课程解读

一、学习目标：

1. 通过观察和实验，了解滑轮的结构，能区别定滑轮和动滑轮；

2. 理解滑轮的工作原理，会用这一原理对有关问题进行简单的计算；

3. 经历实验探究过程，了解使用定滑轮和动滑轮的特点：定滑轮不省力，但能改变力的方向；动滑轮省力，但不能改变力的方向；

4. 能识别生活和生产中常见的滑轮；

5. 了解滑轮组的特点：既可以省力又可以改变力的方向。学会组装简单的滑轮组，体验设计制作的乐趣。

二、重点、难点：

重点：定滑轮和动滑轮做功的特点

难点：1. 动滑轮的瞬时支点的确定方法；2. 根据设计要求，明确滑轮组的绕绳方法

三、考点分析：

知识细目	考核目标与要求	题型	分值
定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用	了解	选择题、填空题、实验题、作图题、计算题	2－6分

知识梳理

1. 通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析，理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论。

如图（a）所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮静止不动，定滑轮的轴心为支点（支点不动），动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然，动力臂、阻力臂都等于圆的半径，根据杠杆平衡条件，故F=G，即不省力。

如图（b）所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮也静止不动。支点在绳子与轮相切的一边，支点上下移动，而动力作用点在绳子与轮相切的另一边，阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍，依据杠杆平衡条件F=1/2G，即省一半力。

2. 使用滑轮组要注意几个问题

（1）区分“最方便”和“最省力”的含义。“方便”是指人站在地上用力向下拉绳子，既省力又方便；而“最省力”是指尽量多地增加动滑轮上相连的绳子的股数。

（2）滑轮组一般是省力的，省力的多少是由吊起（或承担）动滑轮的绳子股数决定的。

（3）设拉力移动的距离为s，拉力移动的速度为v，重物上升的高度为h，重物上升的速度为v_物，则存在以下关系：s=nh，v=nv_物，n为动滑轮上绳子的股数。

（4）滑轮组绳子的绕法是各种各样的，其绕法也是本讲的一个重点。由关系式F=G，当n为奇数时，绳子在动滑轮上打结开始绕；当n为偶数时，绳子在定滑轮上打结开始绕，也就是按“奇动偶定”的方法绕绳。（如下图所示）

典型例题

知识点一：定滑轮和动滑轮做功的特点

例1：如图示为滑轮，用它提升重为100N的物体，则F₁= N，F₂= N，F₃= N。

思路分析：区分定滑轮和动滑轮，定滑轮改变力的方向，不改变力的大小

解答过程：定，100，100，100

解题后的思考：本题主要考查学生对定滑轮的特点的理解。

例2：标出甲、乙滑轮的支点O，并画出动力臂和阻力臂。

思路分析：区分定滑轮和动滑轮，画定滑轮和动滑轮的支点，动力臂和阻力臂

解答过程：设O为支点，L₁为动力臂，L₂为阻力臂。答案见下图。

解题后的思考：区分定滑轮和动滑轮，画定滑轮和动滑轮的支点，动力臂和阻力臂是解决滑轮问题的关键。

例3：如图所示，物体重180N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体匀速上升了2m。

（1）不计动滑轮重，求拉力F；

（2）若动滑轮重20N，求拉力F；

（3）绳自由端（F处）上升的距离。

思路分析：动滑轮及动滑轮的特点

解答过程：动滑轮省力（一半），费距离（一倍）

（1）不计动滑轮重，拉力F＝90N （2）计动滑轮重，拉力F＝100N （3）绳自由端（F处）上升4m。

解题后的思考：本题主要考查学生对动滑轮及动滑轮特点的理解。

例4：如图所示，重为50N的物体在力F的作用下，以2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，若物体与水平地面之间的摩擦力f为20N，不计绳的摩擦。求：

（1）拉力F；

（2）绳自由端移动的速度。

思路分析：受力平衡，动滑轮的特点

解答过程：（1）物体匀速运动，受力平衡，所以物体受拉力等于摩擦力F_拉＝20N，根据动滑轮的特点F＝F_拉/2＝10N；（2）物体运动的速度是2m/s，由图可知绳自由端移动速度是物体运动速度的2倍，即4m/s。

