八年级物理全册第十章第二节滑轮及其应用课件新版沪科版

1、第二节滑轮及其应用体验体验 旗杆上的滑轮旗杆上的滑轮 活动活动1:1:观察旗杆上的滑轮。观察旗杆上的滑轮。活动活动2:2:用手向下拉动绳子用手向下拉动绳子, ,使国旗上升。使国旗上升。国旗上升时国旗上升时, ,手对绳子的力方向向手对绳子的力方向向, ,滑轮滑轮( (选填选填“会会”或或“不会不会”) )随国旗一起运动。随国旗一起运动。提示提示: :下不会下不会1.1.什么是定滑轮、动滑轮和滑轮组什么是定滑轮、动滑轮和滑轮组? ?2.2.定滑轮、动滑轮和滑轮组各有什么特点定滑轮、动滑轮和滑轮组各有什么特点? ?在生产生活中有哪在生产生活中有哪些应用些应用? ?3.3.定滑轮和动滑轮的实质是什么定

2、滑轮和动滑轮的实质是什么? ?探究探究 1 1 定滑轮和动滑轮的特点定滑轮和动滑轮的特点结合结合“体验体验”, ,思考以下问题思考以下问题: :1.1.议一议议一议: :用以下两种方案提升重物用以下两种方案提升重物, ,当重物被提升时当重物被提升时, ,滑轮的运动情况有滑轮的运动情况有什么不同什么不同? ?参考答案参考答案: :方案甲方案甲, ,滑轮不随重物一起运动滑轮不随重物一起运动; ;方案乙方案乙, ,滑轮随重物滑轮随重物一起运动。一起运动。2.2.填一填填一填: :(1)(1)使用滑轮时使用滑轮时, ,滑轮的轴固定不动的滑轮叫作滑轮的轴固定不动的滑轮叫作_。(2)(2)使用滑轮时使用滑

3、轮时, ,轴随物体一起运动的滑轮叫作轴随物体一起运动的滑轮叫作_。提示提示: :判断定滑轮、动滑轮是以滑轮的轴是否移动为根据的判断定滑轮、动滑轮是以滑轮的轴是否移动为根据的, ,滑滑轮的轴固定不动的是定滑轮轮的轴固定不动的是定滑轮, ,滑轮以及轴都随着重物一起运动滑轮以及轴都随着重物一起运动的是动滑轮。的是动滑轮。参考答案参考答案: :(1)(1)定滑轮定滑轮(2)(2)动滑轮动滑轮探究探究 2 2 定滑轮的作用和实质定滑轮的作用和实质1.1.实验设计实验设计, ,如图所示如图所示: :(1)(1)用定滑轮拉起重物用定滑轮拉起重物, ,并多次改变拉力方向并多次改变拉力方向; ;(2)(2)记下

4、每次实验的拉力大小及方向。记下每次实验的拉力大小及方向。2.2.实验数据实验数据: :实验实验次数次数物重物重g/ng/n拉力拉力f/nf/n拉力拉力f f的方向的方向1 11 11 1竖直向下竖直向下2 21 11 1斜向右下方向斜向右下方向( (夹角较小夹角较小) )3 31 11 1斜向右下方向斜向右下方向( (夹角较大夹角较大) )3.3.分析数据分析数据: :使用定滑轮使用定滑轮省力省力, ,改变力的方向。改变力的方向。( (均选填均选填“能能”或或“不能不能”) )参考答案参考答案: :不能能不能能4.4.议一议议一议: :请你运用杠杆平衡条件请你运用杠杆平衡条件, ,并参照图片并

5、参照图片, ,说说定滑轮不说说定滑轮不省力的道理。省力的道理。提示提示: :从图中可以看出定滑轮动力臂和阻力臂都等于滑轮的半从图中可以看出定滑轮动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径径, ,即使拉力的方向发生改变即使拉力的方向发生改变, ,力臂的大小也不变力臂的大小也不变, ,因此定滑轮因此定滑轮实质上是等臂杠杆实质上是等臂杠杆, ,根据杠杆平衡条件可知动力和阻力也是相根据杠杆平衡条件可知动力和阻力也是相等的等的, ,即使用定滑轮既不省力也不费力。即使用定滑轮既不省力也不费力。参考答案参考答案: :定滑轮实质是等臂杠杆定滑轮实质是等臂杠杆, ,动力和阻力相等动力和阻力相等, ,故不能省故不能省力。力。

