匀速直线运动，所用水平拉力分别为、、（滑轮和绳的重力及滑轮与绳间的摩擦不计）。其中滑轮属于动滑轮的是图 ，、、三个力的大小关系为 。
【答案】乙、丙 F2【解析】[1][2]假设物体与地面的摩擦力为f，图甲中滑轮为定滑轮，不省力，则F1=f；图乙中滑轮为动滑轮，省一半的力，则；图丙中滑轮为动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，费1倍的力，则 F3=2f。所以，图乙、丙中的滑轮属于动滑轮，三个力的大小关系为F28．如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中使用甲滑轮的好处是 。其中乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高 m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1=F2，则G1 G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
【答案】 可以改变作用力方向 2 小于
【解析】（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
（2）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力多费1倍距离。
【详解】如图所示甲为定滑轮，乙为动滑轮。
[1]图中使用甲滑轮的好处是，可以改变作用力方向。
[2]动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力多费1倍距离，乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高2m。
[3]定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，故
F1=G1
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，故
则
G2=2F2
故
G19．如图所示，甲和乙都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，但是它们有不同点，请回答：
(1) 滑轮组能改变施力的方向，而 滑轮组不能改变施力的方向。
(2)甲滑轮组中有 段绳子承担物重，乙滑轮组中有 段绳子承担物重， 滑轮组更省力一些。
(3)如果都使物体上升高度h，那么甲滑轮组绳子自由端移动的距离是 ，乙滑轮组绳子自由端移动的距离是 。
(4)使用滑轮组的好处是 和 ；缺点是 。
【答案】(1) 甲 乙
(2) 2 3 乙
(3) 2h 3h
(4) 省力 可以改变力的方向 费距离
【解析】（1）[1][2]由图知，甲滑轮组绳子拉力方向向下，物体运动方向向上，故甲滑轮组能改变施力的方向；乙滑轮组绳子拉力方向向上，物体运动方向向上，故乙滑轮组不能改变施力的方向。
（2）[1][2][3]甲滑轮组中有两根绳子直接与动滑轮连接，故甲滑轮组中有两段绳子承担物重，；乙滑轮组中有三根绳子直接与动滑轮连接，故乙滑轮组中有三段绳子承担物重, ； F1>F2，故乙滑轮更省力一些。
（3）[1][2]甲滑轮组中有两根绳子直接与动滑轮连接，乙滑轮组中有三根绳子直接与动滑轮连接，如果都使物体上升高度h，那么甲滑轮组绳子自由端移动的距离是s甲=2h，乙滑轮组绳子自由端移动的距离是s乙=3h。
（4）[1][2][3]滑轮组结合了定滑轮和动滑轮的优点可以改变力的方向，省力，但是也有动滑轮的缺点费距离。
10．工人利用图所示的滑轮组以最省力的方式向下拉绳将重物提升，请在图中画出滑轮组的绕绳方法。
【答案】
【解析】要使滑轮组最省力，就需要与动滑轮相连的绳子段数更多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，保证绳子的自由端向下拉，如图所示：
11．如图所示，工人用滑轮组在20s内将重200N的物体匀速提升了4m，已知动滑轮重为50N。不计绳重及轮与轴间的摩擦。（g=10N/kg）求：
(1)该滑轮组有几段绳子吊着动滑轮；
(2)绳子自由端移动的距离及速度；
(3)工人所用拉力F。
【答案】(1)2
(2)8m，0.4m/s
(3)125N
【解析】（1）由图知，直接和动滑轮相连的绳子段数有2段，可知该滑轮组吊着动滑轮的绳子段数n=2。
（2）滑轮组绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的2倍，工人用滑轮组在20s内将重200N的物体匀速提升了4m，则绳子自由端移动的距离s=2h=2×4m=8m
则绳子自由端移动的速度
（3）动滑轮与物体的总重力G总=G动+G物=50N+200N=250N
因为不计绳重及轮与轴间的摩擦，吊着动滑轮的绳子段数为2段，故有2段绳子承担总重力，所以工人所用拉力
我的收获：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
我的错题：
