12.2滑輪（導學案）【學習目標】1.認識定滑輪和動滑輪。2.知道定滑輪、動滑輪的特點，并能根據(jù)需要選擇合適的滑輪解決實際問題。3.會安裝滑輪組，并能根據(jù)安裝情況分析施加的拉力大小與物重的關系?！緦W習重點】研究定滑輪和動滑輪的特點?！緦W習難點】滑輪組?！咀灾黝A習】閱讀教材，完成以下問題：1．滑輪有和兩種。使用時，滑輪的軸固定不動的叫滑輪；滑輪的軸與物體一起運動的叫滑輪。2.使用定滑輪省力，省距離（均選填“能”或“不能”），但是可以改變力的，定滑輪的實質是杠桿。3.使用動滑輪的好處是，缺點是不能改變力的，且距離。動滑輪的實質是力臂為力臂2倍的杠桿（選填“動”或“阻”）。4.使用滑輪組的特點是：使用滑輪組既能又能。若承擔物重的繩子股數(shù)為n，不考慮動滑輪重和摩擦，則拉力F與物重G之間的關系為F＝G。如果考慮動滑輪自重為G動，則該關系為F＝，繩子自由端移動的距離s和重物提升的高度h之間的關系為s=h。5.輪軸和斜面也是常見的簡單機械，在使用時，省，費（均選填“力”或“距離”），屬于省力機械。【合作探究】探究一、定滑輪和動滑輪1.滑輪觀察滑輪的結構，想一想，什么是滑輪？滑輪（1）滑輪是一個周邊有，能繞軸轉動的小輪?！鞠胍幌搿科鞐U頂部的滑輪與起重機下面吊物體的滑輪，它們在使用上有什么不同呢?【分析】國旗上升時，旗桿頂端的滑輪軸不隨物體一起移動，叫定滑輪。貨物上升時，起重機下面的滑輪軸隨物體一起移動，叫動滑輪。（2）滑輪的分類滑輪有兩種：滑輪和滑輪。定滑輪動滑輪①定滑輪：使用時，軸固定不動的滑輪，叫定滑輪。②動滑輪：使用時，軸隨著物體移動的滑輪叫動滑輪。2.定滑輪（1）實驗：探究定滑輪的特點【提出問題】①使用定滑輪是否省力（或更費力）？②使用定滑輪是否省距離（或費距離）？③什么情況下使用定滑輪?【設計實驗】分別使同一物體在不使用滑輪、使用定滑輪時勻速運動，記錄整個過程需要用力的大小、物體移動的距離及動力移動的距離、動力的方向，然后由數(shù)據(jù)分析得出結論?！緦嶒炂鞑摹胯F架臺、定滑輪、細線、鉤碼、刻度尺、彈簧測力計?！具M行實驗】①用彈簧測力計直接測出鉤碼的重力G。②使用定滑輪緩緩提升鉤碼，記錄整個過程中拉力的大小F、鉤碼上升的距離h物、拉力移動的距離s繩及拉力的方向。③改變拉力的方向，分別沿豎直方向拉升、斜著拉升、水平拉升鉤碼，觀察拉力F1、F2、F3、的大小。把實驗數(shù)據(jù)記入表格中。④改變鉤碼的重力，重復上述實驗。⑤數(shù)據(jù)記錄物重G/N物體移動方向物體移動距離h/m拉力F/N拉力方向拉力移動距離s/m1豎直向上0.51豎直向下0.51豎直向上0.41斜向下0.41豎直向上0.61豎直向下0.6【分析論證】①拉力與重力的大小關系：FG，即使用定滑輪不省力。②拉力的方向：改變（選填“能”或“不能”）。③拉力（繩末端）移動距離與鉤碼上升高度的關系：s繩h物【實驗結論】使用定滑輪不省力，不省距離，可以改變力的方向。（2）用滑輪是杠桿的變形研究定滑輪的特點如圖所示，定滑輪的軸心O為支點，動力臂l1與阻力臂l2都是滑輪的r。根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，因為l1＝l2，所以F1F2（不計摩擦）。改變拉力方向，力臂不變，F(xiàn)＝G。所以使用定滑輪，無論拉力方向怎樣改變，拉力的大小不變。繩子自由端移動的距離S和物體升高的高度h相等：S繩=h物定滑輪相當于如圖所示的無數(shù)個可繞支點O轉動的杠桿AB組成，它實質上可以看成是能夠連續(xù)轉動的杠桿；所以使用定滑輪不省，但可以改變力的。