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文档简介
视频资源清单①演示实验——《探究定滑轮的的特点》
②演示实验——《探究动滑轮的特点》③课堂总结——《滑轮》①因ppt使用的是高质量视频,故资源比较大(本ppt约80MB)。②所用视频资源已全部内嵌在ppt中,不需另外下载。③本节ppt共54页、3个视频,可根据需要选择点播,比较方便。④本ppt使用PowerPoint制作,画面比例为宽屏16:9,
建议使用PowerPoint播放。第十一章江苏科学技术出版社简单机械和功九年级物理上册•苏科版延伸人体的“神臂”从我们吃饭用的筷子,到航天器使用的机械臂。机械已深入到人类生活的方方面面,无论多么复杂的机械都是由简单机械组成的。我们在叹服于机械的神奇和人类伟大智慧的同时,不禁产生许多遐想………这些机械是依据什么原理工作的呢?滑轮组定滑轮和动滑轮二、滑轮1导入新课①请同学们欣赏一幅漫画胖子与瘦子在提米的过程中,使用了什么工具,为什么会出现这种情况?旗杆顶部上的滑轮今天我们一起学习②除了杠杆之外,滑轮也是一种常见的简单机械,它在日常生活中的应用非常广泛。大家在生活中见过滑轮吗?使用滑轮有什么特点呢?健身房器材上的滑轮起重机上的滑轮第2节滑轮2学习新课①滑轮是一个周边有槽,能绕轴转动的轮子。轴轮槽请你观察滑轮的结构:1.滑轮
下面两个滑轮在使用上有什么不同呢?国旗上升时,旗杆顶端的滑轮轴不随物体一起移动。②滑轮分为:定滑轮、动滑轮。叫定滑轮。叫动滑轮。货物上升时,起重机下面的滑轮轴随物体一起移动。旗杆顶端的滑轮定滑轮起重机下面的滑轮动滑轮一、探究定滑轮工作时的特点【实验器材】铁架台、定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计【实验装置】
如图所示组装定滑轮,在它的左侧挂上钩码,竖直向下拉弹簧测力计,使钩码匀速上升,读出弹簧测力计的示数。G拉力F活动钩码重力G/N物体移动方向物体移动距离h/cm拉力F/N拉力方向拉力移动距离S/cm【数据表格】①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。②使用定滑轮缓缓提升钩码,记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h物、拉力移动的距离s绳及拉力的方向。【实验步骤】h物Fs绳G③改变拉力的方向:分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码,观察拉力F1、F2、F3、的大小。把实验数据记入表格中。F1F2F3④改变钩码的重力,重复上述实验。
①拉力与重力的大小关系:F=G,即使用定滑轮不省力。②拉力的方向:可以改变。③拉力(绳末端)移动距离S绳等于钩码上升高度h物:
S绳=h物
钩码重G/N钩码移动方向钩码移动距离h/m拉力F/N拉力方向拉力移动距离s/m1.5竖直向上0.31.5竖直向下0.31.5竖直向上0.31.5斜向下0.31.0竖直向上0.41.0竖直向下0.4【实验数据】【分析数据】①使用定滑轮不能省力;②使用定滑轮可以改变用力的方向;③使用定滑轮可以改变拉力的方向,但不能改变拉力的大小;④使用定滑轮不省距离。【归纳结论】可以改变力的方向是指:拉力的方向与物体运动方向相反(或不同)。物体运动方向拉力方向视频演示实验——《研究定滑轮的特点》【例题1】研究定滑轮的特点:(1)在研究使用定滑轮是否省力时,用如图甲所示装置匀速提升重物,需要测量的物理量是
和
。(2)如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,则三个力的大小关系是
。
(3)旗杆顶部有一个定滑轮,给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮
的特点。
(1)用如图甲所示装置研究定滑轮的特点,需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力;(2)图乙是一个定滑轮,定滑轮的特点是既不省力也不省距离,所以分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,三个力的大小相等,即F1=F2=F3;(3)定滑轮可以改变力的方向,能够方便我们升降国旗。拉力重力F1=F2=F3可改变力的方向二、探究动滑轮工作时的特点【实验器材】铁架台、动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计【实验装置】测出钩码和动滑轮的总重力,然后按图组装动滑轮,竖直向上拉弹簧测力计,使钩码匀速上升,读出弹簧测力计的示数。【数据表格】总重力G/N物体移动方向物体移动距离h/cm拉力F/N拉力方向拉力移动距离S/cm①用弹簧测力计直接测出钩码和动滑轮的总重力G。②用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码,记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。【实验步骤】F③将测量结果填入表格。改变钩码的个数,重复上述实验过程。hs①拉力与重力的关系:F=G/2
,即使用动滑轮省一半力。②拉力的方向:不能改变。③拉力(绳末端)移动距离S是钩码上升高度h的2倍:
S绳=2h物。物重G/N物体移动方向物体移动距离h/m拉力F/N拉力方向拉力移动距离s/m2.0竖直向上0.31.0竖直向上0.63.0竖直向上0.41.5竖直向上0.86.0竖直向上0.23.0竖直向上0.4【实验数据】【分析数据,归纳结论】结论拉力(绳末端)移动的距离S是物体上升高度h的2倍:S拉=2h物。①使用动滑轮最多能省一半的力;②使用动滑轮不能改变用力的方向;③使用动滑轮拉力(绳末端)移动距离S是钩码上升高度h的2倍。视频演示实验——《研究动滑轮的特点》GF1.定滑轮的实质——等臂杠杆0.