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6.6 滑轮 （导学案）
【学习目标】
1. 认识定滑轮和动滑轮，理解它们的工作特点和实质；了解滑轮组的组成和工作原理，能组装简单的滑轮组并分析其省力情况。（物理观念）
2. 在探究滑轮的实验中，能够熟练运用各种实验技能，准确收集和处理实验数据，运用科学的方法对实验结果进行分析和解释。（科学探究）
3. 学生能够运用模型思维，将复杂的实际滑轮系统简化为基本的物理模型进行分析和研究。（科学思维）
4. 学习和实验过程中，学生将严谨认真、实事求是的科学态度内化为自己的行为准则；学习滑轮知识的过程中，关注滑轮技术在日常生活、生产等方面的应用和影响。（科学态度与责任）
【学习重点】定滑轮和动滑轮的特点及实质；滑轮组的特点及绕线方法
【学习难点】理解定滑轮和动滑轮的实质是杠杆；滑轮组绳子绕法与省力情况的关系及相关计算
【自主预习】阅读教材第32页第5节《滑轮》，并完成以下内容：
1. 定滑轮与动滑轮
使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成 和 两类。定滑轮的轴固定不动，而动滑轮的轴与重物一起移动。
2. 两类滑轮的作用
从实验中可以得出结论：
使用定滑轮 ，但可以改变 。使用动滑轮可以 ，但不改变 。
使用定滑轮时，相当于使用一个 ，定滑轮的轴是杠杆的 ，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的 。
使用动滑轮时，同样可找出与它相当的杠杆。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的 。
3. 滑轮组
实验表明：使用滑轮组吊重物时，若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即
我的疑问：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【合作探究】
探究一、定滑轮和动滑轮及其作用
1．定滑轮和动滑轮及其作用
图例 分类 结论
使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮：定滑轮的轴固定不动。 使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。 滑轮属于杠杆类机械，上述实验得出的两个结论，可以用杠杆平衡条件来进一步论证。 使用定滑轮时，相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。 使用动滑轮时，相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。
探究定滑轮的作用 先用弹簧测力计直接测出每一个钩码的重力，再按图所示用弹簧测力计测量拉力，改变钩码的数量或拉力的方向，比较每次拉力和钩码重力的大小关系。
定滑轮与杠杆 定滑轮：相当于使用一个等臂杠杆,定滑轮的轴是杠杆的支点，动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。
使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 动滑轮：动滑轮的轴与重物一起移动。
探究动滑轮的作用 按图所示的方法，通过动滑轮来提起钩码，读出弹簧测力计的示数F，并与钩码的重力G比较。
动滑轮：相当于使用一个省力杠杆。如图所示，点O为杠杆的支点，滑轮的轴A为阻力的作用点，B为动力的作用点。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍。
【探究归纳】使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向。定滑轮：相当于使用一个等臂杠杆，动滑轮：相当于使用一个省力杠杆。
【例题1】（1）我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图，是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是（ ）
A．该滑轮是动滑轮 B．该滑轮可以改变施力的方向
C．使用该滑轮费距离 D．使用该滑轮可以省功
（2）动滑轮实质上是一个 杠杆。如图所示，物体重400N，滑轮重10N（绳重、摩擦不计），若要匀速提升重物，则自由端匀速竖直向上的拉力F为 N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图中虚线所示，则拉力将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
探究二、滑轮组
1．探究滑轮组的作用
图示 过程 结论
使用定滑轮能改变力的方向，使用动滑轮能省力，把它们组合起来使用，就可以既省力又改变力的方向。 请用两个滑轮组成如图所示的滑轮组，并测出不同情况下拉力F和钩码的重力G,填入表中。 请根据表中的数据找出F、G和n之间的关系。 使用滑轮组吊重物时，若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即 若考虑动滑轮重，则为 图（c）和图（a）相比，动滑轮上绳子段数n最多，所以图（c）中的绕绳方式最省力。