（3）用平衡力的知識研究定滑輪的特點如圖，在忽略摩擦的情況下，物體受到重力G和拉力F作用，由于物體勻速上升，所以拉力F跟物體的重力G是一對力，大小相等，即F=G。物體向上運動，用力的方向卻是向下，所以，使用定滑輪能改變力的。結論：使用定滑輪不省力，可以改變力的方向。物體受到平衡力例題1圖【例題1】研究定滑輪的特點：①在研究使用定滑輪是否省力時，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測量的物理量是_____和________。②如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個力的大小關系是

。③旗桿頂部有一個定滑輪，給我們升國旗帶來了便利，這是利用定滑輪

的特點。3.動滑輪（1）實驗：探究動滑輪的特點【提出問題】①使用動滑輪是否省力（或更費力）？②使用動滑輪是否省距離（或費距離）？③什么情況下使用動滑輪?【設計實驗】分別使同一物體在不使用滑輪、使用動滑輪時勻速運動，記錄整個過程需要用力的大小、物體移動的距離及動力移動的距離、動力的方向，然后由數(shù)據(jù)分析得出結論?！緦嶒炂鞑摹胯F架臺、動滑輪、細線、鉤碼、刻度尺、彈簧測力計?！具M行實驗】①用彈簧測力計直接測出鉤碼的重力G。②使用彈簧測力計緩緩豎直向上拉動滑輪提升鉤碼，記錄整個過程中用力大小F、鉤碼升高的距離h及拉力移動的距離s。③將測量結果填入表格。改變鉤碼的個數(shù)，重復上述實驗過程。實驗數(shù)據(jù)：物重G/N物體移動方向物體移動距離h/m拉力F/N拉力方向拉力移動距離s/m2豎直向上0.41.1豎直向下0.82豎直向上0.31.2豎直向下0.61豎直向上0.20.6豎直向下0.4【分析論證】①拉力與重力的關系：FG，即使用動滑輪省。若不計動滑輪的重力及摩擦力時，則拉力F=G。②拉力的方向：改變（選填“能”或“不能”）。③拉力（繩末端）移動距離S與鉤碼上升高度h的關系：s繩=h物。【歸納結論】使用動滑輪可以省力，但不能改變力的方向，且費距離。（2）用滑輪是杠桿的變形研究動滑輪的特點動滑輪相當于由圖所示的無數(shù)個可繞支點O轉動的杠桿OA組成，它實質上可以看成是能夠連續(xù)轉動的動力臂是阻力臂倍的杠桿。如圖甲所示，定滑輪O為支點，力臂l1為滑輪的直徑，力臂l2為滑輪的半徑，在不計摩擦和動滑輪重時，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2：因為l1＝2l2，所以F1＝EQ\F(1,2)F2＝EQ\F(1,2)G（不計摩擦和動滑輪重）繩子自由端移動的距離S繩和物體升高的高度h物的關系：s繩=2h物甲乙（3）用平衡力的知識研究動滑輪的特點如圖乙所示，在忽略動滑輪的重力和摩擦的情況下，物體受到重力G和兩段繩子的兩個拉力F的作用。由于物體勻速上升，所以兩個拉力F跟物體的重力G是平衡力。則2F＝G，F(xiàn)=G。若考慮動滑輪的重力，忽略繩重、摩擦的情況下，由于物體勻速上升，所以四個力平衡，滿足：2F＝，所以F=?！纠}2】一輛小汽車陷進了泥潭，司機按如圖所示的甲、乙兩種方式安裝滑輪，均能將小汽車從泥潭中拉出，甲方式中滑輪的作用是；設兩種方式將汽車拉出的最小力分別是F1、F2，則F1F2（均選填“＞”、“＜”或“=”）。探究二、滑輪組1.滑輪組【想一想】我們知道，定滑輪可以改變力的方向，但不能省力。動滑輪可以省力，但不能改變力的方向。能否得到這樣一種機械，它既可以省力，又可以改變力的方向呢？（1）滑輪組：把定滑輪和動滑輪組合在一起，就構成了滑輪組。（2）兩種簡單的滑輪組【想一想】由一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組有幾種組合?