第九章·機(jī)械和功滑輪

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復(fù)習(xí)舊課什么是杠桿？杠桿的五要素是什么？

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在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿；杠桿的五要素：支點(diǎn)O；動(dòng)力F1；阻力F2；動(dòng)力臂l1；阻力臂l2；

什么是杠桿的平衡？杠桿的平衡條件是什么？杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，就說(shuō)杠桿平衡了，杠桿平衡的條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂。激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

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上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了杠桿，同學(xué)們觀察上面的圖片，這是我們生活中常見(jiàn)的滑輪，請(qǐng)大家觀察它們的結(jié)構(gòu)，滑輪有什么共同特點(diǎn)？各自所起的作用是什么？

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滑輪邊緣有凹槽，能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪，叫做滑輪。國(guó)旗上升時(shí)，旗桿頂端的滑輪不隨物體一起移動(dòng)，像這樣的滑輪叫做定滑輪；貨物上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)下面的滑輪隨物體一起移動(dòng)，像這樣的滑輪叫做動(dòng)滑輪。

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定滑輪的特點(diǎn)工作時(shí)，軸不隨物體移動(dòng)的滑輪叫定滑輪。物重G/N物體移動(dòng)方向物體移動(dòng)距離h/m拉力F/N拉力方向拉力移動(dòng)距離S/m結(jié)論：使用定滑輪不省力，不省距離；但可以改變力的方向。

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動(dòng)滑輪的特點(diǎn)工作時(shí)，軸隨著物體移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。物重G/N物體移動(dòng)方向物體移動(dòng)距離h/m拉力F/N拉力方向拉力移動(dòng)距離S/m結(jié)論：使用動(dòng)滑輪可以省力；但費(fèi)距離，且不改變力的方向。講授新知識(shí)

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想一想定滑輪可以改變力的方向，但不能省力。動(dòng)滑輪可以省力，但不能改變力的方向。能否得到這樣一種機(jī)械，它既可以省力，又可以改變力的方向呢？

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滑輪組：結(jié)論：使用滑輪組既可以省力；又可以改變力的方向。

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議一議：

這兩種繞線方法有什么不同？1．繩子的起點(diǎn)2．拉力的方向3．拉力的大小4．移動(dòng)的距離

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試一試?yán)脙蓚€(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪，可以怎樣繞繩子呢？

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議一議：討論：這兩種繞線方法有什么不同？

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思考：

你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？FF

n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。結(jié)論：

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定滑輪的實(shí)質(zhì)：

定滑輪可以圍繞一個(gè)固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)（如左圖），可以把它看成一個(gè)變形杠桿，在圖中畫(huà)出了定滑輪杠桿的五要素。比較定滑輪動(dòng)力臂L1、阻力臂L2的長(zhǎng)短可得出：L1=L2，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，定滑輪相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿，使用時(shí)不能省力，可以改變用力方向。

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動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)：

由左圖可知，重物對(duì)動(dòng)滑輪的作用力方向向下，拉力方向向上，異向（動(dòng)力、阻力的方向相反）同側(cè)（動(dòng)力作用點(diǎn)、阻力作用點(diǎn)處在支點(diǎn)同一側(cè)），說(shuō)明動(dòng)滑輪的支點(diǎn)肯定在軸的左端點(diǎn)上，在右圖中已畫(huà)出動(dòng)滑輪的杠桿五要素。比較動(dòng)滑輪動(dòng)力臂L1、阻力臂L2的長(zhǎng)短可得出：L1大于L2，說(shuō)明動(dòng)滑輪相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力的杠桿，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，使用動(dòng)滑能省一半力。

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練一練：

討論：若每個(gè)滑輪重30N，結(jié)果如何？F=?s=?G=100Nh=10mG=?h=?F=100Ns=10m

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例題如圖所示，物體重G＝5N，繩子一端固定在地上，滑輪重及摩擦不計(jì)，當(dāng)拉力為F時(shí)，物體以0.5m/s的速度勻速上升，則拉力F的速度v及拉力F的大小分別為(

)A．0.25m/s

5NB．2.5m/s

20NC．0.25m/s

10ND．2m/s

2.5NC【解析】拉力F的速度v等于物體速度的一半；拉力F等于物體重力的2倍；故選C。

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歸納總結(jié)1．工作時(shí)，軸不隨物體移動(dòng)的滑輪叫定滑輪，定滑輪只能改變力的方向，不能省力；2．工作時(shí)，軸隨著物體移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪可以省一半的力，但不能改變力的方向；3．使用滑輪組既可以省力；又可以改變力的方向。當(dāng)動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)為n，物體重力為G物，動(dòng)滑輪重G動(dòng)，自由端拉力為F，則有F=(G物+G動(dòng))/n（不計(jì)所有摩擦?xí)r），物體提升的高度為h，自由端通過(guò)的距離為S，則s=nh1．學(xué)校旗桿頂裝有定滑輪，這樣做(

)A．既省力，也改變施力的方向B．省力，但不改變施力的方向C．不省力，但改變施力的方向D．既不省力，也不改變施力的方向課堂訓(xùn)練

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C

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2．如圖所示，不計(jì)繩重和摩擦，沿三種不同的方向拉繩使物體勻速上升，所用的力分別是F1、F2、F3，則(

)A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．三個(gè)力一樣大D

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3.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種如圖所示的簡(jiǎn)易電梯，由圖可知(

)A．A是動(dòng)滑輪B．B是定滑輪C．如果電動(dòng)機(jī)向下拉動(dòng)繩子電梯廂將上升D．電梯廂運(yùn)動(dòng)的速度與電動(dòng)機(jī)拉繩的速度相等C

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4.如圖所示，用下列裝置提升同一重物，若不計(jì)滑輪自重及摩擦，則最省力的是(

)

C5.如圖所示的滑輪組，每個(gè)滑輪重為20N，繩重及摩擦不計(jì)．用它勻速提升重為100N的物體，所用的拉力F是(

)BA．50NB．60NC．70ND．120N課堂小結(jié)：1．定滑輪可以圍繞一個(gè)固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可以把它看成一個(gè)等臂杠桿；2．動(dòng)滑輪的軸隨著物體移動(dòng)的滑輪，可以把它看成一個(gè)動(dòng)力臂