6、探究探究 3 3 动滑轮的作用和实质动滑轮的作用和实质结合预习结合预习, ,回答下列问题回答下列问题: :1.1.实验设计实验设计, ,如图所示如图所示: :(1)(1)用动滑轮拉起重物用动滑轮拉起重物, ,并多次改变拉力方向并多次改变拉力方向; ;(2)(2)记下每次实验的拉力大小及方向。记下每次实验的拉力大小及方向。2.2.实验数据实验数据: :实验实验次数次数物重物重g/ng/n拉力拉力f/nf/n拉力拉力f f的方向的方向1 11 10.50.5竖直向上竖直向上2 21 10.60.6斜向右上斜向右上方向方向( (夹角较小夹角较小) )3 31 10.650.65斜向右上斜向右上方向方

7、向( (夹角较大夹角较大) )3.3.分析数据分析数据: :使用动滑轮使用动滑轮省力省力, ,改变力的方改变力的方向。向。( (均选填均选填“能能”或或“不能不能”) )参考答案参考答案: :能不能能不能4.4.议一议议一议: :请你运用杠杆平衡条件请你运用杠杆平衡条件, ,并参照下面两图并参照下面两图, ,说说动滑说说动滑轮省力的道理。轮省力的道理。提示提示: :动滑轮的动力臂等于滑轮的直径动滑轮的动力臂等于滑轮的直径, ,阻力臂等于滑轮的半径阻力臂等于滑轮的半径, ,故动滑轮实质是动力臂为阻力臂故动滑轮实质是动力臂为阻力臂2 2倍的杠杆倍的杠杆, ,根据杠杆平衡条件根据杠杆平衡条件可知动力

8、等于阻力的一半可知动力等于阻力的一半, ,即使用动滑轮可以省一半的力。即使用动滑轮可以省一半的力。参考答案参考答案: :动滑轮实质是动力臂为阻力臂动滑轮实质是动力臂为阻力臂2 2倍的杠杆倍的杠杆, ,故动力等故动力等于阻力的一半于阻力的一半, ,所以能省一半力。所以能省一半力。探究探究 4 4 滑轮组滑轮组1.1.填一填填一填: :动滑轮和定滑轮各有优缺点动滑轮和定滑轮各有优缺点, ,若我们既想省力若我们既想省力, ,又想又想改变力的方向改变力的方向, ,可使用可使用。参考答案参考答案: :滑轮组滑轮组2.2.试一试试一试: :一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组,

9、 ,你能设计出几你能设计出几种组合方式种组合方式? ?在下面画出你的方案。在下面画出你的方案。参考答案参考答案: : 3.3.做一做做一做: :用你设计的滑轮组提升重物用你设计的滑轮组提升重物, ,记下拉力和物重记下拉力和物重, ,再数再数一数承担重物的绳子股数一数承担重物的绳子股数, ,你有什么发现你有什么发现? ?滑轮组滑轮组物重物重g/ng/n拉力拉力f/nf/n绳子股数绳子股数6 63 32 26 62 23 3提示提示: :甲图中甲图中, ,承担重物的绳子是承担重物的绳子是2 2股股, ,拉力是物重的一半拉力是物重的一半; ;乙图乙图中中, ,承担重物的绳子是承担重物的绳子是3 3股

10、股, ,拉力是物重的三分之一。由此可以拉力是物重的三分之一。由此可以看出使用滑轮组提升重物时看出使用滑轮组提升重物时, ,作用在绳子自由端的拉力为作用在绳子自由端的拉力为f=f=(n(n是承担物重的绳子的股数是承担物重的绳子的股数) )。参考答案参考答案: :使用滑轮组提升重物时使用滑轮组提升重物时, ,作用在绳子自由端的拉力作用在绳子自由端的拉力与物重的关系是与物重的关系是f= (nf= (n是承担物重的绳子的股数是承担物重的绳子的股数) )。1gn1gn定滑轮、动滑轮和滑轮组的比较：定滑轮、动滑轮和滑轮组的比较：定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组图形图形特点特点定义定义轴轴_轴随物体轴随