如图所示,定滑轮的轴心O为支点,动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。F=G
F1l1=F2l2
l1=l2=r
l1
Fl1=Gl2
通过理论分析可知,定滑轮实质上是一个等臂杠杆,所以不省力。l2三、滑轮的实质——变形的杠杆2.用平衡力的知识研究定滑轮的特点在忽略摩擦的情况下,物体受到重力G和拉力F的作用。由于物体匀速上升,所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力。F=G。FG使用定滑轮不省力,可以改变力的方向。物体向上运动,用力却是往下拉,所以,使用定滑轮能改变力的方向.F1F23.动滑轮的实质l1l2动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。动滑轮相当于一根杠杆,支点在绳和轮相切的O处;拉力F1是动力,重物的拉力是阻力F2;动力臂l1是轮直径、阻力臂l2是轮半径。根据杠杆原理:F1l1=F2l2l1=2l2
F1=F2=G(不计摩擦和动滑轮重)1212
O.
4.用平衡力的知识研究动滑轮的特点
FFGG动①竖直提高物体F=2G物(不计G动)F=2G物+G动②水平拉物体5.拓展
动滑轮的特殊用法(拉力作用在轴上)
F=2f摩擦力
图中滑轮为定滑轮。胖子对绳子的拉力与物体的重力大小相等,且胖子重力大于物体重力,因此胖子可将物体通过定滑轮吊到二楼。而瘦子对绳子的拉力小于物体的重力,且瘦子的重力小于物体的重力,因此瘦子被吊到二楼。
这个故事中使用的是什么滑轮?为什么瘦子会被吊起来?瘦子用什么办法能在地面上把这袋大米拉上去?【例题2】一辆小汽车陷进了泥潭,司机按如图所示的甲、乙两种方式安装滑轮,均可能将小汽车从泥潭中拉出,你认为甲方式中滑轮的作用是_______________;设两种方式将汽车拉出的最小力分别是F1、F2,则F1____F2(均选填“>”、“<”或“等于”)。甲方式中的滑轮是一个定滑轮,不省力,可以改变力的方向。乙方式中的滑轮是一个动滑轮,省力,不能改变力的方向。汽车受到的阻力为f是不变的,则F1=f,F2=f/2,所以F1>F2
改变力的方向>机械名称定
义实
质特
点定滑轮滑轮轴固定不动等臂杠杆不能省力,能改变力的方向动滑轮滑轮和重物一起动动力臂是阻力臂二倍的杠杆能省力,不能改变力的方向
四、
区别定滑轮和动滑轮的特点1.滑轮组:将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。滑轮组有什么特点?我们知道: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。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?一、滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合?这样的组合各有什么特点?组合一组合二用如图甲、乙所示的滑轮组分别提高重力相同的物体,在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时,所用拉力多大?拉力移动的距离与物体升高的距离是什么关系?如图甲、乙所示的两个滑轮组,这两种绕线方法有什么不同?绳子的固定点不同:甲固定在动滑轮的轴上,乙固定在定滑轮的轴上。拉力的方向不同:甲作用在动滑轮上竖直向上,乙作用在定滑轮上竖直向下。二、滑轮组的特点用如图所示的滑轮组把重力为G的物体提高h,在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时,所用拉力F多大?拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系?图中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着,若物体升高的距离为h时,则每段绳子都要缩短h,三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走,所以拉力移动的距离为s=3h。分析动滑轮受力可知,四个力平衡:F1+F2+F=G物同一根绳子上的力相等:F1=F2=F3F=G物1.分析判断滑轮组的省力与费距离的情况图乙中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着,若物体升高的距离为h时,则每段绳子都要缩短h,所以拉力移动的距离为2h。图乙中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着,每段绳子都要承担物重。用这个滑轮组提起重物,只要用物重1/2的力,就可以提起重物。n=2S=2hn:承担物重的绳子段数;S:绳子末端移动的距离;h:物体升高的距离。2.