滑輪組教案

教學(xué)過程

一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)

復(fù)習(xí)：

1．概念：一根__棒，在力的作用下能繞著_______轉(zhuǎn)動，這根硬棒叫做杠桿。 （2）杠桿的五要素：

①_______O：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點。 ②_____F1：使杠桿轉(zhuǎn)動的力。 ③_____F2：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。

④______l1（L1）：從支點到動力的作用線的距離。 ⑤______l2（L2）：從支點到阻力的作用線的距離。 （力臂：從_____到力的作用____的距離叫做力臂。）

（3）杠桿平衡條件（杠桿原理）：動力×動力臂=阻力×阻力臂，公式表示：________。 思考：定滑輪和動滑輪是否是特殊的杠桿？若是，各為什么杠桿？ 預(yù)習(xí)：

（1）概念：滑輪是一個周邊有槽的小輪，它可以繞著軸轉(zhuǎn)動。 （2）定滑輪和動滑輪：

（3）滑輪組：

①滑輪組省力規(guī)律：使用滑輪組時，滑輪組用幾股（段）繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物體和動滑輪總重力的幾分之一。公式F= 。

②特點：滑輪組雖然省力，但是費了距離。繩子自由端移動距離s和重物升高距離h的關(guān)系為：s= nh。

二、知識講解

考點/易錯點1 定滑輪

①定義：中間的軸固定不動的滑輪。 ②實質(zhì)：定滑輪的實質(zhì)是：等臂杠桿。

③特點：使用定滑輪不能省力但是能改變動力的方向。

④對理想的定滑輪（不計輪軸間摩擦）F=G。繩子自由端移動距離sF （或速度vF）=重物移動的距離sG（或速度vG）

定滑輪在生產(chǎn)、生活中比較常見，比如每周一早上升旗時就要用到滑輪。目的就是要改變動力的方向，人站在地上就可以把國旗升到旗桿頂。

生活中的定滑輪：旗桿的頂端、起重機、打樁機等。

看上圖：為什么會出現(xiàn)這個現(xiàn)象？

因為定滑輪的實質(zhì)是個等臂杠桿，動力=阻力。胖人受到的重力大于物體受到的重力，所以胖人可以安然地站在地上。而瘦人受到的重力小于物體受到的重力，所以物體安然地在地上，瘦人卻被升到空中。 探究使用定滑輪的特點

1．按右圖所示方式組裝定滑輪。

2．在它的左側(cè)掛鉤碼，右側(cè)豎直向下拉彈簧測力計，觀察比較彈簧測力計示數(shù)與鉤碼所受重力的關(guān)系。（將實驗數(shù)據(jù)記錄在表中）

3．改變彈簧測力計拉力的方向，再進(jìn)行觀察和比較。 4．改變鉤碼的個數(shù)，重做上述實驗。

5．分析表中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：

定滑輪實質(zhì)是一個等臂的杠桿。

定滑輪：①F＝G，即不省力，也不費力；②s＝h，即不省距離，也不費距離；③作用：改變用力的方向。

考點/易錯點2 動滑輪

定義：和重物一起移動的滑輪。（可上下移動，也可左右移動）

②實質(zhì)：動滑輪的實質(zhì)是：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。 ③特點：使用動滑輪能省一半的力，但不能改變動力的方向。 ④理想的動滑輪（不計軸間摩擦和動滑輪重力）則： F=1/2G；

只忽略輪軸間的摩擦則：F=1/2（G物+G動）

繩子自由端移動距離sF（或vF）=2倍的重物移動的距離sG（或vG）。 生活中的動滑輪：起重機、打樁機等。 探究使用定滑輪的特點

1．按右圖所示方式組裝動滑輪。

2．豎直向上拉彈簧測力計，使鉤碼保持平衡態(tài)，讀出彈簧測力計示數(shù)，

并思考這個示數(shù)與鉤碼所受重力的關(guān)系。（將實驗數(shù)據(jù)記錄在表中） 3．改變鉤碼的個數(shù)，重做上述實驗，進(jìn)行觀察和比較。

