第二節(jié)滑輪及其應(yīng)用,王靜重慶市經(jīng)開育才中學(xué)西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,人類與動物的一個較大區(qū)別是人類制造了工具，并且懂得用工具去改變我們的生活改變我們的世界，因此有了21世紀(jì)偉大的今天,莊嚴(yán)的一刻,大家對這一現(xiàn)象有沒有疑問？,五星紅旗是向什么方向運動的？,旗手施加給五星紅旗的力向什么方向？,為什么力的方向與運動方向相反紅旗還可以順利升起呢？奧妙在哪？,向上,向下,旗桿的頂部安裝了一種簡單的機械，滑輪,滑輪,軸,帶凹槽的輪,滑輪主要部分是能繞軸轉(zhuǎn)動的輪子,滑輪的定義：周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪,起重機吊臂上的滑輪,嘗試采用繩，一個滑輪，鐵架臺將勾碼提到高處，你有什么方法？,細(xì)線,滑輪,鉤碼,鐵架臺,動滑輪和定滑輪,你使用的哪種方法？這兩種方法有什么不同呢？,動滑輪,定滑輪,方案一,方案二,實物圖,定滑輪軸固定不動的滑輪,動滑輪軸隨物體一起運動的滑輪,滑輪的分類,（09溫州）下列各圖中利用了動滑輪的是（）,D,思考,這兩種方案有什么共同點和區(qū)別,共同點區(qū)別,都使物體向上運動,通過實驗科學(xué)探究,提出問題：研究使用定，動滑輪將物體豎直向上提升過程中，用力大小、方向，移動距離與物重、物體上升距離之間的關(guān)系。,猜想與假設(shè),制定計劃設(shè)計實驗,彈簧測力計測量物重和力的大小尺子測量力移動的距離和物體移動的距離,使用定滑輪提升物體（勻速）,進(jìn)行實驗收集數(shù)據(jù),實驗結(jié)論：定滑輪不省力、不省距離，但能改變力的方向。,定滑輪F拉=G物S=h,繩子端移動的距離,物體上升的距離,使用動滑輪提升物體（勻速）,實驗結(jié)論：動滑輪可以省一半力，但費一倍距離，不能改變力的方向。,經(jīng)行實驗收集數(shù)據(jù),動滑輪F拉=12G物S=2h,繩子端移動的距離,物體上升的距離,忽略動滑輪的重力和繩子與動滑輪，定滑輪之間的摩擦力,動滑輪F拉=12（G物+G動滑輪）S=2h,繩子端移動的距離,物體上升的距離,忽略繩子與動滑輪，定滑輪之間的摩擦力，考慮動滑輪的重力,實驗結(jié)論,1，使用定滑輪不省力，不省距離，但可以改變力的方向F拉=G物S繩=h物,2，使用動滑輪可以省一半的力，但浪費一倍的距離，不可以改變力的方向F=G物F=（G物+G動）S=2h,杠桿知識回顧,1、定義：一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫做杠桿。,可見，滑輪也是杠桿,根據(jù)杠桿的種類的特征，和動、定滑輪的特點，動、定滑輪分別屬于哪一類型的杠桿，為什么？分別找出動、定滑輪的五要素。,O,r,r,F,F,定滑輪實質(zhì)是一個等臂杠桿（l1=l2）,使用定滑輪為什么不省力？,練習(xí)：,1、如圖9所示中，通過定滑輪勻速提起重物G時，向三個方向拉動的力分別為F1、F2、F3，則三個力大小關(guān)系是AF1最大BF2最大CF3最大D一樣大,尋找支點,2r,r,F,O,動滑輪實質(zhì)：動力臂是阻力臂2倍的杠桿,使用動滑輪為什么可以省力？,2、圖1中A是_滑輪。利用這樣的裝置把物體舉高，用力的方向應(yīng)向_（選填“上”、“下”）。如果用26牛的拉力，勻速提起50牛的物體，不計繩重和摩擦，滑輪A重牛。若要使物體上升2米，應(yīng)將繩的自由端拉動_米。,3、如圖5所示甲、乙兩個裝置，已知：A重100牛，A在地面上滑動時所受的摩擦力為40牛（不考慮繩與滑輪的摩擦）。要使A向右勻速滑動，拉力F甲=牛，F(xiàn)乙=牛,請您幫忙抓住，我到樓上接袋子。,救命！,??？你怎么上來了！,好的，唉，唉唉.,？,這是怎么回事？為什么會出現(xiàn)這種情況？,不能省力可以改變力的方向,定滑輪,動滑輪,如何既省力又能改變力的方向,如何既能吃到香菇又能吃到肉肉？香菇炒肉,定滑輪雖然能改變力的方向，使我們工作方便，但不能省力；,于是人們就把定滑輪和動滑輪組合起來使用，把它們各自的優(yōu)點結(jié)合起來，這樣就組成了滑輪組,而動滑輪雖然能省一半力，但不能改變力的方向，使用時經(jīng)常感覺不便,由一個定滑輪和一個動滑輪繞成滑輪組有幾種繞法?,小組討論,通過實驗科學(xué)探究,提出問題：研究使用滑輪組將物體豎直向上提升過程中，用力大小、承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，移動距離與物重、物體上升距離之間的關(guān)系。,猜想與假設(shè),制定計劃設(shè)計實驗,彈簧測力計測量物重，動滑輪重和力的大小尺子測量力移動的距離和物體移動的距離,與動滑輪相連的繩子段數(shù),1：滑輪組,由一個定滑輪和一個動滑輪組成。