滑轮与滑轮组

1、引,入,想一想,要把钢材、木,料、水泥等运,到楼上通常会,怎样做呢？,一、滑轮,1,：将,等臂杠杆,的中间部分加宽,2,：使之变成一个,绕中心轴转动,的,圆轮,3,：再把圆轮的,外缘,加工成,槽状,这种,周边有槽、绕轴心转动,的圆轮叫,做,滑轮,。,常见滑轮,问题,：,利用一只滑轮来提升物体，你有,几种方法？你所使用时有什么特点？,根据滑轮在使用,时，,轴的位置是,否移动,，又分为,定,滑轮,和,动,滑轮,两种。,使用时，,轴,固定不动的,滑轮,，叫,定,滑轮,。,使用时，,轴和,重物一起移动,的滑轮,，叫,动,滑轮。,二、滑轮的探究,框,轴,轮,滑轮的结构,1,、对定滑轮的探究实验,演示,你

2、发现了什么？,A,、,F,1,=,F,2,B,、可以使作用力的方向改变,C,：不省力也不费力,L,2,L,1,L,1,=,L,2,定滑轮的实质：动力臂等于阻力臂的杠杆,F,1,=,F,2,=,F,3,试比较,F,1,、,F,2,、,F,3,的大小：,F,3,F,2,F,1,G,G,G,结论：使用定滑轮虽不省力,，,方向,。,但可以改变施力的,_,拓展：在不记摩擦的情况,下，,同一条,绳上各处拉力,大小相等。,图,28,小结：定滑轮的特点,L,2,O,L,1,F,G,定滑轮：,轴固定不动；等臂杠杆；不省力，,但可以改变力的方向。,G,F,在定滑轮中，动力臂和阻力臂都是,滑轮的半径,r,，故属于等

3、臂杠杆，表示使,用这种机械既不省力，也不费力；其作,用是改变了动力的方向。,2,、对动滑轮的探究实验,演示,你发现了什么？,A,：,F,1,=2,F,2,B,：不能使作用力的方向改变,根据杠杆平衡原理得：,F,L,1,L,2,F L,1,=G L,2,动力臂是阻力臂两倍的杠杆,G,动滑轮可以省力，但不可以,改变施力方向,F,F,根据力的平衡条件得：,2F=G,F=G/2,G,小结：,动滑轮的特点,F,2r,O,F,动滑轮：,轴随重物一起移动的滑轮。,O,r,G,G,在动滑轮中，动力臂是滑轮的,直径,2,r,阻力臂是它的半径,r,。,2,1,动滑轮的特点：（,1,）能省一半力，即,F,=,G,，

4、,但不能改变方向。,（,2,）距离关系：动滑轮能省一半的力，但多移动了距离，动,力移动的距离等于物体上升距离的二倍，即,s,=2,h,。,总结,一、定滑轮：,转轴固定不动的滑轮。,1,、特点：,不能省力，但可改变了力的方向。,2,、实质：,等臂杠杆。,二、动滑轮：,转动轴,与重物一起移动的滑轮。,1,、特点：,能省力一半，但不能改变力的方向。,2,、实质：,动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,三、滑轮,针对性练习,1,、如图，用滑轮将重物提起，弹簧测力,计示数为,5N,，人拉绳所用力,F,是,物体和滑轮的总重力是,滑轮和绳的摩擦）,解析：弹簧测力计示数是,5N,，拉力,F,与,弹簧测力计在一根绳子上，

5、所以,F,=5N,；,动滑轮可以省一半的力，所以物体和滑轮,总重力为,2,F,=10N,。,N,，,N,。（不计,针对性练习,2,、如图，利用定滑轮、动滑,轮匀速向上提升重物。已知物,体重力都是,60N,，则：,（,1,）不计动滑轮重及绳子与,滑轮的摩擦，拉力,F,甲,、,F,乙,分,F,甲,F,乙,别是多少,N,？,（,2,）如果物体被提升了,2m,，,则绳子自由端移动的距离,S,甲,、,S,乙,分别是多少,m,？,针对性练习,3,、物体,A,在拉力,F,的作用下做匀,速直线运动，弹簧测力计的示数,为,10N,，那么拉力,F,为多少,N,？,A,F,解析：滑轮被横过来之后，要利用动滑轮的特点

