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1、二、滑 輪
圖11-2-1
一 滑輪
項目
定義
作用
實質(zhì)
圖例
定
滑
輪
工作時,
________的
位置固定不動的滑輪
_______省力,但可以改變__________
_______
杠桿
動
滑
輪
工作時______的位置隨被拉動的物體一起運動的滑輪
最多可以省_______力,但不能改變_________
_______
杠桿
滑
輪
組
定滑輪與動滑輪組合在一起
既可以_______,又可以改變________
1.繞法:當(dāng)?shù)跗鹬匚锏睦K子是奇數(shù)段時,繩子的起點在動滑輪的掛鉤
2、上;當(dāng)?shù)跗鹬匚锏睦K子是偶數(shù)段時,繩子的起點在定滑輪的掛鉤上(奇動偶定).
2.省力規(guī)律:用滑輪組吊起重物時,滑輪組用n段繩子吊物體,則提起物體的力就是總重的.用公式表示:F=.
[說明] (1)①F=的適用條件是滑輪組豎直放置使用,且不考慮繩重、摩擦和動滑輪的重.②若只考慮動滑輪的重力,不考慮繩重和摩擦,F(xiàn)=,其中G動為動滑輪的總重力.③若滑輪組水平放置使用(勻速),公式變?yōu)镕=,其中f是物體與地面之間的摩擦力.
(2)分析滑輪裝置中力的關(guān)系所利用的物理知識有兩條:①不計繩重及繩輪間的摩擦?xí)r,同一根繩上拉力處處相等;②物體受力平衡.
二 輪軸
在生產(chǎn)、生活中,人們經(jīng)常會用到輪軸.輪軸
3、由具有__________的輪和軸組成,也可看成________的變形.由杠桿原理可得:當(dāng)輪半徑大于軸半徑時,動力________阻力,這時的輪軸相當(dāng)于一種________杠桿.
類型一 探究定滑輪和動滑輪的特點
例1 如圖11-2-2所示是探究定滑輪和動滑輪改變力的大小和方向的實驗.
圖11-2-2
(1)圖中彈簧測力計的示數(shù)F1、F2、F3、F4之間的關(guān)系是:F1________F2________F3________F4.
(2)探究得出的結(jié)論:使用定滑輪________省力,________改變施力的方向;使用動滑輪________省力,________改變施力的方向
4、.(均選填“能”或“不能”)
(3)使用________滑輪費距離.
[實驗點撥](1)該實驗中使用彈簧測力計拉繩時,應(yīng)手拉測力計的拉環(huán),用掛鉤拉繩,這樣彈簧測力計的示數(shù)才是繩子末端所受拉力的大?。?2)定滑輪可以改變施力的方向,不僅體現(xiàn)在本題的圖乙中,也體現(xiàn)在圖丙中,即使用定滑輪時,可以將提升重物豎直向上的施力方向改變?yōu)樗?、傾斜、豎直向下等方向.(3)由于繩重、繩輪間摩擦的存在,實驗中用定滑輪勻速提升重物時,彈簧測力計的示數(shù)會略大于物重,拉力等于物重只在理想狀態(tài)下成立.(4)動滑輪的特點是“最多可以省一半力”,而不是“省一半力”,因為動滑輪“省一半力”的前提是不計滑輪重、繩重及繩輪間摩
5、擦,且拉力的方向豎直向上.
類型二 定滑輪和動滑輪
例2 一輛汽車不小心陷進了泥潭中,按如圖11-2-3所示的(a)、(b)兩種方法安裝滑輪,均可將汽車從泥潭中拉出.若汽車受到的阻力為800 N,則圖(a)中人拉動汽車的拉力至少為________,將汽車?yán)瓌? m,拉力需移動________m;圖(b)中人拉動汽車的拉力至少為________,將汽車?yán)瓌? m,拉力需移動________m.(繩與滑輪及軸間的摩擦不計)
圖11-2-3
[方法指導(dǎo)]定滑輪和動滑輪的解題技巧
(1)判斷滑輪類型的方法:觀察滑輪裝置圖時,首先觀察滑輪被固定的位置,判斷滑輪是定滑輪還是動滑輪,軸位置固定
6、的滑輪為定滑輪,軸隨物體一起移動的滑輪為動滑輪.
(2)使用滑輪的幾種情況
種類
圖示
表達式
定滑輪
F=G
F=f,f為物體A所受的摩擦力
動滑輪
F=,s繩=2s物,v繩=2v物
F=,s繩=2s物,v繩=2v物
F=2G +G動,s動=,v動=
F=2f,s動=,v動=
注:以上幾種情況均不計繩重和繩與滑輪間的摩擦.
類型三 滑輪組
例3 如圖11-2-4所示,小明利用滑輪組提升重為300 N的重物,該滑輪組提升動滑輪和重物的繩子的股數(shù)n=________.若不計摩擦,動滑輪的重力為30 N,則拉力F=________N時,可以將重
7、物勻速提升;若物體被提升的高度為9 m,則繩子自由端上升的距離為________m.
圖11-2-4
[方法指導(dǎo)]滑輪組的受力分析(動滑輪同樣適用)
依據(jù)
說明
不計繩輪間摩擦、繩重時,同一根繩上拉力處處相等
分析滑輪裝置的受力時,首先應(yīng)看清繞滑輪的那根繩子,當(dāng)我們在繩子末端用力F時,繩子就會被繃緊,使得該繩子上處處拉力均為F,當(dāng)物體被n段繩子拉時,自然就同時受n個力F拉動
物體受力平衡條件
首先要確定研究對象,我們通常取“動滑輪和物體的整體”為研究對象,然后對其進行受力分析,最后根據(jù)物體平衡條件得到力間的平衡關(guān)系式.例如:
類型四 滑輪組的設(shè)計組裝
例4
8、用滑輪組拉出陷入泥中的汽車,在圖11-2-5中畫出最省力的繩子繞法.
