第二節(jié) 滑輪及其應(yīng)用,王靜 重慶市經(jīng)開育才中學(xué) 西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,人類與動物的一個較大區(qū)別是人類制造了工具，并且懂得用工具去改變我們的生活改變我們的世界，因此有了21世紀偉大的今天,莊嚴的一刻,大家對這一現(xiàn)象有沒有疑問？,五星紅旗是向什么方向運動的？,旗手施加給五星紅旗的力向什么方向？,為什么力的方向與運動方向相反紅旗還可以順利升起呢？奧妙在哪？,向上,向下,旗桿 的頂部 安裝了 一種 簡單 的 機械， 滑輪,滑輪,軸,帶凹槽的輪,滑輪 主要部分是能繞軸轉(zhuǎn)動的輪子,滑輪的定義：周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪,起重機吊臂上的滑輪,嘗試采用繩，一個滑輪，鐵架臺將勾碼提到高處，你有什么方法？,細線,滑輪,鉤碼,鐵架臺,動滑輪和定滑輪,你使用的哪種方法？這兩種方法有什么不同呢？,動滑輪,定滑輪,方案一,方案二,實物圖,定滑輪 軸固定不動的滑輪,動滑輪 軸隨物體一起運動的滑輪,滑輪的分類,（09溫州）下列各圖中利用了動滑輪的是（ ）,D,思考,這兩種方案有什么共同點和區(qū)別,共同點 區(qū)別,都使物體向上運動,通過實驗科學(xué)探究,提出問題：研究使用定，動滑輪將物體豎直向上提升過程中，用力大小、方向，移動距離與物重、物體上升距離之間的關(guān)系。,猜想與假設(shè),制定計劃設(shè)計實驗,彈簧測力計測量物重和力的大小 尺子測量力移動的距離和物體移動的距離,使用定滑輪提升物體 （勻速）,進行實驗收集數(shù)據(jù),實驗結(jié)論：定滑輪不省力、不省距離，但能改變力的方向。,定滑輪 F拉=G物 S=h,繩子端移 動的距離,物體上升的距離,使用動滑輪提升物體 （勻速）,實驗結(jié)論：動滑輪可以省一半力，但費一倍距離，不能改變力的方向。,經(jīng)行實驗收集數(shù)據(jù),動滑輪 F拉=12G物 S=2h,繩子端移 動的距離,物體上升的距離,忽略動滑輪的重力和繩子與動滑輪，定滑輪之間的摩擦力,動滑輪 F拉=12（G物+G動滑輪） S=2h,繩子端移 動的距離,物體上升的距離,忽略繩子與動滑輪，定滑輪之間的摩擦力，考慮動滑輪的重力,實驗結(jié)論,1，使用定滑輪不省力，不省距離，但可以改變力的方向 F拉=G 物 S繩=h物,2，使用動滑輪可以省一半的力，但浪費一倍的距離，不可以改變力的方向 F= G物 F= （G物+G動 ） S=2h,杠桿知識回顧,1、定義：一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫做杠桿。,可見，滑輪也是杠桿,根據(jù)杠桿的種類的特征，和動、定滑輪的特點，動、定滑輪分別屬于哪一類型的杠桿，為什么？分別找出動、定滑輪的五要素。,O,r,r,F,F,定滑輪實質(zhì) 是一個等臂杠桿 （ l1=l2 ）,使用定滑輪為什么不省力？,練習(xí)：,1、 如圖9所示中，通過定滑輪勻速提起重物G時，向三個方向拉動的力分別為F1、F2、F3，則三個力大小關(guān)系是 AF1最大 BF2最大 CF3最大 D一樣大,尋找支點,2r,r,F,O,動滑輪實質(zhì)： 動力臂是阻力臂2倍的杠桿,使用動滑輪為什么可以省力？,2、圖1中A是_滑輪。