4．分析表中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：

動滑輪實質(zhì)上是一個動力臂是阻力臂的二倍的省力的杠桿

動滑輪：①F＝G/2，即使用動滑輪省一半力；②s＝2h，即動力移動的距離是物體移動距離的兩倍，動滑輪是一種費距離的機械；③不改變力的方向

考點/易錯點3 滑輪組

研究并討論：我們已經(jīng)學(xué)過了定滑輪與動滑輪，生活中的吊車（下左圖）其實就是由定滑輪和動滑輪組成的滑輪組，其示意圖如下右圖。

據(jù)圖，在腦中構(gòu)思這樣的畫面：用手拉繩子自由端，物體上升。

使用動滑輪能省一半力。動滑輪由兩根繩子共同承擔(dān)重物，因此每根繩子各承擔(dān)物重的一半。定滑輪的好處是可以改變動力的方向，動滑輪的好處是可以省一半力。如果既想省力又想改變動力的方向，怎么辦呢？把定滑輪和動滑輪組合在一起。我們把定滑輪和動滑輪組合在一起，稱它們?yōu)榛�輪組。

定義：將定滑輪和動滑輪組合在一起的組合裝置稱為滑輪組。 特點：使用滑輪組既能省力又能改變動力的方向。 1.確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n的方法

在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，只計算繞在動滑輪上的繩子段數(shù)。

理想的滑輪組（不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力）拉力F=1/nG。 只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F=1/n（G物+G動）。

2.拉力通過的距離s與物體移動高度h的關(guān)系

利用滑輪組提起物體時，動力F通過的距離s與物體被提高的高度h的關(guān)系是s=nh（n表示承擔(dān)物重的繩子股數(shù)）

繩子自由端移動速度vF =n倍的重物移動的速度vG。 3.省力情況的確定方法

1）滑輪豎放時，在不考慮摩擦及動滑輪受到的重力的情況下，使用滑輪組時，滑輪組用幾根繩子吊著物體，提起物體所用的力就是重物的幾分之一。

2）滑輪組橫放時，滑輪組用幾段繩子拉著物體做勻速直線運動，拉力大小就是物體所受

摩擦力的幾分之一。不計繩與滑輪之間的摩擦?xí)r，

物，此時繩子自由端移動的距離s

與物體移動的距離s物的關(guān)系為：s=ns物 4.組裝和設(shè)計滑輪組

由省力情況判定繩的固定端位置

1. 利用

總，求出承擔(dān)總重的繩子股數(shù)n，然后根據(jù)“奇動偶定”的原則。結(jié)合題

目的具體要求組裝滑輪

2. 判定繩子固定端位置：n為偶數(shù)，則繩子固定在定滑輪上；n為奇數(shù)，則繩子固定在動滑輪上

3. 動滑輪個數(shù)為N,和動滑輪相連的繩子段數(shù)為n=2N或n=2N+1時，使用的動力最小，即最省力

三、例題精析

【例題1】

【題干】使用如圖所示的裝置勻速提起重物G所有的拉力中（ ）

A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 【答案】D

D．一樣大

【解析】因為定滑輪相當(dāng)于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同一重物

G，沿三個不同方向，用的拉力大小相等，

即F1、F2、F3都等于物體的重力．故A、B、C錯誤．

【例題2】

【題干】如圖所示，不計滑輪及繩重，以及滑輪與繩之間的摩擦，水平拉力為F，物體的重力為G，且在水平面上勻速向右滑動，物體所受的摩擦力的大小等于（

）

A、F B、G C、G/2 D、F/2

【答案】D

【解析】通常我們使用動滑輪時，動力作用在繩子未端，阻力作用在軸上，此時使用動滑輪省一半力。此題中動力加在軸上，相當(dāng)于前面的阻力，而此時作用在繩子上的力與地面對物體的摩擦力相等，這個力相當(dāng)于一般情況下的動力，因此可得關(guān)系f＝F/2。

【例題3】

【題干】如圖所示表示三種不同的滑輪組，用它們提起重為G的相同重物，在A端所用的拉力分別為

；

；

。不計滑輪本身的重和摩擦。

【答案】【解析】

，，

判斷使用滑輪組時所用的力F的大小，關(guān)鍵是看幾段繩子通過滑輪組拉著物體，即有幾段繩子承擔(dān)物體的重，不能根據(jù)動滑輪的個數(shù)來判斷省力的大小，也不能根據(jù)滑輪的總數(shù)來判斷省力的大小。