6、来判断,滑轮受力之间的关系。本题可以动滑轮为研究对象，它在,水平方向上受到向右的拉力,F,和两根绳子向左的拉力,F,1,和,F,2,的作用而处于平衡状态，则有,F,=,F,1,+,F,2,答案：,F,=20N,且,=,F,F,1,2,F,2,F,1,F,思考题：,改变用力的方向,1,：使用,定,滑轮的,好处,是。,省力,2,：使用,动,滑轮的,好处,是。,能否利用,定,滑轮和,动,滑轮的,优点,把它们,组合,起来,，使它们即省力又方便呢？,能。把它们组合成,滑轮组,。,四、简单机械,滑轮组,把几个动滑轮和几,个定滑轮组合在一起,应用，这种组合叫做,滑轮组。滑轮组一般,可以分为两类：,左图所示的

7、是第一,类：用一根绳子联结,起来的滑轮组。,滑轮组,右图所示的是第二,类：用几根绳子联结,起来的滑轮组。,滑轮组的作,用,：既可以,改变力的大,小，又可以,改变力的方,向,。,滑轮组的特点,滑轮组集中了动滑轮,和定滑轮的优点，既能省,力，又能改变力的方向。,使用滑轮组时，滑轮组,用,几段绳子,吊着物体，提起,物体所用的力就是物体重,力的几分之一，用公式表,示：,F,=,G,物,n,G,（,物,+G,动,）,n,S,绳,nh,n,为绳子的段数，省了力就要多移动,物,距离,滑轮组的特点,判断滑轮组绳子的段,数的方法：“横线切割法”,横线下方与,动滑轮,有直接,联系的绳子,的根数即是承,担总重的绳子

8、的段数,n,。,右图的图,1,中，,n,=3.,图,2,中，,n,=5,。,图,1,图,2,滑轮组的特点,使用滑轮组时，滑轮,组由,n,段绳子吊着物体，,绳子自由端移动的距离就,是物体移动距离的,n,倍，,用公式表示为：,s=nh,。,在左图所示的滑轮组中，,思考题：,分析：,图中吊起动滑轮的绳子股数为,5,/,(a),若动滑轮重,G,不计，拉力,F,是多少？,F,G,/,1,G,F,5,/,(,b),若动滑轮重,G,不能忽略，那么图中,的拉力,F,应等于多少？,G,1,F,5,(,G+G,/,),F,F,G,G,1/3,（,G + G,动,）,F,=,1/2,F,=,（,G + G,动,）,

9、如图，用滑轮组来提升物体，若物体重力均为,560N,，,如果不计动滑轮的重力及绳子与滑轮之间的摩擦，则拉力,F,甲,、,F,乙,、,F,丙,分别是多少？,分析：,关于滑轮组最后拉力,F,的大小的判断，可根据,“动滑轮和重物由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的,几分之一”来判断。所以，弄清楚几段绳子承担物体重力,是解答此类问题的关键。,丙图分析：,要从绳子自由端开始,分析，绳子,a,对物体的拉力为,F,丙,，绳子,b,的拉力为,2,F,丙,，绳子,c,对物体的拉力,d,e,b,c,a,也是,2,F,丙,，依次类推，最后物体共受,a,、,c,、,e,三段绳子的拉力，拉力总和为,F,丙,+2,F,丙

10、,+4,F,丙,=7,F,丙,。,F,丙,如图所示，重物,G,1,和,G,2,满足什么条件滑轮组才能平衡？,（不计滑轮重和摩擦）,分析：,本题中有两根绳子绕成滑轮组，,应从绳子的一个自由端入手分析。如图,中,a,段绳子的拉力为,G,2,，则,b,、,C,段绳子,的拉力应为,2,G,2,，,c,段绳子受到向下的,拉力为,G,1,，所以,G,1,=2,G,2,。,b,a,G,2,c,G,1,F,T,N,.,G,f,f,/3,如图所示，拉力,F,的大小等于。,如图所示，物体,A,重,G,80N,，在,F,60N,拉力,下,120N,匀速,前进，此时物体,A,受到的,摩擦力等于,N,。（滑轮自重及绳子

