初二物理（人教版）-滑轮-3学案

《滑轮》学习任务单【学习目标】认识滑轮，能够识别定滑轮和动滑轮。了解定滑轮、动滑轮的工作特点，能根据需要选取合适的滑轮。知道定滑轮、动滑轮的实质。知道滑轮组的绕线方式，并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系，绳端移动距离与物体上升高度的关系。【课前预习任务】生活中，使用滑轮的地方很多，例如国旗旗杆的顶部和电动起重机的吊钩。根据生活经验，你能不能说出提升国旗的滑轮与电动起重机提升货物的滑轮在工作时，滑轮的运动有什么不同？答：_______________________________________________________________________【课上学习任务】※滑轮：定义：边缘有凹槽，能绕轴转动的轮子。分类：定滑轮：滑轮在提升重物时，它的轴______________，这种滑轮叫做定滑轮。动滑轮：滑轮在提升重物时，它的轴______________，这种滑轮叫做动滑轮。※研究定滑轮和动滑轮的特点一、定滑轮和动滑轮是否改变拉力的方向。观看实验视频，对比使用定滑轮和动滑轮竖直提升物体与不用机械直接竖直提升物体，所施加的拉力方向。实验数据记录表格拉力方向不用机械使用定滑轮使用动滑轮实验结论：定滑轮：____________力的方向；动滑轮：____________力的方向二、使用定滑轮是否省力提出问题：对于竖直提升同一物体来说，用定滑轮匀速提升所用力F1与直接用手匀速提升所用力F2的关系。猜想与假设：使用定滑轮省力，即：F1＜F2使用定滑轮不省力，即：F1≥F2实验步骤：1.弹簧测力计调零，测出钩码的重力G。2.用调好的弹簧测力计竖直向上匀速提升钩码，读出此时弹簧测力计的示数F2，记录在表格中。3.将调好的弹簧测力计挂在绳子自由端，用定滑轮竖直向上匀速提升钩码，读出此时弹簧测力计的示数F1，记录在表格中。4.改变钩码的个数，仿照上述步骤再进行五次实验，将数据记录在表格中。5.整理实验器材。实验数据记录表格拉力大小F2/N0.51.01.52.02.53.0拉力大小F1/N0.551.11.62.152.63.1实验结论：使用定滑轮____________________________________三、使用定滑轮是否省距离提出问题：对于竖直提升同一物体到同一高度来说，用定滑轮时绳端所移动的距离s1与直接用手时绳端所移动的距离s2的关系。猜想与假设：使用定滑轮省距离，即：s1＜s2使用定滑轮不省距离，也不费距离，即：s1=s2使用定滑轮费距离，即：s1＞s2实验步骤：1.标记绳自由端的初位置，直接用手竖直向上提升物体5cm，标记绳自由端的末位置，用刻度尺测量出绳自由端移动的距离s2，记录在表格中。2.标记绳自由端的初位置，用定滑轮竖直向上提升物体5cm，标记绳自由端的末位置，用刻度尺测量出绳自由端移动的距离s1，记录在表格中。3.改变提升物体的高度，仿照上述步骤再进行五次实验，将数据记录在表格中。4.整理实验器材。实验数据记录表格：每个格子的边长为0.05m绳端移动的距离s2/m0.050.10.150.20.250.3绳端移动的距离s1/m0.050.10.150.20.250.3实验结论：使用定滑轮____________________________________四、使用动滑轮是否省力提出问题：对于竖直提升同一物体来说，用动滑轮匀速提升所用力F1与直接用手匀速提升所用力F2的关系。猜想与假设：使用动滑轮省力，即：F1＜F2使用动滑轮不省力，即：F1≥F2实验步骤：1.弹簧测力计调零，测出钩码的重力G。2.用调好的弹簧测力计竖直向上匀速提升钩码，读出此时弹簧测力计的示数记为F2，记录在表格中。3.将调好的弹簧测力计挂在绳子自由端，用动滑轮竖直向上匀速提升钩码，读出此时弹簧测力计的示数F1，记录在表格中。4.改变钩码的个数，仿照上述步骤再进行五次实验，将数据记录在表格中。5.整理实验器材。