沪科版八年级下册物理第二节滑轮及其运用学案

天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 第二节 滑轮及其的应用 一、课前知识准备 1．杠杆可以分为 、 、 三类。 2．杠杆可以是弯曲的吗？ 二、名师解读点拨 知识点 1：定滑轮 滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的小轮。使用时，滑轮的轴 的叫做定滑轮。 【实验】用定滑轮匀速提升钩码，不断改变拉力的方向，观察弹弹簧测力计的示数是否变 化？ 【小结】使用定滑轮不 ，但可以改变力的 。 答案：省力；方向 【想一想】为什么使用定滑轮不省力？ 【点拨】如图所示，定滑轮可以看成是一个等臂杠杆。 知识点 2：动滑轮 【实验】用动滑轮匀速提升钩码，比较拉力与与钩码重力的大小。 【点拨】轴随物体一起运动的滑轮叫做 。使用动滑轮不改变力的方向，可以 力。 【想一想】为什么使用动滑轮可以省一半力？ 【点拨】如图所示，动滑轮可以看成动力臂是阻力臂两倍的杠杆。 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 知识点 3：滑轮组 【想一想】使用动滑轮能省力，但不能改变用力的方向；定滑轮不省力，但可以改变用力 的方向，有既省力又能改变用力的方向的装置吗？ 【点拨】定滑轮和动滑轮组合在一起叫做 ，具备定滑轮和动滑轮的优点。 【实验】按图示的方式装配好滑轮组，把匀速提起重物所用的拉力与物重相比较，绳子自 由端移动的距离 s 和重物升高的距离 h 相比较。 甲 乙 【点拨】若承担物重的绳子的股数为 n，不虑动滑轮重和摩擦，那么拉力 F 与物重 G 之间 关系为 ，自由端移动的距离 s 和重物升高的距离 h 之间的关系为 。 【明确】上图甲、乙两个滑轮组虽然滑轮个数相同，但承担物重的绳子的股数不同，拉力 也不同。 , 。 对同一滑轮组，若绳子起点在动滑轮上，则有奇数段绳子承担物重；若绳子起点在定滑轮 上，则有偶数段绳子承担物重．即滑轮组绕线规律是“奇动、偶定”． 【注意】在绕线时，每个轮槽只能绕过一根绳子，并且由内到外依次绕线，画图时线要用 刻度尺画直线，因为滑轮组下面的动滑轮和货物受重力，将线拉直了，所以画出的线是直 线． 请同学们完成以下几图的滑轮组绕线，加深记忆． 2 GF =甲 3 GF =乙 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 【明确】复杂机械中的许多部件就是由杠杆、滑轮等简单机械组合起来的。任何先进的机 械都可以分为机械控制系统和机械传动系统，而机械的传动系统实质就是简单机械的组合。 三、拓展整合创新 类型之一： 类型之一：定滑轮和动滑轮 【例 1】（05 天津）如图所示，物体 A 重 20N，滑轮重 1N，绳重不计，弹簧秤示数为 25N，则物体 B 的重为_________N。 解析：图中是一个定滑轮，两力绳子的拉力相等，等于 B 的重力，由于定滑轮处于平衡状 态，所以弹簧称的拉力等于两股绳子拉力及动滑轮重力的和，故 =12N。 答案：12N 【例 2】如图所示，用动滑轮提起一水桶，已知桶及水共重 250N，如要把水桶提高 2m 人 需要用多大力?绳自由端应移动多大距离?(不计动滑轮重及绳与轮间的摩擦) 2 1NN25 －=BG 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 解析：由于是动滑轮，由两段绳承担重物，n=2，根据滑轮省力原理，F= = =125N； 绳子自由端移动距离 s=nh=2×2m=4m 类型之二：滑轮组 【例 3】一条绳子最多能承受 4×103N 的拉力，请设计一个滑轮组，用这条绳子吊起 1.3× 104N 的重物，要求向下拉绳子，画出滑轮组安装示意图.(不计动滑轮重及摩擦) 解析：在处理这类问题时，首先要计算出承担物重的绳子段数 n，即 n= .其中 n 一定要 取整数，若计算出 n 是小数.要采用“入”的办法，例如本题中 n=3.25，则 n 应取 4，不能按 四舍五入去处理，然后根据 n 的数值及所需拉力方向确定动滑轮与定滑轮个数及绕绳方法.绕 绳原则可用“奇动偶定”来帮助记忆.即若 n 为奇数，则将绳固定端拴在动滑轮框架上，然后 从定滑轮开始绕绳子；若 n 为偶数，则将绳固定端拴在定滑轮框架上，然后从动滑轮开始绕绳 子.另外还要注意所需拉力方向不同，所需定滑轮个数也不同. 答案：根据滑轮省力原理 n= = =3.25≈4 故需用 4 段绳子承担及重物即需要 2 个动滑轮. 因为要求向下拉绳子，所以需要两个定滑轮.其装配示意图如图所示. 类型之三：综合应用创新 【例 3】（05 黑龙江）物理实验要遵循实事求是的原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑 轮特点”的实验中，完成了如下图所示的实验并记录了数据。 n G 2 250N F G F G N N 3 4 104 103.1 × × 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 实验次数 物重 G／N 使用定滑轮时测 力计的示数 F1／N 使用动滑轮时测 力计的示数 F2／N 1 1.00 0.60 0.65 2 1.50 1.10 0.90 3 2.00 1.60 1.15 通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实 验经历，回答下列问题： (1)该实验中出现这样结果的主要原因是什么? (2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。 解析：本题通过对实验过程的分析，查找实验过程中存在的问题，以及提出解决问题的方 法，考察学生分析问题解决问题的能力。 四、当堂检测反馈 1．如图所示，物体所受重力等于 120N，物体对地面的压力为零，拉力 F 应等于 ______N． 答案：120 2．如图所示装置中，不计滑轮摩擦，当水平向右拉力 F=5N 时，物体恰能匀速向右运动。 物体受到的摩擦力为______N． 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 答案：2.5 3．下列简单机械中，一定不省力的是 ( ) A．动滑轮 B．定滑轮 C．滑轮组 D．杠杆 答案：B 4．用如图所示的滑轮组匀速提升 600N 的重物时，人手实际需 提 供 的 拉 力 应该是（  ）． A．小于 200N B．等于 200N C．大于 200N D．大于 300N 答案：C 5．一位同学站在地面上，要利用如右下图所示的滑轮组提升重物，已知物重 1000 牛，而 绳子最多只能承受 400 牛的拉力。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。 答案：如图所示。 五、资料链接 轮轴 汽车方向盘和门把手属于另一类简单机械——轮轴．它们由一个轴和一个大轮组成．轻轻 转动门把手，就可以把门打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力，使汽 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 天添资源网 http://www.ttzyw.com/ 车转弯；所以轮轴是一种省力机械．也可以用摇臂来代替大轮，例如图中的卷扬机的摇臂相当 于大轮． 轮轴的原理可以用图来说明．轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心 O 是支点，作用在轮 上的力 F1 是动力，作用在轴上的力 F2 是阻力，动力臂是 OA，阻力臂是 OB．而 OA 即为轮半 径 R，OB 即为轴半径 r．由杠杆平衡条件可知：F1R＝F2r 或 F2/F1＝R/r． 因为轮半径 R 大于轴半径 r，所以作用在轮上的动力 F1 总小于轴上的阻力 F2． 同学们，你们还能举出日常生活中哪些地方应用了轮轴？