解题后的思考：本题主要考查学生对受力平衡和动滑轮的特点综合应用的能力。

例5：工厂为了搬运一个笨重的机器进车间，某工人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型钢管的截面），其中最省力的方案是（）

思路分析：滑动摩擦和滚动摩擦的区别，定滑轮和动滑轮的区别

解答过程：滑动摩擦力比滚动摩擦力大，动滑轮比定滑轮省力，选C。

解题后的思考：本题主要考查学生应用滑动摩擦和滚动摩擦的区别及应用定滑轮和动滑轮的区别解决实际问题的能力。

例6：如图所示，用滑轮按甲、乙、丙三种方式拉同一重物在相同的水平面上做匀速直线运动，拉力分别为F₁、F₂、F₃，比较它们的大小，其中正确的是（）

A. F₁=F₂=F₃

B. F₁＜F₂＜F₃

C. F₁＜F₃＜F₂

D. F₃＜F₁＜F₂

思路分析：定滑轮和动滑轮的区别及特点

解答过程：三幅图中物体受到的摩擦力大小相同，设物体受到的摩擦力为f。对于甲图，F₁＝f/2 ；对于乙图，F₂＝2f；对于丙图，F₃＝f。选C。

解题后的思考：本题主要考查学生应用定滑轮和动滑轮的区别及特点解决实际问题的能力。

小结：定滑轮和动滑轮的区别及其特点是解题的关键。

知识点二：滑轮组

例1：按照要求组装下列滑轮组。（动滑轮自重不计）

（1）用G/2的力提起重物；

（2）用G/3的力提起重物。

思路分析：滑轮组的连接

解答过程：答案见下图。

解题后的思考：本题主要考查学生根据题目要求连接滑轮组的能力。

例2：图中给出两组滑轮组（a）、（b），若它们分别提起同一重物，请画出其中最省力的一组滑轮组的绕绳方法。（不计滑轮重、绳重及摩擦）

思路分析：决定滑轮组省力的因素，滑轮组的连接

解答过程：“省力”就是在动滑轮个数相同时，尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法；或在动滑轮个数不同时，选用动滑轮多的一组，因此，应选用（b）组滑轮组。答案如图（c）所示。

解题后的思考：本题考查了两个知识点，一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的；二是组装滑轮组。

例3：在如图所示的各滑轮组中，均不计滑轮质量及转动摩擦，所挂重物均为G，则其中拉力最小的是

思路分析：滑轮及滑轮组的应用

解答过程：A选项中F_A＝G，B选项中F_B＝G，C选项中F_C＝2G，D选项中F_D＝G/2。选D。

解题后的思考：本题主要考查学生应用滑轮及滑轮组解决相关问题的能力。

例4：用如图所示滑轮组匀速拉动重1000N的物体A，所用拉力F=100N。绳子自由端移动速度为0.2m/s。求物体与地面之间的摩擦力f和2秒内物体A移动的距离。（不计滑轮重及轮和轴之间的摩擦）

思路分析：绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离s′的关系为s=n s′，绳子自由端移动的速度v也等于物体移动速度v′的n倍，即v=nv′