利用這樣的裝置把物體舉高，用力的方向應(yīng)向_（選填“上”、“下”）。如果用26牛的拉力，勻速提起50牛的物體，不計繩重和摩擦，滑輪 A重 牛。若要使物體上升2米，應(yīng)將繩的自由端拉動_米。,3、如圖5所示甲、乙兩個裝置，已知： A 重100牛，A在地面上滑動時所受的摩擦力為40牛（不考慮繩與滑輪的摩擦）。要使A向右勻速滑動，拉力F甲= 牛，F(xiàn)乙= 牛,請您幫忙抓住，我到樓上接袋子。,救命！,??？你怎么上來了！,好的，唉，唉唉.,？,這是怎么回事？為什么會出現(xiàn)這種情況？,不能省力 可以改變力的方向,定滑輪,動滑輪,如何既省力又能改變力的方向,如何既能吃到香菇又能吃到肉肉？ 香菇炒肉,定滑輪雖然能改變力的方向，使我們工作方便，但不能省力；,于是人們就把定滑輪和動滑輪組合起來使用，把它們各自的優(yōu)點結(jié)合起來，這樣就組成了滑輪組,而動滑輪雖然能省一半力，但不能改變力的方向，使用時經(jīng)常感覺不便,由一個定滑輪和一個動滑輪繞成滑輪組有幾種繞法?,小組討論,通過實驗科學(xué)探究,提出問題：研究使用滑輪組將物體豎直向上提升過程中，用力大小、承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，移動距離與物重、物體上升距離之間的關(guān)系。,猜想與假設(shè),制定計劃設(shè)計實驗,彈簧測力計測量物重，動滑輪重和力的大小 尺子測量力移動的距離和物體移動的距離,與動滑輪相連的繩子段數(shù),1：滑輪組,由一個定滑輪和一個動滑輪組成。,實驗結(jié)果：,拉力F的大小與吊起動滑輪的繩子股數(shù)n有關(guān)。,n=2,n=2,n=3,使用滑輪組提升物體 （勻速）,實驗結(jié)論：滑輪組可以省力，但費n倍距離,經(jīng)行實驗收集數(shù)據(jù),滑輪組 F拉=1nG物 S=nh,繩子端移 動的距離,與 動滑輪 相連的繩子段數(shù),h,物體升高h相當(dāng)于繩子少了3h，則繩子端在相等的時間移動的距離為3h,實驗結(jié)論,滑輪組中拉力的大小和承擔(dān)物體重力的繩子段數(shù)（即與動滑輪相連的繩子段數(shù)）有關(guān),在不考慮繩子與滑輪組的摩擦力，動滑輪重力的情況下,在不考慮繩子與滑輪組摩擦力，而考慮動滑輪重力的情況下,S=nh,S=nh,滑輪組,滑輪組的特點,在不計摩擦?xí)r，所用動力是物體和動滑輪總重的n分之一，動力通過的距離s是阻力通過距離h的n倍,F,G物+G動,n,繩子根數(shù)（n）：與動滑輪直接接觸的繩子根數(shù),1. 如圖所示，物重100N，不計摩擦、繩重及動滑輪重，求拉力F的大小。,例題反饋：,解：F= =50N,G2,判斷依據(jù)：,看是否直接與動滑輪相連,一條規(guī)律：,當(dāng)股數(shù)n為奇數(shù)時，繩子的一端從動滑輪開始連； 當(dāng)股數(shù)n為偶數(shù)時，繩子的一端從定滑輪開始連,奇動、偶定 從里 向外,2、如下圖所示，用四個滑輪組分別勻速提升重力相同的物體，若不計滑輪重、繩重及摩擦，其中用力最小的是（ ） AF1 BF2 CF3 DF4,B,例題反饋：,中考連接,（09山東淄博）如圖所示，用滑輪組勻速提升物體A時，彈簧測力計的示數(shù)為 N，如果不計滑輪重和摩擦，物體A的重力為 N。,5.4,16.2,中考連接,（09山東臨沂）.