第二节 滑轮

第２节滑轮什么是滑轮？滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的轮子。滑轮是一种变形的杠杆，因为滑轮可以连续旋转，因此可看成是能够连续旋转的杠杆。这些都是滑轮，请你观察它们的结构吧。滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。凹槽轴小轮下面两个滑轮在使用上有什么不同呢?旗杆顶端的滑轮电动机下面的滑轮货物上升时，电动机下面的滑轮随物体一起移动。国旗上升时，旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动。想想议议:工作时，轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮。结论：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。一、定滑轮物重G/N物体移动方向物体移动距离h/m拉力F/N拉力方向拉力移动距离S/m1.特点：不能省力，但可以改变力的方向,s＝h2.实质：等臂杠杆l1＝l2F＝G（不计摩擦）1.使用定滑轮有何好处?拉力的方向拉力的大小作用点移动的距离观察直接提重物用定滑轮提重物结论测量直接提重物用定滑轮提重物结论测量重力作用点拉力作用点结论向上向下改变近似相等相等2.使用定滑轮的特点①拉力的方向②拉力的大小③拉力作用点移动的距离改变拉力的方向不省力不省距离小结:使用定滑轮不省力也不费力，但可改变动力的方向。练习1F2GF1F3分别沿不同方向的三个拉力哪个大些？定滑轮，不省力也不费力，只改变力的方向，所以三个力相等。工作时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。结论：使用动滑轮可以省力；但费距离，且不改变力的方向。二、动滑轮:物重G/N物体移动方向物体移动距离h/m拉力F/N拉力方向拉力移动距离S/m1.特点：省一半力，但不能改变力的方向,S＝2h2.实质：动力臂为阻力臂的两倍的省力杠杆l1＝2l2F1＝1/2（G物＋G动）（不计摩擦）1.使用动滑轮有何好处?拉力的方向拉力的大小作用点移动的距离观察直接提重物用动滑轮提重物结论测量直接提重物用动滑轮提重物结论测量重力作用点拉力作用点结论向上向上不改变省力费距离2.使用动滑轮的特点①拉力的方向②拉力的大小③拉力作用点移动的距离拉力的方向不改变省1/2力费一倍距离（原来的两倍）小结:在使用动滑轮拉物体时,可以省力,但拉力的方向不改变。OL1L2L2L1动滑轮FF定滑轮FGGO定滑轮实际上是一个等臂杠杆动滑轮实际上是一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆练习2F2GF1F3分别沿不同方向的三个拉力哪个大些？动滑轮是省力杠杆，三个力的力臂关系：l1l2l3,∴F1F2F3问题：利用一只滑轮来提升物体，你有几种方法？并通过实验，研究你所使用的滑轮有什么特点？定：改变力的方向不能省力s＝hF＝G动：不改变力的方向省一半力S＝2hF1＝1/2（G物＋G动）1．定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物，若在定滑轮右端的绳子自由端分别沿三个方向用力（如图所示），力的大小分别为：F1、F2、F3，则（）。A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．三个力一样大F2F1F3D练一练2．用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（）。A．F1F2F3B．F2F3F1C．F2F1F3D．F3F1F2D丙F3练一练乙F2甲F1定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？想想议议现在我想把这一麻袋粮食,拉到高处粮仓内，可选用什么样的滑轮呢?我想站在地上，向下把它省力的拉到粮仓内,怎么办?三、滑轮组三、滑轮组定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。结论：使用滑轮组既可以省力；又可以改变力的方向，但要费距离。三、滑轮组由定滑轮和动滑轮组成。FFFGGG实验结果：12F＝G13F＝G12F＝G拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子股数n有关。n=2n=2n=3使用滑轮组时，动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重和动滑轮的几分之一即（f＝0）思考题：在左图所示的滑轮组中，(a)若动滑轮重G/不计，拉力F是多少？(b)若动滑轮重G/不能忽略，那么图中的拉力F应等于多少？