,實驗結(jié)果：,拉力F的大小與吊起動滑輪的繩子股數(shù)n有關(guān)。,n=2,n=2,n=3,使用滑輪組提升物體（勻速）,實驗結(jié)論：滑輪組可以省力，但費n倍距離,經(jīng)行實驗收集數(shù)據(jù),滑輪組F拉=1nG物S=nh,繩子端移動的距離,與動滑輪相連的繩子段數(shù),h,物體升高h(yuǎn)相當(dāng)于繩子少了3h，則繩子端在相等的時間移動的距離為3h,實驗結(jié)論,滑輪組中拉力的大小和承擔(dān)物體重力的繩子段數(shù)（即與動滑輪相連的繩子段數(shù)）有關(guān),在不考慮繩子與滑輪組的摩擦力，動滑輪重力的情況下,在不考慮繩子與滑輪組摩擦力，而考慮動滑輪重力的情況下,S=nh,S=nh,滑輪組,滑輪組的特點,在不計摩擦?xí)r，所用動力是物體和動滑輪總重的n分之一，動力通過的距離s是阻力通過距離h的n倍,F,G物+G動,n,繩子根數(shù)（n）：與動滑輪直接接觸的繩子根數(shù),1.如圖所示，物重100N，不計摩擦、繩重及動滑輪重，求拉力F的大小。,例題反饋：,解：F=50N,G2,判斷依據(jù)：,看是否直接與動滑輪相連,一條規(guī)律：,當(dāng)股數(shù)n為奇數(shù)時，繩子的一端從動滑輪開始連；當(dāng)股數(shù)n為偶數(shù)時，繩子的一端從定滑輪開始連,奇動、偶定從里向外,2、如下圖所示，用四個滑輪組分別勻速提升重力相同的物體，若不計滑輪重、繩重及摩擦，其中用力最小的是（）AF1BF2CF3DF4,B,例題反饋：,中考連接,（09山東淄博）如圖所示，用滑輪組勻速提升物體A時，彈簧測力計的示數(shù)為N，如果不計滑輪重和摩擦，物體A的重力為N。,5.4,16.2,中考連接,（09山東臨沂）.如圖所示，用滑輪組將重為900N的物體勻速提升2m，不計摩擦和滑輪重，所施加的拉力F=_N，繩子移動的距離S=_m,300,6,F：作用在繩子自由端的拉力G：被提升的物體的重力G動：動滑輪自身的重力,分析探究F與G及G動關(guān)系：,不計動滑輪重、繩重、摩擦（即最理想的情況）,不計繩重、摩擦，但考慮動滑輪重,F向上=,G,3F,F向下=,因為動滑輪處于平衡狀態(tài)，所以受的是力,所以F向上=F向下,即3F=G,平衡,F向上=,G+G動,3F,F向下=,因為動滑輪處于平衡狀態(tài)，所以受的是平衡力,所以F向上=F向下,即3F=G+G動,對于滑輪組，同學(xué)們一定要理解并熟記下面的幾個關(guān)系式：,繩子自由端移動的距離s與物體被提升的高度h之間的關(guān)系：,作用在繩子自由端的拉力F與被提升的物體的重力G之間的關(guān)系(不計滑輪重、繩重和摩擦),S=h,F=1nG,作用在繩子自由端的拉力F與被提升的物體的重力G、動滑輪重G動之間的關(guān)系(不計繩重和摩擦但考慮滑輪重),F=1n(G+G動),n,總結(jié)：,很顯然：吊起動滑輪的繩子的股數(shù)越多，就越省力,S=nh,不計動滑輪重時：,不計繩重、摩擦,考慮動滑輪重時：,設(shè)吊起動滑輪的繩子的股數(shù)為n，則關(guān)系式：,V繩=nV物,判斷依據(jù)：,看是否直接與動滑輪相連,一條規(guī)律：,當(dāng)股數(shù)n為奇數(shù)時，繩子的一端從動滑輪開始連；當(dāng)股數(shù)n為偶數(shù)時，繩子的一端從定滑輪開始連,奇動、偶定從里向外,怎樣判斷滑輪組能省多少力?,F=_G,1/6,WWW第2題：,很輕松地就可將兩木棍拉合攏,說明使用滑輪組可以省力,變形的滑輪組,2：滑輪組,實驗表明，使用滑輪組拉重物時，若動滑輪重和摩擦不計，動滑輪被幾股繩子拉住，所用的力就是物體與接觸面摩擦力的幾分之一。即,如圖所示，拉力F的大小等于。,實驗表明，使用滑輪組吊重物時，若動滑輪重和磨擦不計，動滑輪被幾股繩子吊起，所用力就是物重的幾分之一即,思考題：,在左圖所示的滑輪組中，,(a)若動滑輪重G/不計，拉力F是多少？,(b)若動滑輪重G/不能忽略，那么圖中的拉力F應(yīng)等于多少？,分析：圖中吊起動滑輪的繩子股數(shù)為5,鞏固練習(xí)：,1：如下圖(a)所示，物體B重100N，在力F作用下勻速上升時，F(xiàn)應(yīng)等于N。（不計摩擦）,2:如上圖(b)所示，物體A重為100N，掛重物的鉤子承受的拉力是N。人勻速拉繩子的力是N（動滑輪自重不計）,100,100,50,3:如圖所示的四個滑輪組中，圖可省一半力，圖最費力，圖和圖用力大小一樣。,(b),(c),如圖所示，物體A重G80N，在F60N拉力下勻速前進(jìn)，此時物體A受到的摩擦力等于N。（滑輪自重及繩子與滑輪的摩擦不計）,.,1:豎直方向上有一對平衡力N和G,2:水平方向上有一對平衡力T和f,G=N=80N,T=f=120N,因為,所以,f=2F=120N,綜合