课程解读

一、学习目标：

1、理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用

2、了解轮轴

3、会画滑轮组的组装图

 

二、重点、难点：

重点：理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用

难点：滑轮组的省力和滑轮组的组装

 

三、考点分析：

1、考查重点：定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用及滑轮组的组装

2、理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用，会画滑轮组的组装图

3、题型：填空、选择、作图、实验

4、在中考中所占的分值为2－4分，占总分值的2.5％左右

 

知识梳理

（一）定滑轮

 

1、实质：等臂杠杆 

2、好处：可以改变力的方向

3、不足：不省力

4、公式：Ｆ＝G  s＝h（不计绳重和轮与轴间的摩擦）

 

（二）动滑轮

1、实质：动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆

2、好处：省力 

3、不足：不能改变力的方向

4、公式：F＝   s＝2h（不计绳重和轮与轴间的摩擦）

 

（三）滑轮组

1、好处：既可省力又可改变力的方向 

2、不足：费距离

3、公式：竖直放置：F＝  （不计绳重和轮与轴间摩擦）

   S拉＝nS物  v绳＝nv物

 

 

水平放置：F＝（不计绳重和轮与轴间的摩擦）S拉＝nS物  v绳＝nv物

 

（四）绕绳法

1、定绳子段数：n≥    

2、定个数：动、定滑轮个数；

3、n为奇数时从动滑轮绕起、n为偶数时从定滑轮绕起；

4、绕绳子时要顺绕，且每个滑轮只绕一次绳子，不能重复

 

（五）轮轴

①定义：由轮和轴组成、绕同一个轴线转动的机械。实质是杠杆

②特点：动力作用在轮上省力，动力作用在轴上费力。

 

典型例题

知识点一：定滑轮、动滑轮的作用

例1、用一个重10N的动滑轮来提升50N的物体，则实际工作中所用的拉力（    ）

A. 可能是35N                                B. 正好是30N

C. 正好是25N                                D. 可能是20N

题意分析：求用重10N的动滑轮提升50N的物体所用的拉力

解题思路：F＝（不计绳重和轮与轴间的摩擦）

解答过程：F＝＝＝30N（不计绳重和轮与轴间的摩擦），实际工作中所用的拉力应比这个力大，所以应选A

解题后的思考：此题是对公式F＝的应用

（不计绳重和轮与轴间的摩擦），但题中没有给出不计绳重和轮与轴间的摩擦这一条件，所以实际中的值应比计算出的值要大。此题最容易误选B，错误原因是没考虑到公式F＝的适用条件。

 

例2、如图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，所用的拉力分别为F1，F2，F3（不计绳重和轮与轴间的摩擦），那么，下列关系式中正确的是：

A. F1＞F2＞F3                               B. F1＜F2＜F3

C. F2＞F1＞F3                               D. F2＜F1＜F3

题意分析：拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动的拉力分别为F1，F2，F3。

解题思路：滑轮组横放，拉力方向水平，与其有关系的力应为水平方向的力，由于重力方向竖直向下，所以与重力无关，用公式F＝（不计绳重和轮与轴间的摩擦）来解答

解答过程：三个装置都做匀速直线运动，f为物体与地面的摩擦力。A图是定滑轮，F1＝f；B图是动滑轮，F2＝，C图是动滑轮的费力用法，F3＝2f，所以F3＞F1＞F2，应选D

解题后的思考：滑轮组横放，拉力与物体重力无关，与物体和地面的摩擦力有关，应用公式F＝。此题最容易误用公式F＝

小结：以上两例都是用动力和阻力的关系来解答，使用这两个公式时都不计绳重和轮与轴间的摩擦，例2涉及到了定、动滑轮和动滑轮的费力用法，滑轮组横放和竖放的公式不一样，要区分开来。

 

知识点二：组装滑轮组

例1、按要求给滑轮组绕线.（G为物体重，不考虑摩擦及动滑轮、绳子的重力）

题意分析：不考虑摩擦及动滑轮、绳子的重力

解题思路：不考虑摩擦及动滑轮、绳子的重力，F＝，n为奇数时从动滑轮绕起、n为偶数时从定滑轮绕起

解答过程：F＝从定滑轮绕起，力的方向向下；F＝从动滑轮绕起，力的方向向上；F＝从定滑轮绕起，力的方向向下。图略

解题后的思考：根据n值来确定缠绕方式。

 

例2、一根绳子能承受的最大拉力为500牛，一个人站在地上，想用这根绳子提起1800牛的重物，请在下图中画出绳子的绕法。

题意分析：能承受的最大拉力为500牛，站在地上，提起1800牛的重物

解题思路：根据n≥，确定n的值，站在地上表示拉力方向向下

解答过程：n≥＝＝3.6≈4，n为偶数，拉力方向向下，正好符合人站在地上拉动。

解题后的思考：此题是根据n≥，确定n的值，再确定缠绕方式

小结：组装滑轮组时先确定n的值，再注意是怎样用力（力的方向）

 