G/GF15F＝G15F＝(G+G/)分析：图中吊起动滑轮的绳子股数为5组装方法:奇动偶定1FGGn动（）GFF=?GFF=?G/4G/5求段数：1、根据省力情况，要用n=G/F去求，当G不能被F整除时，要采用“只入不舍”的方法处理小数位；2、根据移动距离的关系n=s/h来求解。3、在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，只算绕在动滑轮上的绳子的段数。4、开始在定滑轮上的绳子段数一定是偶数段，开始在动滑轮上的绳子段数一定是奇数段。动滑轮的个数的确定方法：动滑轮的个数N是根据求出的绳子的n来确定的。当n是奇数时，动滑轮的个数为N=1/2(n-1)当n是偶数时，动滑轮的个数为N=1/2n找起点：绳子的起始端可依据“奇动偶定”的原则来判断。当n为奇数时，绳子的起始端在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端在定滑轮的挂钩上。画线段：画装配图时，根据“一动一定”的原则画绕线，同时根据要求确定定滑轮的个数，最后得到符合要求的装配图。滑轮组的特殊用法1、一般的滑轮组用来提升重物，此时拉力的大小与物重有关；有时滑轮组也在水平方向上拉物体，此时拉力的大小与物重无关，而与物体和接触面间的摩擦力有关。2、在判断特殊滑轮组的省力情况时，不能只看绳子的段数，要分析受力情况，同一根绳子各段上的力是相等的。3、若计动滑轮的重量时，可把动滑轮当作物体来研究。若计动滑轮的重量时，下列规定不变：s=nh,v绳=nv物。n=5n＝4F1F1想一想：还有别的绕线方法吗？这两种绕线方法有什么不同？1．绳子的起点2．拉力的方向3．拉力的大小4．移动的距离议一议利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？试一试F讨论：这两种绕线方法有什么不同？议一议F你发现了什么规律？结论：n为承担物重的绳子段数。1FGGn动（）snh讨论FF四、轮轴和斜面1、轮轴：由一个大轮和一个小轮组成的、能绕共同的轴线转动的简单机械叫做轮轴。通常把大轮叫轮，小轮叫做轴。汽车的方向盘，螺丝刀等。实质：是一个可以连续转动的杠杆，支点在轮和轴的轴线上。特点：若动力施加在轮上阻力施加在轴上，则两个力臂分别是轮半径和轴半径，由杠杆平衡条件可知F1R=F2r，可见，轮半径是轴半径的几倍，动力就是阻力的几分之一。因此使用轮轴可以省力，但要费距离。反之，若动力施加在轴上，阻力施加在轮上，则轮轴费力省距离。特点：既可以省力，也可以费力认识轮轴F1F2BOARr轮轴是一种变形的杠杆汽车方向盘、门把手、螺丝刀等轮轴rF1RF1·R=F2·r手摇钻自行车把脚蹬轮盘套筒扳门把手大扳手水笼头F2斜面斜面：是一种简单的省力机械。对于同样高度的斜面，斜面越长越省力。使用斜面可以省力，但要费距离。盘山公路、螺丝钉的螺纹等都可看成斜面，当不计摩擦阻力时，斜面长是斜面高的多少倍，拉力就是物体所受重力的几分之一，由此可得：Fl=Gh特点：省力，费距离认识斜面lhFG斜面是一种省力机械五、斜面斜面是块斜放的平板，它是一种省力机械。FGLHFL=GHF=——GHL滑轮定滑轮动滑轮钩码重ＧＧ拉力大小Ｆ＝ＧＦ＝１／２Ｇ方向与钩码上升方向相反与钩码上升方向相同钩码移动距离hh拉力移动距离s=hs=2h省力情况不省力省一半的力改变力的方向情况能改变力的方向不能改变力的方向实质相当于一个等臂杠杆相当于一个省力杠杆，动力臂是阻力的２陪实例国旗上的滑轮起重机定滑轮和动滑轮的比较讨论：若每个滑轮重30N，结果如何？G=?h=?F=100Ns=10mF=?s=?G=100Nh=10mF=100Ns=?G=?h=10mFs=?物体以0.2m/s的速度匀速上升10s的时间练习汽车重2×104N，陷入泥中，受到的阻力为3×103N。用如图所示装置，则至少要用多大的力才能将汽车拉出？F•物体能被提起吗？•动滑轮对物体的拉力？•地面对物体的支持力？•物体对地面的压力？F=10NG动=5NG=50N1：如下图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于＿＿＿N。（不计摩擦）图(a)F2:如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子承受的拉力是＿＿N.人匀速拉绳子的力是＿＿N（动滑轮自重不计）图(b)10010050如图所示，拉力F的大小等于＿＿＿＿。F.13F＝ffNGT如图所示,物体A重G＝80N,在F＝60N拉力下匀速前进,此时物体A受到的摩擦力等于＿＿＿＿N.（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）AF.fNTG1:竖直方向上有一对平衡力N和G2:水平方向上有一对平衡力T和fG=N=80Nf=T=120N因为T=2F=120N120N3:如图所示的四个滑轮组中，图＿＿可省一半力，图＿＿最费力，图＿＿＿和图＿＿用力大小一样。(a)(b)(c)(d)(b)(c)(a)(d)