实验数据记录表格拉力大小F2/N0.51.01.52.02.53.0拉力大小F1/N0.350.60.91.151.41.7实验结论：使用动滑轮____________________________________五、使用动滑轮是否省距离提出问题：对于竖直提升同一物体到同一高度来说，用动滑轮时绳端所移动的距离s1与直接用手时绳端所移动的距离s2的关系。猜想与假设：使用动滑轮省距离，即：s1＜s2使用动滑轮不省距离，也不费距离，即：s1=s2使用动滑轮费距离，即：s1＞s2实验步骤：1.标记绳自由端的初位置，直接用手竖直向上提升物体5cm，标记绳自由端的末位置，用刻度尺测量出绳自由端移动的距离s2，记录在表格中。2.标记绳自由端的初位置，用动滑轮竖直向上提升物体5cm，标记绳自由端的末位置，用刻度尺测量出绳自由端移动的距离s1，记录在表格中。3.改变提升物体的高度，仿照上述步骤再进行5次实验，将数据记录在表格中。4.整理实验器材。实验数据记录表格：每个格子的边长为0.05m绳子移动的距离s2/m0.050.10.150.20.250.3绳子移动的距离s1/m0.10.20.30.40.50.6实验结论：使用动滑轮____________________________________综上实验结果可知：使用定滑轮不省力也不省距离，但可以改变力的方向。使用动滑轮省力但费距离，而且不改变力的方向。※利用模型法分析滑轮工作特点分析定滑轮，对下面两个物体进行受力分析物体匀速竖直上升定滑轮匀速竖直提升物体由于匀速竖直提升同一物体即：F2=G物；F3=G物。因为F2=F3，F1=F3得出F1=F2=G物重力大小G/N0.51.01.52.02.53.0拉力大小F1/N0.551.11.62.152.63.1评估：实验结果与理论分析的结论并不相符，你认为原因是什么？答：分析动滑轮，把动滑轮和物体看做一个整体，进行受力分析由于匀速竖直提升即：2F1=G物+G动；得出F1=(G物+G动)/2重力大小G/N0.51.01.52.02.53.0拉力大小F1/N0.350.60.91.151.41.7评估：实验结果与理论分析的结论并不相符，你认为原因是什么？答：※研究定滑轮和动滑轮的实质通过模型法对定滑轮进行受力分析（忽略轮与轴之间的摩擦和绳重）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2L1=L2得出F1=F2又因为F2=G物推出F1=G物依据前面的分析，自主完成下面的受力分析定滑轮的实质是：_______________（1）F1=G物（忽略轮与轴之间的摩擦和绳重）（2）改变拉力方向，拉力大小不变通过模型法对动滑轮进行受力分析（忽略轮与轴之间的摩擦和绳重）。根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2L1=2L2得出F1=F2/2又因为：F2=G物+G动推出：F1=(G物+G动)/2动滑轮的实质是：____________________________________（如图）（1）F1=(G物+G动)/2（忽略轮与轴之间的摩擦和绳重）F1=G物/2（忽略轮与轴之间的摩擦、绳重和动滑轮的自重）（2）改变拉力方向，拉力大小改变，竖直向上提升物体最省力。※研究“一定一动”滑轮组的使用特点一、绕线方式（一定一动）：二、研究该滑轮组的使用特点提出问题：（1）拉力的大小F与所提升物体的重力G的关系实验步骤：1.弹簧测力计调零，测出钩码的重力G，记录在表格中。2.将调好的弹簧测力计挂在绳子自由端，用滑轮组竖直向上匀速提升钩码，读出此时弹簧测力计的示数F，记录在表格中。3.改变钩码的个数，仿照上述步骤再进行五次实验，将数据记录在表格中。4.整理实验器材。实验数据记录表格：使用该滑轮组匀速竖直提升物体，拉力的方向：________G动=0.2N物体重力G/N1.01.52.02.53.03..5拉力大小F/N0.650.951.21.551.852.15评估：实验结果与理论分析的结论并不相符，你认为原因是什么？原因：轮与轴之间有摩擦；绳子的重力；吊起动滑轮的绳子未保持竖直（2）绳子自由端移动距离s与物体移动的距离h的关系实验步骤：1.