八年级物理下册 第十二章 第2节 滑轮课件 （新版）新人教版

第2节滑轮体验滑轮用钢锯锯一小节圆铅笔,再用细点的硬铁丝将铅笔芯顶出,穿出铁丝,将铁丝弯成三角形,并做一小钩。活动1:将小钩固定在铁架台上,细线一端挂钩码,另一端绕过铅笔,向下拉动细线,将钩码提升一定高度。活动2:在小钩下挂钩码,将细线一端固定在铁架台上,拉动另一端,使钩码提升与刚才相同的高度。(1)活动1中,铅笔制成的滑轮相对于钩码(选填“运动”或“不动”),拉力的方向(选填“能”或“不能”)改变。(2)活动2中,铅笔制成的滑轮相对于钩码(选填“运动”或“不动”),拉力的方向(选填“能”或“不能”)改变。(3)活动2中的拉力比活动1中的拉力。提示:(1)运动能(2)不动不能(3)小1.什么是定滑轮和动滑轮?2.定滑轮和动滑轮分别有什么特点?3.如何判断滑轮组的省力情况?探究1研究定滑轮和动滑轮的特点结合“体验”,思考以下问题:1.我们把工作时轴固定不动的滑轮叫,工作时轴随物体一起运动的滑轮叫。则活动1中的机械相当于滑轮,活动2中的机械相当于滑轮。参考答案:定滑轮动滑轮定动2.猜想与假设:由活动1猜想使用定滑轮可以,但不可以;由活动2猜想使用动滑轮时可以,但不可以。参考答案:改变力的方向省力省力改变力的方向3.实验设计:如图所示。(1)探究定滑轮的特点:①如图甲,用测出钩码的重力;②如图乙,用弹簧测力计使钩码提升一定的高度,并使拉力方向,分别记录弹簧测力计的示数和拉力的方向,弹簧测力计和钩码移动的距离。参考答案:①弹簧测力计②改变(2)探究动滑轮的特点:如图丙,使用动滑轮将钩码提升一定的高度,拉力方向始终,记录弹簧测力计的示数,以及弹簧测力计和钩码移动的距离。参考答案:竖直向上4.实验数据及分析:物重/N弹簧测力计示数/N钩码移动的距离/cm弹簧测力计移动的距离/cm拉力方向不使用简单机械551010向上定滑轮551010向下定滑轮551010向右定滑轮551010向右下方动滑轮52.51020向上分析数据可知:(1)定滑轮工作时的特点是,弹簧测力计移动的距离s与钩码上升的高度h的关系是_____________________________________________________________。(2)动滑轮工作时的特点是,弹簧测力计移动的距离s与钩码上升的高度h的关系是__________。提示:分析弹簧测力计的示数和钩码重,可以看出使用定滑轮时弹簧测力计的拉力与钩码重相等,使用动滑轮时拉力大小等于钩码重的一半;而使用定滑轮时拉力的方向向下、向右、向右下方等多个方向,使用动滑轮时拉力的方向向上,可以得出使用定滑轮可以改变力的方向,使用动滑轮不能改变力的方向。使用定滑轮时s与h始终相等,使用动滑轮时s=2h。参考答案:(1)不省力也不费力,但可以改变力的方向s=h(2)省一半力但是费距离,且不能改变力的方向s=2h5.交流与评估:(1)在实验中,为什么要匀速拉动弹簧测力计?提示:根据二力平衡原理,可知只有匀速拉动弹簧测力计使钩码上升时,拉力和重力才是一对平衡力,并且这样弹簧测力计示数稳定,便于读出拉力大小。参考答案:只有匀速拉动弹簧测力计使钩码上升时,拉力大小才等于重力,且示数稳定,易于读数。(2)实验中,为什么要使用重一些的钩码?提示:在拉动钩码时,绳子与滑轮之间有摩擦,且动滑轮本身有重力。在使用定滑轮时,钩码的重力越大,拉力大小越接近钩码重。在研究动滑轮特点时,钩码的重力越大,拉力的大小越接近钩码重力的二分之一,更易于得出结论。参考答案:减小误差,使结论更准确(3)在探究定滑轮特点时,为什么拉力F的示数总是略大于钩码的重力?提示:在理想情况下,使用定滑轮时F=G,但在实际情况下,由于摩擦的存在,拉力总是大于钩码的重力。参考答案:绳子与滑轮之间存在摩擦(4)使用动滑轮提升钩码时,为什么拉力总是大于钩码重力的二分之一?提示:使用动滑轮时,动滑轮随钩码一起运动,除了要克服绳子和滑轮之间存在的摩擦力外,还要克服动滑轮自身的重力,才能将钩码提升一定距离。参考答案:需克服绳子与滑轮间的摩擦和动滑轮自身的重力探究2探究滑轮组的特点结合定滑轮和动滑轮的特点,分析由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组,思考以下问题:1.在滑轮组中,定滑轮和动滑轮的作用一样吗?