滑輪與滑輪組005

1、 簡單機(jī)械滑輪與滑輪組知識(shí)回顧：杠桿的五個(gè)要素要把鋼材、木料、水泥等運(yùn)到樓上通常會(huì)怎樣做呢？想一想引 入1：將等臂杠桿的中間部分加寬2：使之變成一個(gè)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輪3：再把圓輪的外緣加工成槽狀這種周邊有槽、繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輪叫做滑輪。一、滑輪常見滑輪問題：利用一只滑輪來提升物體，你有幾種方法？你所使用時(shí)有什么特點(diǎn)？根據(jù)滑輪在使用時(shí)，軸的位置是否移動(dòng)，又分為定滑輪和動(dòng)滑輪兩種。使用時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪，叫定滑輪。使用時(shí)，軸和重物一起移動(dòng)的滑輪，叫動(dòng)滑輪。二、滑輪的探究框軸輪滑輪的結(jié)構(gòu)1、對(duì)定滑輪的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)惆l(fā)現(xiàn)了什么？A、F1=F2B、可以使作用力的方向改變C：不省力也不費(fèi)力演示定滑輪的實(shí)質(zhì)：動(dòng)

2、力臂等于阻力臂的杠桿L2L1L1 = L2F3F1F2GGG試比較F1 、F2 、F3的大?。篎1 = F2 = F3結(jié)論：使用定滑輪雖不省力，但可以改變施力的_。方向拓展：在不記摩擦的情況下，同一條繩上各處拉力大小相等。圖28小結(jié)：定滑輪的特點(diǎn)OFG定滑輪： 軸固定不動(dòng)；等臂杠桿；不省力，但可以改變力的方向。 在定滑輪中，動(dòng)力臂和阻力臂都是滑輪的半徑r，故屬于等臂杠桿，表示使用這種機(jī)械既不省力，也不費(fèi)力；其作用是改變了動(dòng)力的方向。GFL1L22、對(duì)動(dòng)滑輪的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)惆l(fā)現(xiàn)了什么？A：F1=2F2B：不能使作用力的方向改變演示L1L2FG根據(jù)杠桿平衡原理得：F L1 =G L2動(dòng)力臂是阻力臂兩倍

3、的杠桿動(dòng)滑輪可以省力，但不可以改變施力方向根據(jù)力的平衡條件得：FFG2F=GF=G/2rOGFOGF2r動(dòng)滑輪：軸隨重物一起移動(dòng)的滑輪。在動(dòng)滑輪中，動(dòng)力臂是滑輪的直徑2r,阻力臂是它的半徑r。動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：（1）能省一半力，即F= ， 但不能改變方向。12G（2）距離關(guān)系：動(dòng)滑輪能省一半的力，但多移動(dòng)了距離，動(dòng)力移動(dòng)的距離等于物體上升距離的二倍，即s=2h 。小結(jié)：動(dòng)滑輪的特點(diǎn)一、定滑輪：轉(zhuǎn)軸固定不動(dòng)的滑輪。1、特點(diǎn)： 不能省力，但可改變了力的方向。2、實(shí)質(zhì)： 等臂杠桿。二、動(dòng)滑輪：轉(zhuǎn)動(dòng)軸 與重物一起移動(dòng)的滑輪。1、特點(diǎn)：能省力一半，但不能改變力的方向。2、實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的杠桿。演示

4、總結(jié)三、滑輪針對(duì)性練習(xí)1、如圖，用滑輪將重物提起，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為5N，人拉繩所用力F是 N，物體和滑輪的總重力是 N。（不計(jì)滑輪和繩的摩擦） 解析：彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是5N，拉力F與彈簧測(cè)力計(jì)在一根繩子上，所以F=5N；動(dòng)滑輪可以省一半的力，所以物體和滑輪總重力為2F=10N。2、如圖，利用定滑輪、動(dòng)滑輪勻速向上提升重物。已知物體重力都是60N，則：（1）不計(jì)動(dòng)滑輪重及繩子與滑輪的摩擦，拉力F甲、F乙分別是多少N？（2）如果物體被提升了2m，則繩子自由端移動(dòng)的距離S甲、S乙分別是多少m？F甲F乙針對(duì)性練習(xí)3、物體A在拉力F的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10N，那么拉力F為多少N？答案

