2019-2020年九年級物理 滑輪組問題的資料學(xué)案 人教新課標版.doc
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2019-2020年九年級物理 滑輪組問題的資料學(xué)案 人教新課標版 關(guān)于“滑輪組用力的問題”,在中考和初中物理競賽中曾多次考過,有的較難,有的易錯.滑輪組一般可以分為兩類:第一類是簡單滑輪組;第二類是復(fù)雜滑輪組(設(shè)本文述及的滑輪組均處于平衡狀態(tài)).這兩類滑輪組各有通用解法和特殊解法.“通用解法”具有廣泛性,用其解題較為穩(wěn)妥;“特殊解法”有時具有局限性,用其解題較為快速. l 簡單滑輪組的特點及其解法 簡單滑輪組(不含差動滑輪)(如圖1、圖2所示)是用同一根繩子連結(jié),其中一端(始端)固定,其它部分依次繞過定滑輪、動滑輪,拉力作用在另一端(末端).其特點是系動滑輪的每段繩子所受的拉力(下簡稱張力)相等.求簡單滑輪組的用力情況有如下兩種方法. (1)通用解法;整體受力分析法 此法是將動滑輪及其吊著的重物視為一個整體,對該“整體”作受力分析,最后據(jù)“該整體受到的力平衡”列方程、解方程. 例如,在圖1所示的滑輪組中(繩的末端來吊重物),據(jù)上述方法, 又如,對圖2所示的滑輪組(繩的末端吊著重物),由整體的受力 由(1)式和(2)式可得到求簡單滑輪組用力情況的一般公式: ?。?)式中的n代表繩子的段數(shù);當(dāng)繩的末端來吊物體時,則n代表“系動滑輪的繩子的段數(shù)”;當(dāng)“末端”吊著物體時,則n代表“系動謂輪繩子的段數(shù)”再加“吊重物時的那一段”.這樣一來,“整體受力分析法”就把求兩種簡單滑輪組用力情況的方法統(tǒng)一到了(3)式中. ?。?)特殊解法:“截線法” 此法是在定滑輪和動滑輪之間作一條水平輔助線.假設(shè)它把滑輪組的繞線“截斷”.當(dāng)繩的末端未吊物體時,則接動滑輪的繩頭的個數(shù)等于”繩子的段數(shù)”.例如圖1的滑輪組中,“繩頭”為3個(A、B、的末端吊著物體時.則按動滑輪頭的個數(shù)再加吊物體的那段繩為“繩子的段數(shù)”.例如圖2中的滑輪組中共有4個繩頭(D、E、M、N),繩子的末端吊著物體,則“繩子的段數(shù)”為“4”+“l(fā)”=5段.若不 2 復(fù)雜滑輪組的特點及其解法 復(fù)雜滑輪組(如圖3、圖4所示)是由幾根繩子分別繞過動滑輪、定滑輪(有的沒有定滑輪)而構(gòu)成的.其特點是同一根繩子各段的張力相等,不同繩子的張力不相等,這是復(fù)雜滑輪組與簡單滑輪組的重要區(qū)別之一.求復(fù)雜滑輪組用力情況的兩種解法如下.(動滑輪重均忽略不計) ?。?)通用解法:“隔離體”法 “隔離體”法就是把“有關(guān)”的滑輪和“所帶的物體”從這個“整體”中逐個隔離出來進行相應(yīng)的受力分析,然后根據(jù)“物體受到的力平衡”列方程、解方程.此法對一般復(fù)雜滑輪組都是適用的.也可利用”動滑輪能省一半力”求解圖3所示的問題. ∵“物體間力的作用是相互的”,∴F1=F2,F(xiàn)3=F4;又∵使用“動 滑輪組繩的末端未系物體時(如圖4甲所示),∵“物體間力的作用是相互的”,∴F1=F2,F(xiàn)3=F4,又∵動滑輪1和動滑輪2以及物體P (2)特殊解法:公式法 A.