提示:定滑轮的实质是等臂杠杆,它的作用是改变力的方向;动滑轮的实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆,它的作用是省力,所以在滑轮组中定滑轮的作用是改变力的方向,而动滑轮起省力的作用,动滑轮个数越多,承担重物的绳子段数就越多,滑轮组就越省力。参考答案:不一样,使用定滑轮可改变力的方向,使用动滑轮可省力2.在如图所示的滑轮组中,得到的数据如下(动滑轮非常轻):滑轮组物重G/N拉力F/N物体上升高度h/cm绳子自由端移动距离s/cm甲632494.536乙62269339分析数据可知,拉力和物重的关系是_________________________________________________________________________。绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是__________________________________________________________。提示:两图都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,由甲图和表格中数据可知,物体的重力由两段绳子通过动滑轮承担,拉力是物重的二分之一,但绳子自由端移动的距离是物体提升高度的二倍。由乙图和表格数据可知,物体的重力由三段绳子通过动滑轮承担,拉力是物重的三分之一,但绳子自由端移动的距离是物体提升高度的三倍。参考答案:用滑轮组提升重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,拉力就是物重的几分之一动滑轮上有几段绳子承担物重,绳子自由端移动的距离就是物体上升高度的几倍3.忽略绳与滑轮的摩擦,动滑轮的重力不能忽略时,拉力的大小等于多少?请结合图示分析。提示:根据力的平衡知,三股绳子承担着重物和动滑轮总重,则3F=G+G动,故参考答案:即n为绳子股数1F(GG)3动。1F(GG)3动1F(GG),n动一、定滑轮和动滑轮定滑轮动滑轮示意图定义工作时轴_________的滑轮工作时轴______________的滑轮特点不_____,但可以________________力,但不能_____________实质_____杠杆___________________的杠杆固定不动随物体一起运动省力改变力的方向省改变力的方向等臂动力臂是阻力臂二倍二、滑轮组1.滑轮组:将_______和_______组合在一起。2.省力情况:用滑轮组提起重物时,动滑轮上有n段绳子承担物重。(1)若忽略动滑轮重、绳与滑轮的摩擦和绳重,则F=___G,s=__h。(2)若忽略绳与滑轮的摩擦、绳重,则F=(G+G动),s=__h。定滑轮动滑轮1nn1nn考点1滑轮和滑轮组的特点【典例1】如图所示,物体A、B、C、D所受重力均为30N,滑轮重、绳重和摩擦均不计。当用力F1、F2、F3、F4分别匀速提升A、B、C、D时,力F1的大小为N,力F2的大小为N,力F3的大小为N,力F4的大小为N。【思路导引】本题确定滑轮和滑轮组的特点是解题关键。【精讲精析】因为滑轮重、绳重和摩擦均不计,所以物体A使用的是定滑轮,不省力,拉力F1=G=30N。物体B使用的是动滑轮,能省一半力,拉力F2=G=×30N=15N。物体C和物体D使用的是滑轮组,物体C使用的滑轮组由两段绳子承担物重,故F3=G=×30N=15N,物体D使用的滑轮组由三段绳子承担物重,故F4=G=×30N=10N。答案:30151510121212121313【方法归纳】(1)判断定滑轮和动滑轮的方法:(2)判断绳子股数的方法:①分割法:在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绕线“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的绳子的股数n。(如图)②公式法:根据动滑轮个数来判断,如果有n个动滑轮,绳子的一端系在动滑轮上,绳子的股数是(2n+1)股,系在定滑轮上是2n股。(如图)考点2滑轮组的绕法【典例2】(2013·日照中考)如图所示,用滑轮组提升重物,用笔画线代替绳子,在图中画出最省力的绳绕法。【思路导引】解答本题的关键是明确题目要求。关键点1:根据动滑轮个数,确定两种与动滑轮相连接的绳子段数的绕法。