第十二章第二节滑轮

1、二、滑轮二、滑轮1：将：将等臂杠杆等臂杠杆的中间部分加宽，的中间部分加宽，2：使之变成一个：使之变成一个绕中心轴转动的圆轮绕中心轴转动的圆轮，3：再把圆轮的外缘加工成：再把圆轮的外缘加工成槽状槽状。一、滑轮：周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。滑轮结构滑轮结构轴轴轮轮滑轮滑轮使用时，使用时，轴固定不动轴固定不动使用时，使用时，轴和重物一起移动轴和重物一起移动定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮使用使用定滑轮定滑轮的特点：的特点：一、探究使用一、探究使用定滑轮定滑轮的的特点特点实验实验次数次数钩码所受的钩码所受的重力重力G/N绳子末端绳子末端拉动的方向拉动的方向弹簧测力计弹簧测力计的

2、示数的示数F/N123452水平水平22斜向下斜向下22竖直向下竖直向下23竖直向下竖直向下34竖直向下竖直向下4结论：结论：使用定滑轮使用定滑轮不省力不省力，但可以但可以改变力的方向改变力的方向定滑轮的实质定滑轮的实质F1F2OL1=L2F2F1OL1=L2L1L2L1L2-等臂杠杆等臂杠杆定滑轮定滑轮特点特点l1l2.01:定定滑轮实际上就是滑轮实际上就是等臂杠杆等臂杠杆。A：支点支点在在轴心轴心O处。处。B：动力臂动力臂l1等于等于阻力臂阻力臂l22:拉力大小拉力大小始终等于始终等于重物的重力大小。重物的重力大小。3：拉力的方向拉力的方向与与重物移动的方向重物移动的方向相反。相反。结论：

3、使用结论：使用定定滑轮滑轮不省不省，但，但可以改变力的可以改变力的 。力力FGFG方向方向FF1.1.定滑轮特点定滑轮特点: : 使用定滑轮不能省力，但使用定滑轮不能省力，但可以可以改变力的方向改变力的方向2.表达式：表达式：F = G S = h V绳绳 = V物物 小结小结 如图如图, 用三个力沿不同的方向拉绳用三个力沿不同的方向拉绳子子, 则：则：( ) A F1最大；最大； B、F2最大；最大； C、F3最大；最大； D、一样大。、一样大。 D练习练习探究使用探究使用动滑轮动滑轮的的特点特点： 1、重物（阻力）、重物（阻力）是作用在滑轮轴上的；是作用在滑轮轴上的；所以阻力到支点的距所以

4、阻力到支点的距离是轮半径离是轮半径R； 2、动力作用在滑、动力作用在滑轮的绳子自由端，动轮的绳子自由端，动力到半径的距离最大力到半径的距离最大为为2R；根据杠杆原理，；根据杠杆原理，不计滑轮的重力不计滑轮的重力，使，使用动滑轮最多用动滑轮最多省一半省一半力力。F2F1示意图o二、探究使用动滑轮的特点二、探究使用动滑轮的特点特点：特点： 使用动滑轮能使用动滑轮能省一半力省一半力， 但但不能不能改变力的方改变力的方向，且费距离。向，且费距离。实验实验次数次数钩码所受钩码所受的重力的重力G/N施力的施力的方向方向弹簧测力弹簧测力计的示数计的示数F/N1232竖直向上竖直向上13竖直向上竖直向上1.5

5、4竖直向上竖直向上221 F= GFG（不考虑动滑轮重力）（不考虑动滑轮重力）探究使用动滑轮的特点探究使用动滑轮的特点实验实验次数次数钩码所受钩码所受的重力的重力G/N施力的施力的方向方向弹簧测力弹簧测力计的示数计的示数F/N12竖直向上竖直向上1.223竖直向上竖直向上1.734竖直向上竖直向上2.2分析：分析：思考：思考：上表中的数据与所得结论不符，仅是由上表中的数据与所得结论不符，仅是由于误差造成的吗？于误差造成的吗？由于滑轮自身具有重力。由于滑轮自身具有重力。 G动动=0.4NGG动动F此时此时F= （G+G动动）21（考虑动滑轮重力）（考虑动滑轮重力）8 8、动滑轮的实质、动滑轮的实