①在圖A中，有三段繩子拉著物體F1=G/3，，②在圖B中，有四段繩子拉著物體F2=G/4，③在圖C中，有五段繩子拉著物體F3=G/5，。

【例題4】

【題干】圖中，站在地面上的小華借助滑輪組勻速提升重物，請畫出最省力的繞線方法．

【答案】

【解析】要使滑輪組最省力，需要承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多，所以要從動滑輪繞起．

四、課堂運用

【基礎(chǔ)】

1.【題干】圖1中A是____滑輪。利用這樣的裝置把物體舉高，用力的方向應(yīng)向____（選 填“上”、“下”）。如果A重2牛，要提起50牛的物體，至少要用____第一文庫網(wǎng)牛的拉 力。若要使物體上升2米，應(yīng)將繩的自由端拉動____米。

【答案】動、上、26、4

【解析】此題考查的是動滑輪的特點和公式。使用動滑輪能省一半的力，但不能改變動力的方向。 理想的動滑輪（不計軸間摩擦和動滑輪重力）則： F=1/2G；只忽略輪軸間的摩擦則：F=1/2（G物+G動）繩子自由端移動距離sF（或vF）=2倍的重物移動的距離sG（或vG）。

2.【題干】如圖2所示，重物G重40牛，若不計摩擦，勻速提起重物所用拉力為22牛， 則動滑輪的重力是____牛，鉤子1受到繩子的拉力為____牛，鉤子2受到重物

G的拉力為____牛

【答案】 4、22、40

【解析】使用滑輪組可以省力，重物由幾段繩子承擔(dān)，所用拉力就是物重的幾分之一；另外要考慮題目的條件，看是否考慮動滑輪本身的重力。

明確滑輪組中承擔(dān)重物的繩子段數(shù)，結(jié)合題目的條件，是解答此題的關(guān)鍵．

3.【題干】如圖所示，小虎同學(xué)用滑輪組勻速提起重600N的物體．如果不計摩擦力、動滑輪重力和繩子重力．則小虎同學(xué)對繩子的拉力應(yīng)為（ ）

A．600N B．400N C．300N D．200N

【答案】C

【解析】從圖可知，承擔(dān)物重繩子的股數(shù)n=2，而不計摩擦力、動滑輪重力和繩子重力，而G=600N， ∴小虎同學(xué)對繩子的拉力為：

F=

4.【題干】求在如圖畫出滑輪組繞繩的示意圖．

【答案】如圖所示：

【解析】動滑輪被幾根繩子承擔(dān)，拉力就是物體和動滑輪總重的幾分之一；根據(jù)“奇動偶定”的原則確定繩子的固定端

（1）

，由3段繩子承擔(dān)，因此需要從動滑輪上固定

（2）

，由4段繩子承擔(dān)，因此需要從動滑輪上固定

5.【題干】如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，不計滑輪重．要求用最小的力將相同的重物拉起，應(yīng)選用滑輪組____；請在你選用的滑輪組上畫出繩子的繞法；如果物重100N，則用你選用的滑輪組及繞法，最小拉力為______N．

【答案】甲；25．

【解析】甲、乙兩個滑輪組最省力的繞法分別如圖

甲有4段繩子拉重物，乙有3段繩子拉重物，根據(jù)

知，甲更省力；

則

100N=25N．

【鞏固】

1.【題干】如圖所示，在豎直向上大小為10N的力F的作用下，重物A沿豎直方向勻速上升．已知重物A上升速度為0.2m/s，不計滑輪重、繩重及繩與滑輪間的摩擦，則物體的重力大小和滑輪上升的速度分別為（ ）

A．20N；0.4m/s B．20N；0.1m/s C．5N；0.4m/s D．5N；0.1m/s

【答案】D

【解析】根據(jù)題干中圖可知：該滑輪動滑輪的特殊使用方法，根據(jù)動滑輪的特點可知：F=2G，則G=5N； F移動的距離是物體移動距離的二分之一，故重物A上升速度為0.2m/s，F(xiàn)上升的速度就是0.1m/s．

