12.2.1-滑轮上课用

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。一、定滑轮F1使用滑轮时，滑轮的轴固定不动，这种滑轮叫定滑轮。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。二、动滑轮FG（不计摩擦和动滑轮重）使用滑轮时，滑轮的轴随物体一起运动，这种滑轮叫动滑轮。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）拓展延伸•使用定滑轮不省力，F=G；使用动滑轮省力一半，F=1/2G。这均是理想化的状态，即不考虑滑轮与轴之间、绳与滑轮之间的的摩擦以及动滑轮重力时的情况。要考虑这些因素，实际使用定滑轮不仅不省力，反而费力；使用动滑轮也达不到一半力的效果。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?二、滑轮组三、滑轮组•滑轮组：是一种由几个定滑轮和几个动滑轮组成的一种装置叫滑轮组。•特征：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合在一起构成的装置。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1nF＝G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•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。巩固练习：1：如下图(a)所示，物体重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)100100503: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)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=120N120N小结一、定滑轮：转轴固定不动的滑轮。1、特点：不能省力，但可改变了力的方向。2、实质：等臂杠杆。二、动滑轮：转动轴与重物一起移动的滑轮。1、特点：能省力一半，但不能改变力的方向。2、实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。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一三、滑轮组知识拓展：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。•认识轮轴F1F2BOARr轮轴是一种变形的杠杆轮轴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认识斜面lhFG斜面是一种省力机械一、滑轮图1中A是____滑轮。如果物体重为50牛，不计绳重、滑轮重和摩擦，所用拉力应为。若要使物体上升2米，应将绳的自由端拉动____米。GF图二中物体重G=50N拉力F应为？一、滑轮F甲=f（f为摩擦力）F乙=1/2fff下面两图中拉力各是多少？如图所示：物体重10牛，在拉力F作用下沿竖直方向上升，拉力移动速度为2m/s，不计滑轮重、绳重、摩擦，拉力大小和物体上升速度分别是多少？•练习：如右图所示，用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体，物体在10s内竖直上升了lm，人拉绳的力为250N。（1）绳子自由端移动多少？（2）人做功多少？（3）物体重力势能增加多少？（4）若不计绳重和摩擦，动滑轮重多少?哪些功是有用的？哪些功是无用却有不得不做的？机械效率η有用功W有额外功W外η=W有W有+W外W有W总=•练习：如右图所示，用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体，物体在10s内竖直上升了lm，人拉绳的力为250N。（1）绳子自由端移动多少？（2）人做功多少？（3）物体重力势能增加多少？（4）若不计绳重和摩擦，动滑轮重多少?G物hF拉s=×100%GGGG从能量转化的角度，可以对图中的各种功进行如下的分析：总功＝人提供的能量有用功＝重物增加的势能额外功＝滑轮、绳子增加的势能，机械增加的热能直接用手提起使用滑轮组提起即克服摩擦、滑轮重、绳重等做的功。如图所示的滑轮组将重物匀速提高0.5米，人对绳的拉力是600牛，已知物重1000牛，求：(1)绳的自由端被拉下的长度(2)拉力做的有用功(3)拉力做的总功(4)此滑轮组的机械效率１、机械效率总是小于１，为什么？２、你认为可以从哪些方面提高机械效率？因为Ｗ有一定小于Ｗ总所以机械效率一定小于１。技术改进，减轻机械自身重量加润滑油，减小摩擦总之就是尽量减小额外功。增大η的方法：增加G物；减小G动、摩擦力、绳重等；无关：n、h、s、v影响机械效率大小的因素η=W有W总G物hF拉s=G物h=s=nhF拉=（G物+G动）n1（G物+G动）×nh1nG物=G物+G动５．斜面长5米,高1米,将一个重100牛顿的物体匀速从斜面底端拉到顶端时,拉力与斜面平行,如果用拉力为25牛顿.求:(1)总功？（2）有用功？（3）额外功(4)斜面的机械效率?F１、下列说法正确的是（）Ａ.机器效率越高越省力。Ｂ.机械效率越高，机械的功率就越大。Ｃ.机械效率越高，做有用功越多。Ｄ.机械效率越高，有用功占的比例越多。２、如图某人用水桶从井中提水，人做的有用功______，人做的额外功______。①对绳子做的功②对桶做的功③对水做的功Ｄ③①②1．机械效率永远小于1,这是因为().A.动力总是小于有用阻力B.总功总是小于有用功C.总功小于机械克服所有阻力所做的功D.永远存在额外功2．下列有关机械率的说法中正确的是().A.有用功一定时,额外功越小,机械效率越高B.额外功一定时,有用功越大,机械效率越高C.机械越省力,机械效率越高D.不断革新技术,机械效率可以等于13．用滑轮组提升重物,可以提高滑轮组机械效率的方法是().A.改变绕绳方法B.增加重物提升高度C.减少重物提升高度D.增加物重DDAB３、滑轮重为20牛，物体都上升1米，甲、乙机械效率那个大？500牛乙甲300牛Ｆ甲4、一位同学用了60牛的力，将重为100牛的物体上升了3米，则该同学的机械效率是多少？•练习：如图所示，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40S内移动了8m，拉力F做的总功为1280J。求:（1）求拉力F的大小（2）拉力F的功率；（2）若滑轮组的机械效率为95%，求动滑轮的重力（不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦）。使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提物体所用的力就是物重的几分之一。（不计摩擦和滑轮重）（有几段绳子与动滑轮相连，n就为几）；重物上升h高度，绳子自由端要移动nh距离（s=nh）。1nF=—G物（不计摩擦、绳重和动滑轮重）F=—(G物+G动)（不计摩擦、绳重）1n滑轮组的省力情况FG