6、质FG动动滑轮滑轮l2l1支点支点在在边缘边缘O处处1、动动滑轮实质是滑轮实质是动力臂为阻力臂动力臂为阻力臂2倍倍的杠杆。的杠杆。2、拉力的方向拉力的方向与与重物的移动方向重物的移动方向相同相同。结论：结论：使用动滑轮使用动滑轮可以可以， 但不能改变但不能改变力的力的。省一半省一半 力力 方向方向O.若拉力若拉力F沿斜上方拉，沿斜上方拉，F= G 吗？吗？ 12F2F1GL1L2OF1/L1/动力臂动力臂L1/ 减小减小动力动力F/增大增大 要使动滑轮省一要使动滑轮省一半的力，必须使绳子半的力，必须使绳子沿竖直方向拉沿竖直方向拉1.1.动滑轮特点动滑轮特点: : 使用动滑轮可以使用动滑轮可以省

7、一半的省一半的力力，但，但费一倍的距离费一倍的距离，不能，不能改变力的方向改变力的方向2.2.表达式表达式（不考虑动滑轮重不考虑动滑轮重）（考虑动滑轮重考虑动滑轮重） F= -（G+G动动）21F = G/2绳移动的绳移动的距离距离 S = 2h 绳移动的绳移动的速度速度 V绳绳 = 2V物物5、如图所示，物体重G=500N，滑轮重10N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为_N,挂钩A承受_N的拉力， 拉力F为_N， 若绳子自由端向上拉动0.5米， 则物体向上移动_m。BAF5002552550.252 用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物

8、体在水平面上做匀速直线运动，拉力拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是分别是F1、F2、F3，则（，则（ ）。）。 A F1F2F3 B F2F3F1 C F2F1F3 D F3F1F2 D丙丙F3 练一练练一练乙乙F2甲甲F1定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。 动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。 能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？改变力的方向呢？ 想想议议想想议议滑轮组至少需滑轮组至少需2 个滑轮才能个滑轮才能称做滑轮组。称做滑轮组。三、滑轮

9、组三、滑轮组定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。结论：使用滑轮组既可以省力；结论：使用滑轮组既可以省力； 又可又可以改变力的方向。以改变力的方向。 想一想：还有别的绕线方法吗？想一想：还有别的绕线方法吗？三、滑轮组：三、滑轮组：定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。 这两种绕线方法有什么不同？这两种绕线方法有什么不同？1绳子的起点绳子的起点2拉力的方向拉力的方向3拉力的大小拉力的大小4移动的距离移动的距离 议一议议一议F FF F 讨论：这两种绕线方法有什么不同？讨论：这两种绕线方法有什么不同？ 议一议议一议F FF F 你发现了什么规律？你发现了

10、什么规律？ 结论：结论：F F为拉绳的为拉绳的力力，n为承担物重的绳子为承担物重的绳子段数段数，S为绳移动的为绳移动的距离距离 ，h为物体上升的为物体上升的高度高度1FGGn 动动（）snh 讨讨 论论讨论：若每个滑轮重讨论：若每个滑轮重30 N，结果如何？，结果如何？G = ?h = ?F=100 Ns=10 mF=?s=?G=100 Nh=10 mF=100 Ns=?G = ?h=10 mFs= ?物体以物体以0.2 m/s的速度匀速上的速度匀速上升升10 s 的时间的时间 练一练练一练滑轮绕线演示滑轮绕线演示1 1定滑轮定滑轮 F滑轮绕线演示滑轮绕线演示2 2动滑轮动滑轮F滑轮组绕线演示