11、物体_动滑轮和定滑动滑轮和定滑轮组合在一起轮组合在一起固定不动固定不动一起运动一起运动定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组动力动力情况情况f f1 1=g=gf f2 2=_=_f f3 3=_=_(n(n是承担物重是承担物重的绳子段数的绳子段数) )动力动力方向方向_有可能改变有可能改变, ,有可能不改变有可能不改变绳自由端绳自由端移动距离移动距离(s)(s)s=hs=hs=2hs=2hs=_s=_(n(n是承担物重是承担物重的绳子段数的绳子段数) )实质实质_杠杆杠杆_杠杆杠杆g2改变改变不改变不改变gnnhnh等臂等臂省力省力【拓展延伸拓展延伸】简单机械的认识简单机械的认识各种简单机械都

12、有各自的特点各种简单机械都有各自的特点, ,人们在生产生活中根据自己的人们在生产生活中根据自己的需要和机械的特点需要和机械的特点, ,在不同的情况下采用不同的方法在不同的情况下采用不同的方法, ,给自己的给自己的工作带来了很大的方便工作带来了很大的方便, ,也省了力也省了力, ,如人们用杠杆撬动石头如人们用杠杆撬动石头, ,用用滑轮提升物体等。不仅如此滑轮提升物体等。不仅如此, ,在人体和动物体的某些部位在人体和动物体的某些部位, ,也存也存在简单机械的功能在简单机械的功能, ,如人的胳膊、螃蟹的螯等。如人的胳膊、螃蟹的螯等。我们将各种简单机械根据其特点进行组合我们将各种简单机械根据其特点进行

13、组合, ,就可以组成更复杂就可以组成更复杂的机械的机械, ,当今社会我们使用的复杂机械都是由各种简单机械有当今社会我们使用的复杂机械都是由各种简单机械有机组合而成的。例如机组合而成的。例如, ,起重机实质就是由滑轮组和杠杆组合起起重机实质就是由滑轮组和杠杆组合起来的。另外来的。另外, ,对于像机器人等先进的机械来说对于像机器人等先进的机械来说, ,也离不开简单机也离不开简单机械。任何先进的机械都可以分为机械控制系统和机械传动系统械。任何先进的机械都可以分为机械控制系统和机械传动系统, ,机械控制系统是机器的核心。随着电子技术的发展机械控制系统是机器的核心。随着电子技术的发展, ,机械控制机械控

14、制系统越来越先进系统越来越先进, ,使人们操作起来越来越方便。而机械的传动使人们操作起来越来越方便。而机械的传动系统就是简单机械的组合。系统就是简单机械的组合。考点考点 1 1 滑轮组的省力情况滑轮组的省力情况【典例典例1 1】(2013(2013福州中考福州中考) )小明用如图所示的滑轮组小明用如图所示的滑轮组, ,将重为将重为1.5 n1.5 n的物体匀速提升到一定高度的物体匀速提升到一定高度, ,在此过程中在此过程中, ,手拉力的大小手拉力的大小实际应该是实际应该是( () )a.a.小于小于0.75n0.75nb.b.等于等于0.75n0.75nc.c.大于大于0.75n0.75nd.

15、d.等于等于0.5n0.5n【思路导引思路导引】解题的思路如下解题的思路如下【精讲精析精讲精析】选选c c。本题考查滑轮组的相关知识。由图可知，。本题考查滑轮组的相关知识。由图可知，承担物体重力的绳子段数为承担物体重力的绳子段数为2 2，当不计绳重和摩擦时，作用在，当不计绳重和摩擦时，作用在绳子自由端的拉力绳子自由端的拉力f f跟物重跟物重g g之间的关系是之间的关系是f=f=实际拉力一定大于物体重力的一半。故选实际拉力一定大于物体重力的一半。故选c c。gg0.75 n2动动物物。【方法归纳方法归纳】(1)(1)滑轮组绳子股数的判断滑轮组绳子股数的判断: :判断滑轮组承担物重判断滑轮组承担物

16、重的绳子股数的常用方法：在动滑轮与定滑轮之间画一虚线的绳子股数的常用方法：在动滑轮与定滑轮之间画一虚线( (如如图图) )，把它们隔离开来，只数绕在动滑轮上的绳子股数即可。，把它们隔离开来，只数绕在动滑轮上的绳子股数即可。如甲图如甲图n=3,n=3,乙图乙图n=2n=2。(2)(2)滑轮组省力情况的判断：滑轮组省力情况的判断：滑轮组竖放滑轮组竖放( (如图所示如图所示) )：f= (g+gf= (g+g动动) )，s=nhs=nh。滑轮组横放滑轮组横放( (如图所示如图所示) )。f= f(f= f(不计绳与轮的摩擦，不计绳与轮的摩擦，f f为物体所受摩擦力为物体所受摩擦力) )，s=nl(l