11、与滑轮的摩擦不计）,F,T,.,N,解析：因为,A,f,1,f,F,2,G,综合分析得：,1:,竖直方向,上有一对,平衡力,N,和,G,G=N=80N,2:,水平方向,上有一对,平衡力,T,和,f,T,=,f,=120N,所以,f=,2,F=120N,总结,一、定滑轮：,转轴固定不动的滑轮。,不能省力，但可改变了力的方向。,1,、特点：,2,、实质：,等臂杠杆。,二、动滑轮：,转动轴,与重物一起移动的滑轮。,1,、特点：,能省力一半，但不能改变力的方向。,2,、实质：,动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,三、滑轮组,使用滑轮组时，,动滑轮,被几股绳子吊起,，,所用力就是,物重和动滑轮,的几分之一,五、

12、组装滑轮组的方法,题一：一根绳子最多能承受,2,10,3,N,的力，用这根绳子,匀速提起重力为,8.2,10,3,N,物体，不计滑轮重力和摩擦，,请设计滑轮组并画出装配图。,组装滑轮组的步骤：,1,、根据,F=,G,物,n,意结果用收尾法）,得出,n=,G,物,F,，求出绳子的段数,n,（注,8.2,10,3,N,本题,n=,=4.1,应该,用,5,段,绳子来承担物重。,2,10,3,N,组装方法,n-1,2,、确定动滑轮个数,N,动,：本题中,n,为奇数,，,N,动,=,2,5-1,本题需动滑轮,N,动,=,=2,（个）。,2,3,、确定定滑轮个数,N,定,：,如果拉力,F,的方向不要求改变

13、；,则,n,为奇数，,N,定,=N,动,。本题,N,定,为：,2,个。,4,、在绕绳子时，遵循“奇动偶定法”，即如果,n,为奇数，,绳子应该从动滑轮开始连起（奇动）；如果,n,为偶数，绳,子应该从定滑轮开始连起（见下页图,1,）。,组装方法,根据上面的题目要求，,在确定定滑轮个数,N,定,时：,如,果拉力,F,的方向要求改变（如,题目中要求“站在地面上匀,速提起”即拉力方向改变）；,则,n,为奇数，,N,定,=N,动,+1,。,这样，,N,定,为：,3,个。见图,2,所示。,本题拉力的方向没有具体要求，故有,两种装配方法。,图,1,图,2,组装方法,题二：有一根绳子能承受的最大拉力为,290,

14、牛顿，请设,计一个滑轮组，使站在地面的人利用这根绳子能提起重,1000,牛顿的重物。不计动滑轮的重力及摩擦）,分析与解答：,1,、根据,F=,G,物,n,意结果用收尾法）,1000N,本题,n=,290N,得出,n=,G,物,F,，求出绳子的段数,n,（注,=3.45,，取,N=4,。,组装方法,2,、确定动滑轮个数,N,动,：本题中,n,为偶数,，,则,N,=,n,动,2,4,本题需动滑轮,N,动,=,=2,（个）。,2,3,、确定定滑轮个数,N,定,：本题中拉力,F,的方向,不要求改变；因为,n,为偶数，故,N,定,=N,动,-1,。,本题,N,定,为：,1,个。,根据“奇动偶定法”，,n

15、,为偶数时，,绳子应从定滑轮连起（偶定）。由左图,所示如何连？,组装方法,滑轮组的构造不外三种：动滑,轮个数比定滑轮个数少,1,个、多,1,个或相等。对于动滑轮和定滑轮个,数不等的滑轮组，绳子的自由端最,后必通过多一个的滑轮。具体绕绳,方法见下一页：,组装方法,绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮,巩固练习：,1,：如下图,(a),所示，物体,B,重,100N,，在力,F,作用下,匀速上升时，,F,应等于,100,N,。（不计摩擦）,F,图,(a),图,(b),2:,如上图,(b),所示,物体,A,重为,100N,挂重物的钩子,100,N.,人匀速拉绳子的力是,50,N,承受的拉力是,（动滑轮自