11、滑轮组绕线演示3 3一定一定一动一动F滑轮组绕线演示滑轮组绕线演示4 4一定一定一动一动F滑轮组绕线演示滑轮组绕线演示5 5二定二定一动一动F滑轮组绕线演示滑轮组绕线演示6 6一定一定二动二动F滑轮组绕线演示滑轮组绕线演示7 7二定二定二动二动F滑轮组绕线演示滑轮组绕线演示8 8二定二定二动二动F按要求绕绳按要求绕绳 F= G21 F= G31 F= G41 F= G51不考虑动滑轮的重力不考虑动滑轮的重力滑轮组的绕法滑轮组的绕法 F= G31 F= G31 F= G41 F= G511 1、按要求画出绳子的绕法、按要求画出绳子的绕法n = 5n = 5n= 4n= 4n = 4n = 4n

12、= 2n = 2n = 3n = 3FFFFF练习：解：解：F=G/2=50N如图所示，拉力如图所示，拉力F的大小等于。的大小等于。F.例例213FffNGT 汽车汽车重重2104 N，陷入泥中，受到的，陷入泥中，受到的阻力阻力为为3103 N。用如图所示装置，则至少要用。用如图所示装置，则至少要用多大的力才能将汽车拉出？多大的力才能将汽车拉出？F F 练一练练一练13Ff =103N滑轮知识点小结滑轮知识点小结定滑轮定滑轮：（1）使用特点：可以改变力的方向，不省力也不费力；）使用特点：可以改变力的方向，不省力也不费力；不省距离也不费距离不省距离也不费距离（2）实质：是一个等臂杠杆）实质：是一

13、个等臂杠杆动滑轮：动滑轮：（1）使用特点：能省一半力，但不改变力的方向；）使用特点：能省一半力，但不改变力的方向；要多移动一倍距离要多移动一倍距离（2）实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆）实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆滑轮组滑轮组（1 1）使用优点：既可省力，又可改变力的方向；但不）使用优点：既可省力，又可改变力的方向；但不能既省力又省距离能既省力又省距离（2 2）公式：）公式：（物物动滑轮动滑轮）n （不计绳与滑轮摩擦）（不计绳与滑轮摩擦） snh F F为拉绳的为拉绳的力力，n为承担物重的绳子为承担物重的绳子段数段数，S为绳移动的为绳移动的距离距离 ，h为物体上升的为物体上升的高度高度六、轮轴

14、轮轴的特点FOG 在轮轴中，动力臂是轮的半径在轮轴中，动力臂是轮的半径R，阻力臂是轴的半径，阻力臂是轴的半径r；由；由于于R总是大于总是大于r，所以，所以F总是小于总是小于G，即利用轮轴总是可以省力，即利用轮轴总是可以省力的。的。生活中的轮轴生活中的轮轴从杠杆到轮轴从杠杆到轮轴 我们的祖先在长期实践中，把杠杆改造成我们的祖先在长期实践中，把杠杆改造成可以转动的机械。下图表示杠杆变形成轮可以转动的机械。下图表示杠杆变形成轮轴的一种过程。轴的一种过程。F2F1轮轴的计算公式轮轴的计算公式FR=Gr斜面斜面 斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。如图所示，通

15、过斜面将一个大箱子推进车厢，如图所示，通过斜面将一个大箱子推进车厢，与直接把箱子抱上车箱相比与直接把箱子抱上车箱相比 ，用的力大还是小？，用的力大还是小？力和距离的关系 根据前面的学习我们可以总结出：省力的机械一定费距离，费力的机械一定省距离。猜想斜面能省力吗？猜想斜面能省力吗？斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体所受重力的几分之一。斜面是一种省力机械斜面是一种省力机械写成公式：Fs=Gh斜面高度一定时，斜面越长越省力斜面高度一定时，斜面越长越省力讨论交流：螺旋讨论交流：螺旋特殊的斜面特殊的斜面常见的斜面盘山公路盘山公路盘山公路盘山公路盘山公路盘山公路盘山公路盘山公路斜面斜面车座车座尾灯尾灯车把