【分析】可以組成甲、乙所示的兩個滑輪組，這兩種繞線方法的不同之處：①繩端的固定點不同：甲固定在滑輪的軸上，乙固定在滑輪的軸上；②拉力的方向不同：甲通過動滑輪向，乙通過定滑輪向?；喗M的特點（1）理論分析甲滑輪組的特點①用力情況：如圖甲所示，重物由二段繩子通過動滑輪吊著，每段繩子都要承擔物重，因為同一根繩子上的力相等，所以拉力的大?。篎=G（忽略動滑輪的自重與摩擦）。②距離情況：圖中的重物由二段繩子通過動滑輪吊著，若物體升高的距離為h時，則每段繩子都要縮短h，所以拉力移動的距離為h。（2）理論分析乙滑輪組（見上圖）的特點①用力情況：動滑輪上有三段繩子，每段繩子都要承擔物重，因為同一根繩子上的力相等，所以拉力的大?。篎=G（忽略動滑輪的自重與摩擦）②距離情況：圖中的重物由三段繩子通過動滑輪吊著，若物體升高的距離為h時，則每段繩子都要縮短h，三段繩子縮短的距離都要被拉力拉走，所以拉力移動的距離為s=3h.（3）兩個定滑輪和兩個動滑輪組成滑輪組【想一想】利用兩個定滑輪和兩個動滑輪組成滑輪組，怎樣繞繩子？有幾種組裝方法？所用拉力F各是多大？拉力移動的距離s與物體升高的距離h是什么關系？①有兩種組合：可以組成如圖丙、丁所示的兩個滑輪組，這兩種繞線方法的不同之處：一是繩端的起點（固定點）不同，丙在滑輪的鉤上，丁在滑輪的鉤上。二是拉力的方向不同，丙中拉力的方向向，丁中拉力的方向向。②分析兩個滑輪組的特點（不計動滑輪重和摩擦）如圖丙所示，承擔物重的繩子段數(shù)為4，所以拉力F=G，而最后那段從最上面的定滑輪繞下來的繩子只起到改變力的方向的作用，物重（選填“承擔”或“不承擔”）。F=EQ\F(1,4)G如圖丁所示，最后那段從下面的動滑輪繞上來的繩子起到物重的作用（選填“承擔”或“不承擔”），承擔物重的繩子段數(shù)為5，所以拉力F=G。F=EQ\F(1,5)G（4）確定承擔物重繩子段數(shù)n的方法（“分離法”）在定滑輪與動滑輪之間畫一條虛線，只考慮與滑輪相連的繩子段數(shù)。如圖甲所示的滑輪組中，繩子段數(shù)為n=，則F=EQ\F(1,4)G，s=4h；圖乙所示的滑輪組中，與動滑輪相連的繩子段數(shù)為n=，則F=EQ\F(1,5)G，s=5h。溫馨提示：n是連接動滑輪的繩子段數(shù)。3.滑輪組的組裝（2）繞繩方式的判斷——“奇動偶定”如下圖所示，當承重的繩子段數(shù)n為偶數(shù)時，繩的起始端系在滑輪的掛鉤上；當n為奇數(shù)時，繩的起始端系在滑輪的掛鉤上。這一原則可概括為“奇拴動，偶拴定”。簡稱“奇動偶定”。（3）動滑輪個數(shù)的確定當需要n段繩子承擔物重時，需要動滑輪的個數(shù)N為①N=（n為奇數(shù)時）；②N=（4）定滑輪個數(shù)的確定①施力方向向上（與物體運動方向相同）n為偶數(shù)時，定滑輪比動滑輪少一個；n為奇數(shù)時，定滑輪的個數(shù)和動滑輪的相同。②施力方向向下（與物體運動方向相反）n為偶數(shù)時，定滑輪的個數(shù)和動滑輪的相同；n為奇數(shù)時，定滑輪比動滑輪多一個。nn=5（奇數(shù)）動滑輪的個數(shù)為：N=定滑輪的個數(shù)與動滑輪的相同，N=（個）【例題3】利用圖中的滑輪組，用200N向下的拉力將重為800N的物體勻速提升到高處（繩、滑輪的自重及摩擦不計），請在滑輪組上畫出繩的繞法。【例題4】分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（）ABCDABCD探究三、輪軸和斜面除了杠桿和滑輪，簡單機械家族中還有輪軸、斜面、螺旋等。