【归纳总结】使用滑轮组吊重物时，就可以既省力又改变力的方向。若动滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。
2．轮轴
杠杆还可以变形为轮轴。如图所示，由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械就是轮轴。 轮轴可以看成不等臂杠杆。若动力作用在轮上，阻力作用在轴上，就省力，如汽车方向盘、井上的辘 和水龙头等；反之，若动力作用在轴上，阻力作用在轮上，就费力，如汽车前窗上的雨刮器、自行车通过链条带动车轮转动等。
【例题2】（1）某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N，下列说法中错误的是（ ）
A．该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向
B．若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N
C．若将重物提升3cm，则绳子自由端需要移动9cm
D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N
（2）请在图中画出人提起重物时，所用拉力最小的绳子绕线方式。
（3）为了探究使用滑轮组省力与哪些因素有关，小明提出了如下猜想：
猜想一：装置的省力多少与被提升物体所受的重力有关。
猜想二：装置的省力多少与动滑轮所受的重力有关。
猜想三：装置的省力多少与吊着动滑轮的绳子的段数有关。
为了验证猜想，准备的器材如下：两个滑轮组（如图甲和乙）、两根细绳、钩码若干、弹簧测力计。小明利用滑轮组提升不同数量的钩码进行了五次实验，数据如下表所示：
实验次序 钩码所受的重力/N 钩码升高的高度/m 动滑轮所受的重力/N 绳子的拉力/N 绳端通过的距离/m 省力/N
1 2 0.1 0.2 0.8 0.3 1.4
2 4 0.1 0.2 1.5 0.3 2.7
3 6 0.1 0.2 2.2 0.3 4.0
4 6 0.1 0.4 1.4 0.5 5.0
5 8 0.1 0.4 1.8 0.5 6.6
(1)实验时，他应该 （选填“匀速”或“加速”）拉动绳子。
(2)如图甲、乙所示，分析表中数据可以得到结论：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组越 ；用不同的滑轮组提升相同的物体，吊着动滑轮的绳子的段数越多越 （选填“省力”或“费力”）。
(3)分析表中的第5组数据，它是用图 （选填“甲”或“乙”）中滑轮组做实验得出来的。
【归纳整理】
【课堂练习】
1．国庆期间，小华到北京旅游，观看了天安门广场升旗仪式。关于旗杆顶部安装的滑轮，下列说法正确的是（　　）
A．使用定滑轮，因为可以省力
B．使用动滑轮，因为可以省力
C．使用定滑轮，因为可以改变力的方向
D．使用动滑轮，因为可以改变力的方向
2．如图3所示，分别用力F 、F 、F 匀速提起同一重物。若不计滑轮重与摩擦，则（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，每个滑轮自重相等，不计绳重和轮、轴间摩擦，分别用甲、乙两个滑轮组匀速向上提升重物时，甲、乙滑轮组绳端的拉力F恰好相等。已知，则每个滑轮的重为（　　）
A．3N B．6N C．11N D．22N
4．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　）
A．A、B均静止 B．无法确定A、B的运动情况
C．A上升 D．A下降
5．如图所示，分别用力F1、F2和F3，使用三个滑轮匀速提起同样的重物，不计绳重、滑轮重和摩擦，则F1、F2和F3的大小关系是（　　）
A．F16．古代的汲水装置——辘轳，由具有共同转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。用辘轳提水的某时刻的示意图如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．正常使用时，图甲中辘轳可视为费力杠杆
B．使用辘轳提水，不仅可以省力，也可以省距离
C．图丙中水龙头开关，②比①更省力
D．家中房门的门把手与辘轳的原理相同
7．如图所示是工人往高处运送货物的两种方法，（甲）中滑轮的作用是 ，（乙）中用滑轮拉动 100 牛的重物上升 1 米时，不计滑轮重及摩擦，工人的拉力为 牛，绳子的自由端上升 米。
8．一辆汽车不小心陷进了泥潭中，司机按图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出，如果汽车发动机产生的牵引力比阻力小1000N，则甲图人匀速拉动汽车的拉力至少为 ，乙图人匀速拉动汽车的拉力至少为 。（绳与滑轮间的摩擦不计）
9.工人站在地面上用如图的滑轮组提升重物，画出滑轮组的绕绳方式。
