西南大學 物理學院 王靜 第二節(jié)《滑輪及其應用》
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第二節(jié) 滑輪及其應用,王靜 重慶市經(jīng)開育才中學 西南大學物理科學與技術學院,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世紀偉大的今天,莊嚴的一刻,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系。,猜想與假設,制定計劃設計實驗,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=1/2G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=1/2(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:,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,則三個力大小關系是 A.F1最大 B.F2最大 C.F3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系。,猜想與假設,制定計劃設計實驗,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。,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=1/nG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相當于繩子少了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,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,在不計摩擦時,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:,當股數(shù)n為奇數(shù)時,繩子的一端從動滑輪開始連; 當股數(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( ) A.F1 B.F2 C.F3 D.F4,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動關系:,①不計動滑輪重、繩重、摩擦(即最理想的情況),②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,同學們一定要理解并熟記下面的幾個關系式:,⑴繩子自由端移動的距離s與物體被提升的高度h之間的關系:,⑵作用在繩子自由端的拉力F與被提升的物體的重力G之間的關系(不計滑輪重、繩重和摩擦),S= h,F= 1∕n G,⑶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動之間的關系(不計繩重和摩擦但考慮滑輪重),F= 1∕n (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:,設吊起動滑輪的繩子的股數(shù)為n,則關系式:,,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:,當股數(shù)n為奇數(shù)時,繩子的一端從動滑輪開始連; 當股數(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:,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G=80N,在F=60N拉力下勻速前進,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,綜合分析得:,120N,滑輪,1.定滑輪:,(1)使用特點:可以改變力的方向,不省力也不費力;不省距離也不費距離.,(2)實質(zhì):是一個等臂杠桿.,2.動滑輪:,(1)使用特點:能省一半力,但不改變力的方向;要多移動一倍距離.,(2)實質(zhì):動力臂是阻力臂二倍的杠桿.,3.滑輪組,(1)使用優(yōu)點:既可省力,又可改變力的方向;但不能既省力又省距離.,(2)公式:F=G總/n=(G物+G動滑輪)/n (不計滑輪摩擦),s=nh,- 配套講稿:
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- 滑輪及其應用 西南大學 物理學院 王靜 第二節(jié)滑輪及其應用 西南 大學 物理 學院 第二 滑輪 及其 應用
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