关键点2:找出题目中的关键词,由条件“最省力”,确定最终绳子段数。【精讲精析】要使滑轮组最省力,就是使最多的绳子段数来承担动滑轮受到物体的拉力,题图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成,有两种绕线方法。根据“奇动偶定”的方法,若绳子从定滑轮开始绕,由两段绳子承担物重;若绳子从动滑轮开始绕,由三段绳子承担物重,每个滑轮只能绕一次,所以最多可由3段绳子承担重物和动滑轮的总重力。答案:如图所示【方法归纳】组装滑轮组时的绕线方法(1)当n为奇数时,绳子的起始端应先固定在动滑轮上,然后依次绕过滑轮。(2)当n为偶数时,绳子的起始端应先固定在定滑轮上,然后依次绕过滑轮。这种绕线方法可简记为“奇动、偶定、从里向外”。1.中国海拔最高的希望小学——西藏霍德未来学校位于海拔5016m的拉萨市尼木县,学校里国旗飘扬(如图),适合安装在旗杆顶端的是()A.动滑轮B.定滑轮C.斜面D.轮轴【解析】选B。本题考查了定滑轮的工作特点。旗杆顶端的滑轮应该是固定不动的,且要求能改变力的方向,所以应使用定滑轮,故选B。2.在图中利用了动滑轮的是()【解析】选D。本题考查了动滑轮的工作特点。动滑轮随物体一起运动,定滑轮不随物体运动。A、B、C中滑轮是固定不动的,是定滑轮,D中的滑轮与物体一起运动,是动滑轮。故选D。3.(2013·泉州中考)如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是()【解析】选C。本题考查的是滑轮的相关知识。A图是动滑轮,由动滑轮及其工作特点可知,省一半的力,即F1=G;B图是定滑轮,由定滑轮及其工作特点可知,不省力,即F2=G;C图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有3股,则F3=G;D图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有2股,则F4=G。由以上可知:在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C。1212134.如图所示,小明用定滑轮提起重10N的物体,用弹簧测力计沿着方向1拉,物体处于静止状态时,拉力为N。若用弹簧测力计分别沿着方向1、2、3拉着物体匀速上升时,拉力分别是F1、F2、F3,则它们的大小关系是。这证明使用定滑轮不能改变力的,只能改变力的。【解析】本题考查定滑轮的工作特点。题图中滑轮是定滑轮,因使用定滑轮不省力,物体重10N,所以手拉弹簧测力计沿1方向时的示数为10N;手拉弹簧测力计沿1、2、3三个不同方向时的拉力都是10N,所以它们的大小关系是F1=F2=F3;这证明使用定滑轮不能改变力的大小,只能改变力的方向。答案:10F1=F2=F3大小方向5.如图所示,在拉力F的作用下,重10N的物体A匀速上升了1m,不考虑摩擦和绳重,若滑轮的重力为2N,则拉力F大小为______N。【解析】本题考查了动滑轮拉力的计算。图中使用的是动滑轮,n=2;不计绳重和摩擦,F=(G轮+G物)=×(2N+10N)=6N。答案:612126.一名工人用如图所示的滑轮组提起500N的重物,动滑轮重10N,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力为N,绳子自由端移动的距离为6m,则重物上升了m。【解析】本题考查滑轮组的计算。由题图可知,重物和动滑轮的总重由3段绳子承担,则绳子自由端的拉力F=(G+G动)=×(500N+10N)=170N;重物上升的高度h=×6m=2m。答案:17021313137.(2012·德州中考)用如图所示的滑轮组提升重物,要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍,请在图上画出绕线的方法。【解析】本题考查滑轮组的绕法。根据题目要求,绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍,可以知道,绳子的股数为2股,然后根据“奇动偶定”的原则,此题中的绳子股数为偶数,因此绳子的自由端要从定滑轮开始绕起。答案:如图所示8.如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装