解答过程：设n是动滑轮上绳子的股数，f为物体与水平地面之间的摩擦阻力。

本题中，n=2，由F=f得

f=nF=2×100N=200N

物体移动的速度v′===0.1m/s

2s内物体移动的距离

s′=v′t=0.1m/s×2s=0.2m

解题后的思考：绳子自由端移动的距离、速度与物体移动的距离、速度是同学们容易混淆的问题，应特别注意。

例5：如图所示，每个钩码的质量都是50g，滑块A在钩码的作用下恰能沿水平面匀速滑动，那么滑块A受到的摩擦力是（）

A. 2.94 N B. 1.96 N

C. 0.98 N D. 0.49 N

思路分析：应用滑轮组的特点解决相关问题

解答过程：物体匀速运动，所受摩擦力等于拉力，F_A＝f，F_A＝2G＝2×2×50g×9.8N/kg＝1.96N，选B。

解题后的思考：本题主要考查学生应用滑轮组的特点解决相关问题的能力。

小结：滑轮组和受力平衡的综合问题是中考中对滑轮组的应用的考查的常见形式。

提分技巧

1. 熟记定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点

2. 熟练区分及识别定滑轮和动滑轮做功的特点

3. 根据要求，设计滑轮组的连接

4. 能灵活应用定滑轮、动滑轮和滑轮组解决相关问题

预习导学

机械做功的原理是什么？我们在日常工作和生活中还会用到什么样的简单机械？如何描述这些简单机械做功的性能？

一、预习新知

功的原理及应用，机械效率，改变世界的机械

二、预习点拨

探究与反思

探究任务一：功的原理及应用

【反思】（1）功的原理是什么？

（2）什么是轮轴？什么是斜面？

（3）轮轴和斜面做功的特点是什么？

探究任务二：机械效率

【反思】（1）什么是有用功？什么是总功？什么是额外功？

（2）什么是机械效率？

（3）如何测量机械的机械效率？

探究任务三：改变世界的机械

【反思】（1）人类制造了哪些机械？

（2）这些机械对人类生活的影响有哪些？

同步练习（答题时间：45分钟）

1. 定滑轮和动滑轮在构造上是相同的，只是在使用中，_________的滑轮叫定滑轮，________的滑轮叫动滑轮；定滑轮的作用是__________，动滑轮的作用是__________。

2. 定滑轮实质是一个_______杠杆，使用定滑轮时不能______，但能________。

3. 动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂____________________的杠杆，使用动滑轮时能省________力，但费________。

4. 动滑轮下面挂一个20千克的物体A（如图所示），挂物体的钩子承受_______牛的力，挂绳子的钩子承受_________牛的力（动滑轮重不计）。

5. 如图所示，物体重10N，且处于静止状态。该滑轮是__________滑轮，手拉弹簧测力计在位置1时的示数为__________N。若手拉弹簧测力计在1、2、3三个不同位置时的拉力分别是F₁、F₂、F₃，则它们的大小关系是F₁__________F₂__________F₃。这证明使用定滑轮不能改变力的__________，只能改变力的__________。

6. 用如图所示的滑轮组提升物体，已知物体重200牛，物体匀速上升1米，不计滑轮组重及摩擦，则（）

A. 拉力为80牛　　　　　　　　 B. 拉力为40牛

C. 绳的自由端拉出4米　　　　　 D. 绳的自由端拉出1米

7. 旗杆顶上的滑轮，对其作用的下列叙述正确的是（　）

A. 为省力杠杆，可改变力的作用方向

B. 为费力杠杆，可改变力的作用方向

C. 为等臂杠杆，可改变力的作用方向

D. 以上说法都正确

8. 用“一动、一定”两滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物时，所需要的力与不使用滑轮组直接提升重物时相比较，最多可省（）

A. 1/3的力　 B. 1/2的力　　 C. 2/3的力　　 D. 3/4 的力

9. 如图所示的滑轮组，不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物G=100N，每一个滑轮重20N。当绳的自由端拉力F竖直向上、大小为30N时，重物G对地面的压力为 N。拉力F为

N时，恰能让重物G匀速上升。若重物G能以0.1m/s的速度匀速上升，则绳的自由端向上运动的速度为 _____m/s。　

10. 如图所示是用一个定滑轮和一个动滑轮组装成的滑轮组，用这个滑轮组提升重为300牛的重物（忽略滑轮组和绳子重及摩擦）

（1）在图甲上画出当动力F=150牛时绳子的绕法；

（2）在图乙上画出当动力F=100牛时绳子的绕法。

11. 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：

12. 根据你所掌握的滑轮知识，完成下列表格：

分类	优缺点	实质
定滑轮
动滑轮
滑轮组	使用滑轮组时，滑轮组用段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物体重或物体与动滑轮总重的；绳子移动的距离就是物体移动距离的。