2.【題干】一條繩子最多能承受1000Ｎ的拉力.請設(shè)計一個滑輪組,用這條繩子吊起3300N的重物，畫出滑輪組安裝示意圖．（動滑輪重及摩擦不計）

【解析】

在處理這類問題時，首先要計算出承擔(dān)物重的繩子段數(shù)

數(shù)，若計算出

是小數(shù)，都采用“入”的辦法．

，即．注意

取整

繩子的股數(shù)，則

應(yīng)取4，不能按四舍

五入去處理．然后，根據(jù)

的數(shù)值及所需的拉力方向去確定動滑輪與定滑輪個數(shù)及繞線方法．如果不要求改變用力方向，則只需要用一個定滑輪，繞線如圖（甲）；如果要改變用力方向，則需要兩個定滑輪，繞線如圖（乙）。

3.【題干】如圖所示，在水平拉力F的作用下使物體m沿水平地面勻速直線運動，若滑輪與繩子質(zhì)量及摩擦不計，已知物體m與地面間的摩擦力為10N，物體m運動的速度為2m/s，那么關(guān)于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列說法中正確的是（ ）

? 拉力F的大小為20N

? 拉力F的大小為10N

? 拉力的功率P的大小為20W

? 拉力的功率P的大小為10W

【答案】C

【解析】

（1）已知摩擦力為10N，從圖中可得有二段繩子在拉物體，

故拉力

F=F摩

=×10N=5N

（2）物體運動速度為2m/s，有兩段繩子在拉物體，故繩端的移動速度為2×2m/s 故功率

P=

=Fv=5N×2×2m/s=20W

【拔高】

1.【題干】如圖有兩個滑輪，請設(shè)計一個最省力的滑輪組將陷在泥中的汽車?yán)�出�?/p>

【答案】如圖所示：

【解析】由圖知，只有一個動滑輪，從動滑輪的掛鉤開始依次繞繩子，最后有三段繩子承擔(dān)物重，這就是最省力的繞法，繩子繞法如圖

2.【題干】某同學(xué)用重為10N的動滑輪勻速提升重為50N的物體，不計摩擦，則該同學(xué)所用拉力F(不是豎直向上)的可能值是（ ）

A.20N B.25N C.30 D.35

【答案】 D

【解析】利用動滑輪提升物體時能省一半的力是有條件的，且自由端拉力的方向應(yīng)與阻力方向相反，且相互平行，題中阻力方向豎直向下，拉力方向并不是豎直向上，故力的大小要大于動滑輪與重物總重的一半，所以選D。

3．如圖11所示滑輪組裝置處于平衡狀態(tài)，物體A 重為2×103N，

B 物體重為800N，則B 物體對支撐面的壓力是 300 N。(滑輪重、繩重、摩擦均忽略不計

)

4如圖：7-26所示，重500N的人站在重300N的木板上，人勻速拉動整個裝置時，不計滑輪的重和摩擦，所用的拉力多大？

200N

如圖7-56所示的兩圖中，物體G重都是200N，滑輪重及摩擦不計，則F1=__400___N，F(xiàn)2

= __100___N.

課程小結(jié)

1.定、動滑輪的特點

2. 理想的滑輪組（不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力）拉力F=1/

nG。 只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F

=1/n（

G物+G動）。

繩子自由端移動距離sF（或vF）=n倍的重物移動的距離sG（或vG）。

課后作業(yè)