16、车把脚蹬脚蹬前后刹前后刹把套把套车轮外胎车轮外胎滚珠滚珠大齿轮大齿轮小齿轮小齿轮1、 物体重为物体重为180N，拉力，拉力F为为 ，若滑轮重力若滑轮重力20N，则拉力，则拉力F为为 . 如如果，物体上升果，物体上升1m，则绳子上升为，则绳子上升为F360N380N2练习练习2、如图所示，物体、如图所示，物体A重重G80N，在，在F60N拉力拉力下下匀速匀速前进，此时物体前进，此时物体A受到的受到的摩擦力等于摩擦力等于N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）AF.fTNG1:竖直方向竖直方向上有一对上有一对平衡力平衡力N和和G2:水平方向水平方向上有一对上有一对

17、平衡力平衡力T和和fG=N=80NT=f=120N12Ff解析：因为解析：因为所以所以f=2F=120N综合分析得：综合分析得：1206、如图所示，用滑轮组牵引重物在水平地面上匀速移动，已知所用拉力F=100N，滑轮本身的重及摩擦不计，则重物与地面间的摩擦力是多少牛顿？当物体移动1.5m时，绳子自由端拉过的距离是多少？F13Ff解析：因为解析：因为所以所以f=3F=300NS绳绳=3S物物=31.5m=4.5m滑轮组在水平位置的例题例1、如图所示，用此滑轮组匀速拉动放在水平面上的物体，若物体重150牛，物体与水平面间的摩擦力为30牛，则所需拉力F为_牛。（滑轮重及摩擦均不计）F分析：分析：如图

18、所示，绳子股数如图所示，绳子股数 n = 3 n = 3 则拉力则拉力 F = 1/3fF = 1/3f 1010例2、如图所示，物体重力为100N，在大小为20N的水平拉力作用下匀速前进，这时物体受到的摩擦大小等于_N（滑轮重及摩擦不计）F分析：分析：如图所示，绳子股数如图所示，绳子股数 n = 2n = 2则摩擦力则摩擦力 f = f = F F1010滑轮组在竖直位置的例题例1、用一根绳子把图中两个定滑轮和两个动滑轮组成一个最省力的滑轮组，若每个滑轮重100N，绳的最大承受力为200N，试求：（1）画出滑轮组的装配图；（2）用此滑轮组最多能提起多重的物体？（不计摩擦）（3）若自由端移动距

19、离为1m，则重物上升的高为多少？F分析：分析：（1 1）两个动滑轮，绳子的股数为两个动滑轮，绳子的股数为4 4或或5 5， 又又 绳子的股数越多越省力，绳子的股数越多越省力， n = 5 n = 5（2 2）由公式）由公式 F=1/nF=1/n（G G 物物+ G+ G动动）得：）得： G G物物 = nF = nF G G动动= 5= 5200N 200N 2 2100N = 800N100N = 800N（3 3）由）由S=nhS=nh得：得： h = S/n = 1m/5 = 0.2mh = S/n = 1m/5 = 0.2m如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动地面做匀速直线运动, 所用的拉力分别为所用的拉力分别为F1, F2, F3, 那么那么, 下列关系式中正确的是：下列关系式中正确的是：( )A、F1F2F3；B、F1F2F3C、F2F1F3；D、F2F1F3。 D 如图所示的各滑轮组中如图所示的各滑轮组中, 物体重量都是物体重量都是G , 不不计摩擦和滑轮重计摩擦和滑轮重, 使物体匀速上升使物体匀速上升, 拉力拉力F 最小最小的是图：的是图：( )B 如图所示如图所示, 用滑轮组牵引着重物沿水平方向用滑轮组牵引着重物沿水平方向匀速滑动匀速滑动, 已知拉力