分析判断乙滑轮组的省力与费距离的情况①②用如图乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h,在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时,所用拉力F多大?拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系?滑轮组甲乙拉力F拉力(绳子末端)移动的距离S3.对比两个滑轮组的省力与费距离的情况如图所示,物体的重力为G,把物体提高h,不计绳重、摩擦及动滑轮自重。所用拉力F大小、拉力移动的距离s如表所示。滑轮组用几段绳子吊物体,提起物体的力就是物重的几分之一。结论4.确定绳子的段数(n)的方法③②①①②①在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线。②数出吊着(拉着)动滑轮的绳子段数。n=2n=3【例题3】楼下有一箱重力为300牛的货物,要将它用滑轮组提到二楼(每层楼高为3米),若想最省力,应该如何绕线?计算出力的大小、人拉绳子的长度。(不计绳重、摩擦及动滑轮自重)
生活•物理•社会在生活、生产中,人们经常会用到轮轴。轮轴由具有公共转轴的轮和轴组成,轮轴也可以看成是杠杠的变形,轴心0为支点,轮半径R是动力臂,轴半径r阻力臂。根据杠杆原理:F1R=F2r当动力作用在轮上时,轮轴是一个省力杠杆,但费距离。当R>rF1<F2F1F2Ol1l2rR轮轴生活•物理•社会轮轴生活中的一些轮轴:门把手自行车链条盘、把手汽车方向盘3课堂总结轮轴与斜面滑轮定滑轮既能省力,又能改变力的方向省力费距离,但不能改变力的方向,实质是省力杠杆不省力,不费距离,可以改变力的方向,实质是等臂杠杆滑轮组其他简单机械动滑轮4WHAT•WHY•WOW
1.工人师傅用动滑轮将重600N的木箱吊到阳台上(图11-16)至少要用多大的拉力?
2.用绳和木棍体验“滑轮组”的威力。两位同学各持一根较光滑的木棍,在相距1m处面对面站立。另外一位同学取一根绳子,将绳子的一端系在其中一根木棍上,再按图所示依次绕过两根木棍,然后缓慢地拉动绳子的另一端,结果会怎样?
实验中发现,轻轻拉动绳子的自由端,用较小的力就可使两根木棍靠拢。绳子在木棍上绕的圈数越多,拉绳时所需的拉力F越小。提示:绳子绕在木棍上就相当于绕在滑轮上,可把一根木棍当作定滑轮,另一根木棍当作动滑轮,绕的圈数越多,相当于动滑轮个数越多,所以越省力.3.观察自行车,它使用了哪些简单机械?其作用分别是什么?
自行车的车把是轮轴,车闸是几根杠杆的组合,车脚蹬是轮轴……其作用都是为了省力和方便。5课堂练习1.用定滑轮匀速提升重物,所用拉力的方向如图所示,比较拉力F1、F2、F3的大小()
A.F1>F2>F3B.F1=F2=F3
C.F1<F2<F3
D.F2>F3>F1
定滑轮相当于等臂杠杆,只能改变力的方向,而不省力,故定滑轮拉同一重物,沿三个不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物体的重力。选项B正确。B2.如图,工人站在地上利用滑轮组把货物提起来,请你把图中绳子的绕绳方法补充完整.
答案:如图.站在地上用滑轮组把物体提高,绳子的固定点要在定滑轮上。
3.用如图所示的滑轮将重3N的物体A匀速提升10cm,如果动滑轮的重为1N,忽略摩擦,则下列说法正确的是()A.拉力F=1.5NB.拉力F=2NC.绳子向上移动的距离为10cmD.绳子向上移动的距离为5cmB4.小华用图中装置提升重力为400N的物体,不计摩擦和滑动自重,下列说法正确的是()A.两个滑轮均为定滑轮B.人将绳子拉过1m,物体也上升1mC.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200ND.使用该装置不能省力,但能改变力的方向【解析】该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成,A错误;使用动滑轮时,物体上升1m,则绳子的自由端会通过2m,B错误;不计摩擦和滑轮重,使用动滑轮能省一半的力,则拉力为200N,C正确;使用动滑轮能省力,使用定滑轮能改变力的方向,D错误。故选C。C4.如图所示,用大小为500N的拉力F通过滑轮组将重为800N的物体匀速提升10cm,不计绳重与摩擦,拉力F移动的距离为
cm,动滑轮重力是
N。
20
由题图可知,动滑轮上的绳子股数n=2,
则拉力F移动的距离s=2h=2×10cm=20cm,
不计绳重及摩擦,由F=
(G+G动)/2可得动滑轮的重力:G动=nF-G=2×500N-800N=200N。2005.如图所示,用20N的拉力向上拉动绳子,使重为50N的物体5s内匀速升高5m(不计绳重和摩擦)。则下列说法不正确的是()A.绳子自由端移动的距离为15mB.动滑轮重为10NC.物体上升的速度为1m/sD.绳子自由端拉动的速度为6m/s由图知n=3,绳子自由端移动的距离:s=3×5m=15m,故A正确;不计绳重和摩擦,拉力F=
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