5、：F=20N 解析：滑輪被橫過來之后，要利用動(dòng)滑輪的特點(diǎn)來判斷滑輪受力之間的關(guān)系。本題可以動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，它在水平方向上受到向右的拉力F和兩根繩子向左的拉力F1和F2的作用而處于平衡狀態(tài)，則有 且FA針對(duì)性練習(xí)F=F1+F2 F1=F2FF1F2FF1FF1F思考題：1：使用定滑輪的好處是。2：使用動(dòng)滑輪的好處是。能否利用定滑輪和動(dòng)滑輪的優(yōu)點(diǎn)把它們組合起來，使它們即省力又方便呢？能。把它們組合成滑輪組。改變用力的方向省力四、簡單機(jī)械滑輪組 把幾個(gè)動(dòng)滑輪和幾個(gè)定滑輪組合在一起應(yīng)用，這種組合叫做滑輪組。滑輪組一般可以分為兩類： 左圖所示的是第一類：用一根繩子聯(lián)結(jié)起來的滑輪組。滑輪組 右圖所示的是

6、第二類：用幾根繩子聯(lián)結(jié)起來的滑輪組。滑輪組的作用：既可以改變力的大小，又可以改變力的方向?；喗M的特點(diǎn) 滑輪組集中了動(dòng)滑輪和定滑輪的優(yōu)點(diǎn)，既能省力，又能改變力的方向。 使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物體重力的幾分之一，用公式表示：F=G物nG滑輪組的特點(diǎn) 判斷滑輪組繩子的段數(shù)的方法：“橫線切割法”橫線下方與動(dòng)滑輪有直接聯(lián)系的繩子的根數(shù)即是承擔(dān)總重的繩子的段數(shù)n。圖1圖2 右圖的圖1中，n=3.圖2中，n=5?；喗M的特點(diǎn) 使用滑輪組時(shí)，滑輪組由n段繩子吊著物體，繩子自由端移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的n倍，用公式表示為：s=nh。演示2思考題：在左圖所示的滑輪組中，

7、(a)若動(dòng)滑輪重G/不計(jì)，拉力F是多少？(b)若動(dòng)滑輪重G/不能忽略，那么圖中的拉力F應(yīng)等于多少？G/GF15FG15F(G+G/)分析：圖中吊起動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)為5演示1FGFGF= （G + G動(dòng)）F= （G + G動(dòng)）1/31/2 如圖，用滑輪組來提升物體，若物體重力均為560N，如果不計(jì)動(dòng)滑輪的重力及繩子與滑輪之間的摩擦，則拉力F甲、F乙、F丙分別是多少？ 分析：關(guān)于滑輪組最后拉力F的大小的判斷，可根據(jù)“動(dòng)滑輪和重物由幾段繩子承擔(dān)，所用的拉力就是總重的幾分之一”來判斷。所以，弄清楚幾段繩子承擔(dān)物體重力是解答此類問題的關(guān)鍵。 丙圖分析：要從繩子自由端開始分析，繩子a對(duì)物體的拉力為F丙，繩

8、子b的拉力為2F丙，繩子c對(duì)物體的拉力也是2F丙，依次類推，最后物體共受a、c、e三段繩子的拉力，拉力總和為F丙+2F丙+4F丙=7F丙。F丙abcde分析：本題中有兩根繩子繞成滑輪組，應(yīng)從繩子的一個(gè)自由端入手分析。如圖中a段繩子的拉力為G2，則b、C段繩子的拉力應(yīng)為2G2，c段繩子受到向下的拉力為G1，所以G1=2G2。如圖所示，重物G1和G2滿足什么條件滑輪組才能平衡？（不計(jì)滑輪重和摩擦）G1G2abc如圖所示，拉力F的大小等于。F.fNGTf/3如圖所示，物體A重G80N，在F60N拉力下勻速前進(jìn)，此時(shí)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(jì)）AF.fTNG1:豎直方向