10.如图所示，小亮用滑轮组将物体运上楼，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
11.如图所示，汽车陷入淤泥中，要用滑轮组将汽车拉出来，请在图中画出最省力的绕绳方式。
12.如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮工作特点”的实验装置。
（1）在探究定滑轮工作的特点时，如图乙所示，实验测力计的操作方法正确的是 　 　。
A.随意拉动钩码
B.拉着钩码保持静止
C.匀速向下拉动钩码
（2）他按图示提起钩码时，分别测得一组数据如下表所示，请你分析：
①比较甲和丙实验测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是 　 　 。
②把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮 。
（3）在探究定滑轮工作特点时，按照图乙所示操作，觉得校准弹簧测力计操作麻烦，于是把弹簧测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，如图丁所示，读得的测力计示数会 　　（变大/变小/不变），其理由是 　 。
13.某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下2m，在此过程中，不计摩擦和绳重，求：
（1）物体被提升的高度；
（2）滑轮组中动滑轮的重力；
（4）如果用此滑轮组以0.2m/s速度匀速提升800N的重物，拉力应为多大？
【课后巩固】
1．工人师傅使用一个轻质动滑轮提升物体，这样做（ ）
A．省力，也可以省距离 B．不能省力，但可以省距离
C．省力，但不可以省距离 D．不能省力，也不可以省距离
2．如图所示，用机械提起同一重物，若滑轮的重力都相同，且等于提升物体的重力，不计绳重和摩擦，则其中最省力的是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，使用定滑轮匀速提升重力为的物体，分别用、、三个不同方向的力，不计绳重和摩擦，关于力的大小关系，下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，在拉力F的作用下，总重40N的物体被匀速提升了20cm。若不计滑轮的重力和摩擦力，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（ ）
A．F=40N，s=0.2m B．F=40N，s=0.4m
C．F=20N，s=0.2m D．F=20N，s=0.4m
5．如图所示的拧螺丝，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝刀在拧螺丝钉时相当于简单机械 （选填“滑轮”或“轮轴”或“杠杆”）。
6．如图甲，方向盘相当于一个 ，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝ N。如图乙，门锁的把手相当于一个 （省力/费力）机械。
7．在同一水平面上用滑轮以下列图片所示的三种方式拉动同一物块做匀速直线运动，所用水平拉力分别为、、（滑轮和绳的重力及滑轮与绳间的摩擦不计）。其中滑轮属于动滑轮的是图 ，、、三个力的大小关系为 。
8．如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中使用甲滑轮的好处是 。其中乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高 m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1=F2，则G1 G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
9．如图所示，甲和乙都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，但是它们有不同点，请回答：
(1) 滑轮组能改变施力的方向，而 滑轮组不能改变施力的方向。
(2)甲滑轮组中有 段绳子承担物重，乙滑轮组中有 段绳子承担物重， 滑轮组更省力一些。
(3)如果都使物体上升高度h，那么甲滑轮组绳子自由端移动的距离是 ，乙滑轮组绳子自由端移动的距离是 。
(4)使用滑轮组的好处是 和 ；缺点是 。
10．工人利用图所示的滑轮组以最省力的方式向下拉绳将重物提升，请在图中画出滑轮组的绕绳方法。
11．如图所示，工人用滑轮组在20s内将重200N的物体匀速提升了4m，已知动滑轮重为50N。不计绳重及轮与轴间的摩擦。（g=10N/kg）求：
(1)该滑轮组有几段绳子吊着动滑轮；
(2)绳子自由端移动的距离及速度；
(3)工人所用拉力F。
我的收获：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
我的错题：
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