标记物体和绳自由端的初位置，用滑轮组竖直向上提升物体，标记物体和绳自由端的末位置，用刻度尺测量出物体移动的距离h和绳自由端移动的距离s，记录在表格中。2.改变提升物体的高度h，仿照上述步骤再进行5次实验，将数据记录在表格中.3.整理实验器材。实验数据记录表格：每个格子的边长为0.05m物体移动的距离h/m0.050.10.150.20.250.3绳端移动的距离s/m0.10.20.30.40.50.6实验结论：若忽略轮与轴之间的摩擦和绳重，使用该滑轮组匀速竖直提升物体时F=(G物+G动)/2绳自由端移动的距离是物体移动距离的2倍即：s=2h可以改变力的方向三、研究该滑轮组的使用特点提出问题：（1）拉力的大小F与所提升物体的重力G的关系实验步骤：1.弹簧测力计调零，测出钩码的重力G，记录在表格中。2.将调好的弹簧测力计挂在绳子自由端，用滑轮组竖直向上匀速提升钩码，读出此时弹簧测力计的示数F，记录在表格中。3.改变钩码的个数，仿照上述步骤再进行五次实验，将数据记录在表格中。4.整理实验器材。实验数据记录表格：使用该滑轮组匀速竖直提升物体，拉力的方向：________G动=0.2N物体重力G/N1.01.52.02.53.03..5拉力大小F/N0.450.60.80.951.151.35评估：实验结果与理论分析的结论并不相符，你认为原因是什么？原因：轮与轴之间有摩擦；绳子的重力；吊起动滑轮的绳子未保持竖直（2）绳子自由端移动距离s与物体移动的距离h的关系实验步骤：1.标记物体和绳自由端的初位置，用滑轮组竖直向上提升物体，标记物体和绳自由端的末位置，用刻度尺测量出物体移动的距离h和绳自由端移动的距离s，记录在表格中。2.改变提升物体的高度h，仿照上述步骤再进行五次实验，将数据记录在表格中。3.整理实验器材。实验数据记录表格：每个格子的边长为0.05m物体移动的距离h/m0.050.10.150.20.250.3绳端移动的距离s/m0.150.30.450.60.750.9实验结论：若忽略轮与轴之间摩擦和绳重的情况下，使用该滑轮组匀速竖直提升物体时F=(G物+G动)/3绳自由端移动的距离是物体移动距离的3倍即：s=3h不可以改变力的方向总结：（1）用滑轮组匀速竖直提升物体时，忽略轮与轴之间的摩擦和绳重，物体和动滑轮被n段绳子吊起，所用拉力与物体和动滑轮总重的关系。（n为吊在动滑轮上的绳子段数）（2）使用滑轮组竖直提升物体时，物体和动滑轮被n段绳子吊起，绳自由端移动的距离s与物体移动距离h的关系。（n为吊在动滑轮上的绳子段数）课上学习任务参考答案：固定不动；随物体一起运动；竖直向上；竖直向下：竖直向上；可以改变；不能改变；不省力；不省距离，也不费距离；省力；费距离；轮与轴之间有摩擦，绳子的重力；轮与轴之间有摩擦，绳子的重力根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2L1=L2得出F1=F2又因为F2=G物推出F1=G物等臂杠杆；动力臂是阻力臂二倍的杠杆竖直向下；竖直向上所用拉力是物体和动滑轮总重的n分之一，即：F=（G+G动）/n绳自由端移动的距离s是物体移动距离h的n倍，即：s=nh【课后作业】※巩固性作业1、如图1是人用滑轮把货物提到高处的示意图，乙图中的滑轮是_______滑轮（填“定”或“动”），使用________（填“甲”或“乙”）图中的滑轮能够改变力的方向。2、物体重100N，如果用一个定滑轮匀速竖直提起它，需要用____________N的力。如果用一动滑轮且沿竖直方向匀速提起它，需要用____________N的力（不计轮与轴之间的摩擦、绳重和动滑轮自重）。3、使用图2所示的装置匀速提起重物G所用的拉力中，力（）

A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．一样大图1图24、某同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表，分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是（）A．与同学分析可能原因B．实验失败，停止实验C．改进实验条件，重新实验