9、上有一對(duì)平衡力N和G2:水平方向上有一對(duì)平衡力T和fG=N=80NT=f=120N12Ff解析：因?yàn)樗詅=2F=120N綜合分析得：120N總結(jié)一、定滑輪：轉(zhuǎn)軸固定不動(dòng)的滑輪。1、特點(diǎn)： 不能省力，但可改變了力的方向。2、實(shí)質(zhì)： 等臂杠桿。二、動(dòng)滑輪：轉(zhuǎn)動(dòng)軸 與重物一起移動(dòng)的滑輪。1、特點(diǎn)：能省力一半，但不能改變力的方向。2、實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂是阻力臂兩倍的杠桿。使用滑輪組時(shí)，動(dòng)滑輪被幾股繩子吊起，所用力就是物重和動(dòng)滑輪的幾分之一三、滑輪組五、組裝滑輪組的方法題一：一根繩子最多能承受2103N的力，用這根繩子勻速提起重力為8.2103N物體，不計(jì)滑輪重力和摩擦，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)滑輪組并畫出裝配圖。組裝滑輪組

10、的步驟：1、根據(jù) 得出 ，求出繩子的段數(shù)n（注意結(jié)果用收尾法）F=G物nn=G物F=4.1n=8.2103N2103N本題 應(yīng)該用5段繩子來承擔(dān)物重。組裝方法2、確定動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)N動(dòng)：本題中n為奇數(shù)，N動(dòng)=n-12本題需動(dòng)滑輪 =2（個(gè)）。 N動(dòng)=5-123、確定定滑輪個(gè)數(shù)N定：如果拉力F的方向不要求改變；則n為奇數(shù)，N定=N動(dòng)。本題N定為：2個(gè)。4、在繞繩子時(shí)，遵循“奇動(dòng)偶定法”，即如果n為奇數(shù)，繩子應(yīng)該從動(dòng)滑輪開始連起（奇動(dòng)）；如果n為偶數(shù)，繩子應(yīng)該從定滑輪開始連起（見下頁圖1）。組裝方法 根據(jù)上面的題目要求，在確定定滑輪個(gè)數(shù)N定時(shí)：如果拉力F的方向要求改變（如題目中要求“站在地面上勻速提起

11、”即拉力方向改變）；則n為奇數(shù)，N定=N動(dòng)+1。這樣， N定為：3個(gè)。見圖2所示。圖1圖2本題拉力的方向沒有具體要求，故有兩種裝配方法。=3.45n=1000N290N本題 ，取N=4。組裝方法題二：有一根繩子能承受的最大拉力為290牛頓，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)滑輪組，使站在地面的人利用這根繩子能提起重1000牛頓的重物。不計(jì)動(dòng)滑輪的重力及摩擦）分析與解答：1、根據(jù) 得出 ，求出繩子的段數(shù)n（注意結(jié)果用收尾法）F=G物nn=G物F組裝方法2、確定動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)N動(dòng)：本題中n為偶數(shù)， 則N動(dòng)=n2本題需動(dòng)滑輪 =2（個(gè)）。 N動(dòng)=423、確定定滑輪個(gè)數(shù)N定：本題中拉力F的方向不要求改變；因?yàn)閚為偶數(shù)，故N定=N動(dòng)-1。本題N定為：1個(gè)。 根據(jù)“奇動(dòng)偶定法”，n為偶數(shù)時(shí)，繩子應(yīng)從定滑輪連起（偶定）。由左圖所示如何連？組裝方法 滑輪組的構(gòu)造不外三種：動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)比定滑輪個(gè)數(shù)少1個(gè)、多1個(gè)或相等。對(duì)于動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)不等的滑輪組，繩子的自由端最后必通過多一個(gè)的滑輪。具體繞繩方法見下一頁：組裝方法繩子的自由端最后必通過多一個(gè)的滑輪鞏固練習(xí)：1：如下圖(a)所示，物體B重100N，在力F作用下勻速上升時(shí)，F(xiàn)應(yīng)等于N。（不計(jì)摩擦）圖(a)F2: 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(dòng)滑輪自重不計(jì)）圖(b)100100503:如圖所示的四個(gè)滑輪組中，圖可省一半