16、重不计）,(b),(c),3:,如图所示的四个滑轮组中，图可省一半力，图,(d),(a),最费力，图和图用力大小一样。,(a),(b),(c),(d),4,、按要求画出绳子的绕法,F,F,F,F,F,n = 5,n = 4,n = 4,n = 2,n = 3,要利用滑轮组提起,1250,牛的货物，而串连滑,轮的绳子最多只能承受,250,牛的力，不计摩,擦和滑轮的重力，则组成滑轮组的定滑轮和,动滑轮至少分别为（,B,）,A,、,1,个，,2,个,B,、,2,个，,2,个,C,、,2,个，,3,个,D,、,3,个，,2,个,不考虑动滑轮重和滑轮的摩擦，,物体重为,G,，求拉力的大小。,(a),(b

17、),(c),(d),F=G/3,F=G/2,F=G,F=G/3,如图所示装置处于平衡状态，在不计滑轮重,及绳子的摩擦情况下，,G,1,:G,2,为（,A,）,A,、,1,：,2 B,、,1,：,1,C,、,2,：,1 D,、,3,：,1,G2,G1,练：甲、乙两滑轮组中物体重均为,100N,，,不计滑轮重和摩擦，滑轮组平衡时，作用,在甲、乙两组滑轮上的力,F,甲,和,F,乙,的关系是,（,A,）,A,、,F,甲,F,乙,200N,B,、,F,甲,2F,乙,100N,C,、,F,乙,2F,甲,200N,D,、,F,甲,F,乙,100N,F,甲,F,乙,物体重,100N,，地面与物体之间的摩擦力为

18、,60N,，不计滑轮重及滑轮的摩擦，求拉力,F,F,=20N,.,f=60N,5,秒钟内，物体前进了,1,米，拉力做了多少功,？,F,.,当滑轮组水平放置时，,f,f,F,?,n,s,绳,?,ns,物,练：物体,A,重,G,80N,，在,F,60N,拉力下匀,速前进，滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计,此时物体,A,受到的摩擦力等于,120,N,。,物体移动的速度为,1,米,/,秒，拉力的功率是,_,120,瓦。,F,2m/s,A,1m/s,练：如图所示，物体,A,重,500,牛，受到的摩擦力为,40,牛，在拉力,F,作用下作匀速直线运动，若物体的,运动速度为,1,米,/,秒，则拉力,F,的大小及

19、绳子移动的,速度分别为（,D,）,B,、,20,牛、,0.5,米,/,秒,D,、,20,牛、,2,米,/,秒,A,、,20,牛,、,1,米,/,秒,C,、,250,牛、,2,米,/,秒,F,A,图中的三个滑轮拉同一物体沿水平地面做匀,速直线运动，所用拉力分别是,F,1,，,F,2,，,F,3,，,比较三者的大小。,(,不考虑滑轮摩擦与重力,),F3F1F2,F,1,=f,F,2,=f/2,F,3,=2f,练：重为,100,牛的物体，在拉力,F=20N,的作,用下,1,秒钟移动了,0.2,米，若滑轮摩擦和滑轮,10,重不计，物体受到的摩擦大小等于,_N,，,拉力做了,2,焦耳的功，拉力移动的速度

20、为,0.1,米,/,秒，拉力做功的功率是,2,瓦特。,F,用如图所示滑轮组匀速提升重物,G,，不计动,滑轮质量及摩擦，则两个弹簧秤上示数比,F,A,：,F,B,是（,C,）,A.3,：,1,B.3,：,2,C.2,：,1,D.l,：,l,练：如图所示，已知物重,G,120N,，那么各弹簧测,力计的示数是多少,?,(,滑轮重及摩擦不计,),F,C,=40N,F,B,=120N,F,A,=160N,练：如图所示,整个装置处于静止状态,弹簧,测力计,A,、,B,、,C,的示数分别为,F,A,、,F,B,、,F,C,，以下有关弹簧测力计的示数的关系，正确,C,的是（,）,A.F,A,=F,B,=F,C,B.F,A,=F,B,=3F,C,C.3F,A,=2F,B,=6F,C,D.2F,A,=F,B