【基礎(chǔ)】

1.【題干】如圖（1）物重G為500N，則拉力F為 N，如圖（2）A在水平桌面上勻速直線運動摩擦力為40N則拉力為 。

【答案】500、40

【解析】使用定滑輪不能省力但是能改變動力的方向。對理想的定滑輪（不計輪軸間摩擦）F=G。繩子自由端移動距離sF （或速度vF）=重物移動的距離sG（或速度vG）

2.【題干】如圖所示的各滑輪組中，物體重力都是G，不計摩擦和滑輪重力，使物體勻速上升，拉力F最小的是圖（ ）

A．

【答案】B B． C． D．

【解析】不計滑輪重及摩擦：

A和C、由2段繩子承擔(dān)動滑輪和物體的重，所以拉力

F=G，

B、由3段繩子承擔(dān)動滑輪和物體的重，所以拉力

F=

D、使用的是2個定滑輪，所以拉力F=G．

從而可知，拉力F最小的是圖B． G，

3.【題干】如圖所示，甲、乙、丙三種情況的重物和接觸面相同，下面結(jié)論正確的是（ ）

A．F1＞F2＞F3 B．F1=F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F

【答案】D

【解析】

（1）∵甲、乙、丙三種情況的重物和接觸面相同，

所以三個物體受到的摩擦力相等；甲圖為定滑輪，所以F1=f；

乙圖為動滑輪，所以F2

=

故F2＜F1＜F3． f；丙圖為動滑輪，但此時不省力，且F3=2f．

4.【題干】利用兩只滑輪和一根繩子，組成滑輪組將一重物水平拉動，滑輪組的裝配有如右圖所示甲、乙所示的兩種情況，則____省力

【答案】乙．

【解析】甲圖動滑輪上有二段繩子，拉力是物體所受阻力的一半，乙圖動滑輪上有三段繩

【鞏固】

5.【題干】如圖所示的裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計滑輪和繩重，如果物體重力分別是G1和G2，那么G1和G2的關(guān)系是（ ）

A．G1=G2 B．G1=2G2 C．G1

=

【答案】B

【解析】如圖所示：由公式F＝（G物+G動）/n

可知滑輪組（2）中需要施加的力最�。�

6.【題干】用某滑輪組提升重物，已知重物和動滑輪的總重由5段繩子承擔(dān)，繩重和摩擦不計，動滑輪共重20N，若在勻速提升重物時，繩端的拉力是100N，則被提升的物重為（ ）

A.400N B.480N C.500N D.520N

【答案】B

【解析】如圖所示：由公式F＝（G物+G動）/n

知F=100N，G動=20N，n=5，帶入數(shù)據(jù)后得到G物=480N。．

7.【題干】 G2 D．無法判斷

用一個動滑輪、一個定滑輪組成的滑輪組來勻速提升重物G，如圖所示，

已知物重G=600N，拉力F=210N，在重物升高0.5m的過程中（不計繩重和摩擦力

（1）繩）子自由．端移動求的距離： ？

（2）動滑輪的重？

【答案】 （1）繩子自由端移動的距離為s=3h=3×0.5m=1.5m；

（2）

∵F=（G+G動）， ∴動滑輪的重力為G

【解析】 動=3F-G=3×210N-600N=30N．

此題考查的是滑輪組的公式及特點應(yīng)用。要注意提取條件的準(zhǔn)確性。

【拔高】

8.【題干】家用的手搖晾衣架如圖所示，它實際是由定滑輪和動滑輪組成的滑輪 組．假設(shè)衣服和晾衣架的總重為100N，則靜止時繩子自由端的拉力為（不計動滑輪重及摩擦）（ ）

A．100N B．50N C．25N D．20N

【答案】：C

【解析】由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)

∵不計動滑輪重及摩n=4， 擦， ∴拉力F=G物

=×100N=25N．

9.【題干】如圖所示，已知動滑輪重20N，人重500N，筐重200N則人所用的拉力為

【答案】：360

【解析】如圖所示：由公式F＝（G物+G動）/n

已知G物=G人+G框=500N+200N=700N，G動=20N，n=2，帶入數(shù)據(jù)后得到

F=360N。

10.【題干】要利用如圖所示的滑輪組吊起重1000N的重物，若繩子能承受的最大拉力為400N，則應(yīng)怎樣繞制滑輪組？（滑輪重和摩擦不計）

【答案】如圖所示：

【解析】因為

所以滑輪組應(yīng)由3段繩子承擔(dān)物重，從動滑輪繞起

11、如圖7-55所示，滑輪重和摩擦忽略不計，體重為500N的人站在升降平臺上拉繞過定滑輪的繩子，平臺重100N，要使人和平臺勻速向上運動，人拉繩的力應(yīng)為

___125__N.

12、如圖13所示，船和人總重1500Ｎ，船上的人用力Ｆ＝30Ｎ的拉力拉繩，船作勻速直線運動，則船受到水的阻力為（ C ）

Ａ．30Ｎ Ｂ．60Ｎ Ｃ．90Ｎ Ｄ．500Ｎ

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