1.輪軸（1）輪軸的組成：由兩個半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為，小的稱為。（2）輪軸的特點【分析】輪軸可以看成一個可連續(xù)轉動的不等臂杠桿。如圖所示，輪軸作為杠桿的支點在0，輪半徑R是動力臂，軸半徑r是阻力臂。根據(jù)杠桿的平衡條件F1R=F2r得：F1R=Gr，因為Rr，所以F1G。（選填“>”或“<”）【結論】當動力作用在輪上時，輪軸是一個省力杠桿，但費距離。當動力作用在軸上時，輪軸是一個費力杠桿，但省距離。（3）生活中的一些輪軸例如，水龍頭的開關、門把手、自行車的腳踏板、自行車的手把等。2.斜面（1）斜面：是一個與水平面成一定夾角的的傾斜平面。（2）斜面的特點通過斜面將一個大箱子推進車廂，通常要比把箱子直接從地面搬到車廂省力?！痉治觥咳鐖D所示，把重為G的物體，沿著長為l，高為h的斜面，用大小為F的力拉上去的過程中：根據(jù)功的原理，如果不計斜面和物體的摩擦，則FL=Gh，所以F=________【結論】斜面長是斜面高的幾倍，拉力就是物體重力的幾分之一，所以斜面是一種省的機械。因為斜面長l大于高h，所以使用斜面時要費?！纠}5】圖甲中的轆轤是由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成，提水時，用力使大輪轉動，小輪隨之轉動并纏繞井繩，提起水桶。提水時，轆轤可視為______杠桿，支點是圖乙中的_____點；圖丙是某種水龍頭開關，為了更省力，應選用開關______（選填①/②）?！練w納整理】第2節(jié)滑輪【精講點撥】1.滑輪組的特點（1）拉力F的大小與吊起動滑輪的繩子段數(shù)n有關。動滑輪被幾段繩子吊起，所用的力就是物重的幾分之一。即：不計動滑輪重、繩重和摩擦：F＝EQ\F(1,n)G。不計繩重和摩擦但考慮滑輪重：F＝EQ\F(1,n)（G+G動）。（2）繩子自由端移動距離s是物體上升高度h的n倍，即：s=nh.（3）繩子自由端的速度與被物體的速度的關系：v繩=nv物2.滑輪組的組裝（1）確定繩子的段數(shù)：n=EQ\F(G,F)=EQ\F(s,h)（2）滑輪組的繞繩方法——“奇動偶定”當承重繩子的段數(shù)n為奇數(shù)時，繩子的固定端在動滑輪上；當承重繩子的段數(shù)n為偶數(shù)時，繩子的固定端在定滑輪上。（3）動滑輪個數(shù)N的確定①N=EQ\F(（n-1）,2)（n為奇數(shù)）；②N=EQ\F(n,2)（n為偶數(shù)）。（4）定滑輪個數(shù)的確定①n為偶數(shù)：當施力方向與物體運動方向相同時，定滑輪比動滑輪少一個；施力方向與物體運動方向相反時，定滑輪的個數(shù)和動滑輪的相同。②n為奇數(shù)：當施力方向與物體運動方向相同時，定滑輪的個數(shù)和動滑輪的相同；施力方向與物體運動方向相反時，定滑輪比動滑輪多一個。【課堂練習】1．如圖所示，甲、乙兩人將同一物體拉到樓頂上，不計滑輪重力和摩擦，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩人用力一樣大B．甲使繩索移動的距離大于乙使繩索移動的距離C．乙用力比甲小D．甲乙使繩索移動的距離相等第1題圖第2題圖2.在圖中用線代表繩子，將三個滑輪連成省力的滑輪組，要求人用力往下拉繩使重物升起，且繞線符合圖中要求。3．用如圖所示的滑輪將重3N的物體A勻速提升10cm，如果動滑輪的重為1N，忽略摩擦，則下列說法正確的是（）A.拉力F=1.5NB.拉力F=2NC.繩子向上移動的距離為10cmD.繩子向上移動的距離為5cm第3題圖第4