如圖所示，用滑輪組將重為900N的物體勻速提升2m，不計摩擦和滑輪重，所施加的拉力F=_N，繩子移動的距離S = _ m,300,6,F：作用在繩子自由端的拉力 G：被提升的物體的重力 G動：動滑輪自身的重力,分析探究F與G及G動關(guān)系：,不計動滑輪重、繩重、摩擦（即最理想的情況）,不計繩重、摩擦，但考慮動滑輪重,F向上=,G,3F,F向下=,因為動滑輪處于平衡狀態(tài)，所以受的是 力,所以F向上=F向下,即3F=G,平衡,F向上=,G+ G動,3F,F向下=,因為動滑輪處于平衡狀態(tài)，所以受的是平衡力,所以F向上=F向下,即3F=G + G動,對于滑輪組，同學(xué)們一定要理解并熟記下面的幾個關(guān)系式：,繩子自由端移動的距離s與物體被提升的高度h之間的關(guān)系：,作用在繩子自由端的拉力F與被提升的物體的重力G之間的關(guān)系(不計滑輪重、繩重和摩擦),S= h,F= 1n G,作用在繩子自由端的拉力F與被提升的物體的重力G、動滑輪重G動之間的關(guān)系(不計繩重和摩擦但考慮滑輪重),F= 1n (G+G動),n,總結(jié)：,很顯然：吊起動滑輪的繩子的股數(shù)越多，就越省力,S=nh,不計動滑輪重時：,不計繩重、摩擦,考慮動滑輪重時：,設(shè)吊起動滑輪的繩子的股數(shù)為n，則關(guān)系式：,V繩=nV物,判斷依據(jù)：,看是否直接與動滑輪相連,一條規(guī)律：,當(dāng)股數(shù)n為奇數(shù)時，繩子的一端從動滑輪開始連； 當(dāng)股數(shù)n為偶數(shù)時，繩子的一端從定滑輪開始連,奇動、偶定 從里 向外,怎樣判斷滑輪組能省多少力?,F=_G,1/6,WWW第2題：,很輕松地就可將兩木棍拉合攏,說明使用滑輪組可以省力,變形的滑輪組,2：滑輪組,實驗表明，使用滑輪組拉重物時，若動滑輪重和摩擦不計，動滑輪被幾股繩子拉住，所用的力就是物體與接觸面摩擦力的幾分之一。即,如圖所示，拉力F的大小等于。,實驗表明，使用滑輪組吊重物時，若動滑輪重和磨擦不計，動滑輪被幾股繩子吊起，所用力就是物重的幾分之一即,思考題：,在左圖所示的滑輪組中，,(a)若動滑輪重G/不計，拉力F是多少？,(b)若動滑輪重G/不能忽略，那么圖中的拉力F應(yīng)等于多少？,分析：圖中吊起動滑輪的繩子股數(shù)為5,鞏固練習(xí)：,1：如下圖(a)所示，物體B重100N，在力F作用下勻速上升時，F(xiàn)應(yīng)等于N。（不計摩擦）,2: 如上圖(b)所示，物體A重為100N，掛重物的鉤子承受的拉力是N。人勻速拉繩子的力是N（動滑輪自重不計）,100,100,50,3:如圖所示的四個滑輪組中，圖可省一半力，圖最費力，圖和圖用力大小一樣。,( b ),( c ),如圖所示，物體A重G80N，在F60N拉力下勻速前進，此時物體A受到的摩擦力等于N。（滑輪自重及繩子與滑輪的摩擦不計）,.,1:豎直方向上有一對平衡力N和G,2:水平方向上有一對平衡力T和f,G=N=80N,T=f=120N,因為,所以,f=2F=120N,綜合分析得：,120N,滑輪,定滑輪：,（1）使用特點：可以改變力的方向，不省力也不費力；不省距離也不費距離,（2）實質(zhì)：是一個等臂杠桿,動滑輪：,（1）使用特點：能省一半力，但不改變力的方向；要多移動一倍距離,（2）實質(zhì)：動力臂是阻力臂二倍的杠桿,滑輪組,（1）使用優(yōu)點：既可省力，又可改變力的方向；但不能既省力又省距離,（2）公式：總n（物動滑輪）n （不計滑輪摩擦）,snh,