知识点三：实验探究

例、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。

实验次数

物重G/N

使用定滑轮时测力计的示数

使用动滑轮时测力计的示数

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。

题意分析：通过分析数据，她（小雯）觉得与书中的结论有较大偏差

解题思路：分析数据，比较使用定滑轮时（乙图）F1与G的大小关系，使用动滑轮时（丙图）F2与G／2的大小关系。

解答过程：（1）由表中数据可看出，使用定滑轮时（乙图）F1≠G，这是由于没有考虑到弹簧测力计外壳受到的重力；使用动滑轮时（丙图）F2≠G／2，这是由于没有考虑到动滑轮受到的重力。

（2）使用定滑轮时（乙图），将弹簧测力计倒过来使用（或水平拉动弹簧测力计；或实验前先测出弹簧测力计自身的重力）；

使用动滑轮时（丙图），要先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系（或采用轻质滑轮或增加钩码重）。

解题后的思考：弹簧测力计外壳有自重，动滑轮也有自重，轮与轴有摩擦，以上因素都将影响实验结果。

小结：使用机械时要考虑机械的自重并尽量减小额外功。

 

提分技巧

1、滑轮组中绳子段数的确定用公式n≥或n＝s/h求，如果除不尽不能用四舍五入法取整，应用“进一法”，即不管小数是几都进上去；

2、去数组装好的滑轮的绳子的段数时，应包括拴在动滑轮框架上的和最后从动滑轮引出的拉绳，但最后从定滑轮引出的拉绳不算。

3、判断滑轮组的省力情况：在忽略滑轮与轴的摩擦和绳重的情况下，使用动滑轮时，重物和动滑轮有几段绳子承担，作用在绳子末端的拉力就是重物和动滑轮总重的几分之一。

 

预习导学

使用简单机械可以对物体做功，那么做功的两个必要因素是什么？功的大小如何计算？

 

同步练习 （答题时间：45分钟）

一、填空：

1、物体重l000N，如果用一个定滑轮匀速提起它，需要用         N的力；如果用一动滑轮且使拉力沿竖直方向匀速提起它，需要用          N的力（不计摩擦及滑轮的自重）。

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的力的大小分别是F1、F2，则F1         F2（填“＞”“＜”或“＝”）；如按乙方式，人拉绳头移动了0.5m，那么小汽车被拉动了          m。

 

二、选择

1、如图，使用定滑轮提升重物，当分别在A方向、B方向和C方向拉重物时：

A. A方向的拉力最小               B. B方向的拉力最小；

C. C方向的拉力最小                  D. 三个方向的拉力都一样.

2、工人们为了搬运一台笨重的机器进入厂房，设计了如图所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面）。其中最省力的方案是（    ）

3、使用如图所示的装置来提升物体时，既能省力又能改变力的方向的装置是

4、用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是

5、同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则

A. F甲＜F乙＜F丙                                   B. F甲＞F乙＞F丙

C. F甲＞F乙＝F丙                      D. F甲＝F乙＞F丙

A                                 B                                 C

 

三、作图

1、如图，一个站在地面上的工人利用滑轮组将重物G提起来，请用笔画线代替绳索，将它们连接起来。

2、请在图中画出用滑轮组提升水桶的最省力的绕绳方法。

3、小强想把一货物吊到楼上去，已知货物重1000 N，小强最大的拉力为300 N，如果使用滑轮组，至少需要几个滑轮？如何装配？

 

四、实验探究

如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示

 

钩码重G/N

钩码升高高度h/m

测力计示数F/N

测力计移动距离S/m

甲

0.98

0.2

0.98

0.2

乙

0.98

0.2

1.02

0.2

丙

0.98

0.2

0.55

0.4

请你分析：

（1）比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是             ；

（2）比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是             ；

（3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙两实验中测力计移动的距离，可知：使用动滑轮                                       ；

（4）在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择

                            

 

 

试题答案

一、填空

1、1000；500  不计摩擦及滑轮的自重，用定滑轮匀速提起：Ｆ＝Ｇ＝1000Ｎ，用动滑轮匀速提起：Ｆ＝Ｇ／2＝1000Ｎ／2＝500Ｎ

2、改变力的方向；＞；0.25  甲方式用定滑轮，可以改变力的方向，但不省力；而乙方式用动滑轮，省力但费距离，是物体移动距离的2倍，所以F1＞F2，拉力移动0.5m，则汽车被拉动0.25m

 

二、选择

1、D  根据定滑轮的特点，使用定滑轮不省力但能改变力的方向，所以选D

2、C  机器下方并排放置的圆形钢管是将滑动摩擦变为滚动摩擦，可减小摩擦；使用动滑轮可以省力，所以Ｃ是最省力的方案

3、C  使用动滑轮省力，使用定滑轮改变力的方向，所以必须用滑轮组，物体向上运动，拉力应向下，选C

4、D  A为费力杠杆，B为等臂杠杆，C用1／2力，D用1／3力，所以D最省力

5、B  A为定滑轮，不省力；B为动滑轮，省一半力；C为滑轮组，用1／3力省2／3的力，所以C最省力，应选B

 

三、作图

1.         2.          3.

站在地上，拉力方向应向下。最省力时n＝3    n≥＝1000N/300N＝3.3≈4，两动一定

 

四、实验探究

（1）能省力 

（2）可以改变力的方向   

（3）动滑轮省力但费距离，定滑轮不省力也不省距离

（4）由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组