圖11-2-5
[方法指導(dǎo)]滑輪組的組裝方法
課堂反饋(二)A
[定滑輪及動滑輪的特點]
1.使用滑輪時,根據(jù)________的位置能否移動可將滑輪分為____________和____________.使用動滑輪可以________,但不能改變施力的方向;使用定滑輪不能省力,但可以改變施力的________.
2.圖C11-2-1甲中的滑輪是一個________滑輪,其實質(zhì)是一個________杠桿,其支點是圖中的________(選填“A”“B”或“C”),圖乙中的滑輪是一
9、個________滑輪,其實質(zhì)是一個________杠桿,其支點是圖中的________(選填“A”“B”或“C”).
C11-2-1
3.如圖C11-2-2所示,物體重10 N,且處于靜止?fàn)顟B(tài).若手拉彈簧測力計在1、2、3三個不同位置時的拉力分別是F1、F2、F3,則它們的大小關(guān)系是F1_______F2_______F3.這證明使用定滑輪不能改變力的________,只能改變力的________.(滑輪與軸間的摩擦不計)
圖C11-2-2
4.如圖C11-2-3甲所示,在學(xué)校旗桿頂部有一個滑輪,該滑輪的位置固定在旗桿的頂端不動,是________滑輪,其作用是_______
10、_____.如圖乙所示,建筑工人在高處也經(jīng)常使用滑輪提升重物,該滑輪隨同物體一起運動,是________滑輪,使用它的作用是________.
圖C11-2-3
5.(1)如圖C11-2-4甲所示,鉤碼重G=5 N,滑輪重1 N,不計繩重和摩擦,當(dāng)鉤碼勻速上升時,拉力F1為________N,若繩子自由端向下拉動0.5 m,則物體向上移動________m.
圖C11-2-4
(2)如圖乙所示,鉤碼重G=5 N,滑輪重1 N,不計繩重和摩擦,當(dāng)鉤碼勻速上升時,拉力F2為________N,若繩子自由端向上移動0.5 m,則物體向上移動________m.
11、
課堂反饋(二)B
[滑輪組]
1.在實際使用滑輪的過程中,人們常將定滑輪和動滑輪組合在一起,這種定滑輪和動滑輪的組合裝置稱為__________.它結(jié)合了定滑輪和動滑輪的特點,既能________,又能__________________.用滑輪組提升重物時,動滑輪上有n段繩子承擔(dān)物重,提起重物的力就是物重的________(忽略機械自重和摩擦).
2.用如圖C11-2-5所示的滑輪組,勻速提升重400 N的物體,若動滑輪重力、繩子重力以及摩擦都
12、不計,此滑輪組有________段繩子承擔(dān)物重.則作用在繩端的拉力是________N.若動滑輪重力是20 N,繩重和摩擦都不計,則作用在繩端的拉力是________N.若物體被提升的高度為3 m,則繩子自由端移動的距離為________m.
圖C11-2-5
3.用如圖C11-2-6所示的裝置將重為300 N的物體水平勻速拉動,物體與地面之間的摩擦力為48 N,不考慮滑輪重和滑輪與繩間的摩擦,則水平拉力F為________N.若繩子自由端移動的速度為0.6 m/s,則物體移動的速度為____________.
圖C11-2-6
4.在圖C11-2-7上按要求組裝一滑輪組,要求
13、:作用于繩子末端的拉力F=G,畫出繩子的繞法.(不計動滑輪重、繩重和摩擦)
圖C11-2-7
詳解詳析
【新知梳理】
一、軸 不能 施力的方向 等臂 軸 一半
施力的方向 省力 省力 施力的方向
二、公共轉(zhuǎn)軸 杠桿 小于 省力
【應(yīng)用示例】
例1 (1)=?。健。?
(2)不能 能 能 不能 (3)動
例2 800 N 1 400 N 2
[解析]拉物體在水平面上前進時,動力需要克服的是物體受到的水平阻力f物,不是重力G,圖(a)中是定滑輪,用一股繩子的拉力拉汽車,汽車受到的
14、阻力為800 N,則F1=800 N(不計繩與輪間摩擦),將汽車?yán)瓌? m,則s1=s物=1 m;圖(b)中是動滑輪,利用兩股繩子的拉力拉滑輪和汽車整體,則2F2=800 N(不計繩與輪間摩擦),F(xiàn)2=400 N,s2=2s物=2 m.
例3 3 110 27
[解析]本題取動滑輪和物體為研究對象,有三股繩子向上拉著動滑輪和物體組成的整體,因為處于平衡狀態(tài),所以有3F=G物+G動=330 N,F(xiàn)=110 N.因為有三股繩子向上拉著動滑輪和物體,所以物體上升h,每股繩子收縮h,繩子的自由端移動的距離s=3h=27 m.
例4 如圖所示
【課堂反饋】A
1.軸 定滑輪 動滑輪 省力 方向
2.動 省力 A 定 等臂 B
3.= = 大小 方向
4.定 改變力的方向 動 省力
5.(1)5 0.5 (2)3 0.25
【課堂反饋】B
1.滑輪組 省力 改變施力的方向
2.2 200 210 6 3.16 0.2 m/s 4.圖略
段繩子向上拉.F=G總,s=5h.