17、s=nl(l为物为物体移动距离体移动距离) )。2 2滑轮组的组装和设计滑轮组的组装和设计1n1n考点考点 2 2 滑轮组的组装和设计滑轮组的组装和设计【典例典例2 2】(2013(2013日照中考日照中考) )如图所示如图所示, ,用滑轮组提升重物用滑轮组提升重物, ,用用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法。笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法。【思路导引思路导引】【精讲精析精讲精析】本题考查滑轮组的组装。滑轮组的省力特点本题考查滑轮组的组装。滑轮组的省力特点: :滑滑轮组由几段绳子承担物重轮组由几段绳子承担物重, ,提起绳子的力就是物重的几分之一提起绳子的力就是物重的几分之一, ,承

18、担物重的绳子段数越多承担物重的绳子段数越多, ,越省力。题目中有一个定滑轮越省力。题目中有一个定滑轮, ,一个一个动滑轮动滑轮, ,可由可由3 3段绳子提着动滑轮段绳子提着动滑轮, ,起始端从动滑轮开始。起始端从动滑轮开始。答案答案: :如图所示如图所示 【方法归纳方法归纳】滑轮组的组装和设计滑轮组的组装和设计(1)n(1)n为偶数时为偶数时, ,绳子的固定端应拴在定滑轮上绳子的固定端应拴在定滑轮上( (即即“偶定偶定”),),如果不需要改变用力的方向如果不需要改变用力的方向( (如自由端向上拉如自由端向上拉),),则需要的动则需要的动滑轮个数为滑轮个数为 个个, ,定滑轮的个数比动滑轮少一个

19、定滑轮的个数比动滑轮少一个, ,如图甲所示如图甲所示; ;如果需要改变用力的方向如果需要改变用力的方向( (如自由端向下拉如自由端向下拉),),则动滑轮和定滑则动滑轮和定滑轮个数都等于轮个数都等于 , ,如图乙所示。如图乙所示。n2n2(2)n(2)n为奇数时为奇数时, ,绳子的固定端应拴在动滑轮上绳子的固定端应拴在动滑轮上( (即即“奇动奇动”),),如果不需要改变用力的方向如果不需要改变用力的方向, ,则动滑轮和定滑轮的个数都等则动滑轮和定滑轮的个数都等于于 , ,如图丙所示如图丙所示; ;如果需要改变用力方向如果需要改变用力方向, ,则需要再加一则需要再加一个定滑轮个定滑轮, ,即动滑轮

20、个数为即动滑轮个数为 , ,定滑轮个数为定滑轮个数为 +1,+1,如图丁如图丁所示。综上所述所示。综上所述, ,滑轮组设计原则可归纳为滑轮组设计原则可归纳为: :偶定奇动偶定奇动, ,一动配一动配一定一定, ,偶数减一定偶数减一定, ,变向加一定。变向加一定。n12n12n121.1.如图为家庭手摇升降晾衣架结构图如图为家庭手摇升降晾衣架结构图, ,当顺时针摇动手柄时当顺时针摇动手柄时, ,横横梁上升。下列滑轮属于动滑轮的是梁上升。下列滑轮属于动滑轮的是( () )a.a.甲甲b.b.乙乙c.c.丙丙d.d.丁丁【解析解析】选选d d。本题考查动滑轮和定滑轮的判断。动滑轮随物。本题考查动滑轮和

21、定滑轮的判断。动滑轮随物体一起上升体一起上升, ,定滑轮不随物体一起上升定滑轮不随物体一起上升, ,观察图可知观察图可知, ,甲、乙、甲、乙、丙都是定滑轮丙都是定滑轮, ,丁是动滑轮。丁是动滑轮。2.(20132.(2013株洲中考株洲中考) )如图如图, ,健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时体缓慢提升时, ,图中的滑轮是图中的滑轮是( () )a.a.定滑轮定滑轮, ,可省力可省力b.b.动滑轮动滑轮, ,可省力可省力c.c.定滑轮定滑轮, ,可以改变力的方向可以改变力的方向d.d.动滑轮动滑轮, ,可以改变力的方向可以改变力的方向【解析解析】选选c c

22、。图中所示滑轮。图中所示滑轮, ,能够绕着固定点转动能够绕着固定点转动, ,且滑轮不且滑轮不随重物一起提升随重物一起提升, ,所以是定滑轮所以是定滑轮, ,可以改变力的方向可以改变力的方向, ,但是不能但是不能改变力的大小。改变力的大小。3.3.小李的质量为小李的质量为50kg,50kg,可以举起可以举起80kg80kg的杠铃的杠铃; ;小胖的质量为小胖的质量为70kg,70kg,可以举起可以举起60kg60kg的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛, ,双双方都竭尽全力方都竭尽全力, ,看谁能把对方拉起来。比赛结果应是看谁能把对方拉起来。比赛结果应是

23、( () )a.a.小李把小胖拉起小李把小胖拉起b.b.小胖把小李拉起小胖把小李拉起c.c.两个都拉不起两个都拉不起d.d.两个都拉起两个都拉起【解析解析】选选b b。本题考查定滑轮工作的特点。本题考查定滑轮工作的特点, ,注意人拉绳子施加注意人拉绳子施加的拉力与人举起杠铃施加的举力是不相同的。定滑轮是一个等的拉力与人举起杠铃施加的举力是不相同的。定滑轮是一个等臂杠杆臂杠杆, ,不省力也不费距离不省力也不费距离, ,但可以改变力的方向但可以改变力的方向; ;小李和小胖小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样虽然他们能举起的杠铃重力不一样, ,但向下拉动定滑轮上的绳但向下拉动定滑轮上的绳子与他们

24、的胳膊的施力无关子与他们的胳膊的施力无关, ,对绳子的拉力最大能达到自身的对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小重力的大小, ,由于装置是定滑轮由于装置是定滑轮, ,只改变力的方向只改变力的方向, ,不能省力不能省力, ,所所以绳子上的作用力最大等于小李的重力以绳子上的作用力最大等于小李的重力, ,小于小胖的重力小于小胖的重力, ,即小即小胖把小李拉起。故选胖把小李拉起。故选b b。4.4.如图如图, ,已知已知g ga a=g=gb b=120n,=120n,不计绳重和摩擦。当滑轮重忽略不计绳重和摩擦。当滑轮重忽略不计时不计时, ,分别用力匀速提升物体分别用力匀速提升物体a a和和b,b,则

25、则f fa a= =n,n,f fb b= =n;n;当滑轮重不能忽略时当滑轮重不能忽略时, ,若滑轮重为若滑轮重为10n,10n,分别用力分别用力匀速提升物体匀速提升物体a a和和b,b,则则f fa a= =n,fn,fb b= =n n。【解析解析】本题考查定滑轮和动滑轮的特点。当滑轮重忽略不本题考查定滑轮和动滑轮的特点。当滑轮重忽略不计时，计时，f fa a= =60 n= =60 n，f fb b=g=gb b=120 n=120 n；当滑轮重不能忽略时，；当滑轮重不能忽略时，f fa a= =65 n= =65 n，f fb b=g=gb b=120 n=120 n。答案：答案：6

26、0 120 65 12060 120 65 120ag2agg120 n10 n22动动5.5.滑轮在生活中有着广泛的应用滑轮在生活中有着广泛的应用, ,在需要改变力的方向时在需要改变力的方向时, ,要使要使用用( (选填选填“定滑轮定滑轮”或或“动滑轮动滑轮”););在需要省力时在需要省力时, ,要要使用使用( (选填选填“定滑轮定滑轮”或或“动滑轮动滑轮”) )。【解析解析】本题考查了定滑轮、动滑轮的特点。定滑轮可以改变本题考查了定滑轮、动滑轮的特点。定滑轮可以改变力的方向力的方向, ,但是不能省力但是不能省力, ,动滑轮可以省力动滑轮可以省力, ,但是不能改变力的但是不能改变力的方向。方向。答案答案: :定滑轮动滑轮定滑轮动滑轮6.6.如图所示如图所示, ,用滑轮组匀速提升物体用滑轮组匀速提升物体a a时时, ,弹簧测力计的示数弹簧测力计的示数为为n,n,如果不计滑轮重和摩擦如果不计滑轮重和摩擦, ,物体物体a a的重力为的重力为n n。【解析解析】本题考查弹簧测力计的读数及滑轮组的相关知识。由本题考查弹簧测力计的读数及滑轮组的相