對圖3所示的滑輪組的“計算公式” 根據(jù)上述對滑輪組的受力分析可知,若用一個動滑輪(如圖3甲所示的滑輪1)吊物體, 若用兩個動滑輪(如圖所示的滑輪l和2), 若用3個動滑輪(如圖所示的滑輪1、2和3), 依次類推,若用m個動滑輪,則: (1)式中的Fm代表對繩的末端的拉力,m代表動滑輪的個數(shù). 當(dāng)繩的末端系重物時(如圖3乙所示),同理可得: B.對圖4所示滑輪組的“計算公式” 當(dāng)繩的末端未系物體時(如圖4甲所示) 若總共有一個滑輪(一個定滑輪和0個動滑輪), 若總共有兩個 滑輪(定滑輪1和動滑輪2) 若總共用三個滑輪(定滑輪1、動滑輪2和3) 依次類推,當(dāng)總共用n個滑輪(一個定滑輪和m個動滑輪)時,則有: (2)式中,F(xiàn)n代表對繩的末端的拉力,n代表滑輪的總數(shù). 當(dāng)繩的末端吊物體時(如圖4乙所示),同理可得到: 淺談最簡單滑輪組的組裝及繞繩問題 山東省利津縣實驗二校 (274000) 崔風(fēng)華 發(fā)表于《數(shù)理化解題研究》01.8 題目1 一根繩子最大能承受400牛的拉力,要使它提起1000牛的重物,請畫出滑輪組最簡單的裝配圖(要求動力方向向上). 題目2 某同學(xué)測量滑輪組的機械效率時,測得鉤碼質(zhì)量為150克,繩子拉力為0.5牛,鉤碼上升0.1米,繩端向上移動了0.4米,請你按題意設(shè)計出滑輪組并畫出裝配圖. 題目3 站在地面上的某工人想用滑輪組把一批貨物從地面吊到樓上,已知貨物重1200牛,該工人的最大拉力為500牛,請畫出裝配圖。 以上是典型的滑輪組設(shè)計及繞繩問題.這在實際生活和物理實驗中經(jīng)常用到.它又是初中物理教學(xué)的一個難點.本文結(jié)合筆者的教學(xué)實踐提供一種切合實際,易于掌握的組裝方法. 滑輪組是定滑輪和動滑輪的綜合運用.它之所以有著廣泛的應(yīng)用,無非是因為它具備三大優(yōu)點:①能省力.②可改變施力方向.⑧能提高效率.從生活實際的這三點切入,從整體考慮設(shè)計和裝配滑輪組是本文的基本思想. 一、省力?—確定動滑輪數(shù) 1.確定繩子股數(shù).一般有二種途徑:一是根據(jù)省力情況,用拉力與物重的比值來求得,如題1,n≥G/F=1000/400=2.5,n取3.二是通過繩端和物體移動距離的比值來確定,如題2中,n=S/h=0.4/0.1=4. 2.確定動滑輪數(shù).繩子股數(shù)一旦確定,僅根據(jù)滑輪的構(gòu)造特點就很容易確定動滑輪的個數(shù).對一個動滑輪來講,至少提供2股,最多提供3股(如圖甲),例如,題1中n=3,所以只需用1個動滑輪即可,且須從滑輪上鉤纏起;題2中n=4>3,則需2個動滑輪(如圖乙).實踐證明:n≥5時,學(xué)生仍能通過其構(gòu)造特點很快確定出動滑輪的個數(shù). 二、動力方向?一確定定滑輪數(shù) 3.明確施力方向.動力方向的改變是靠定滑輪來完成的.那么,分析動力方向就顯得格外重要.當(dāng)然,有些題目的施力方向是直接給出的(如題1),有的則標明“(不)改變力的方向”.而有些實際問題則需要我們從中挖掘隱含,分析出施力方向.如題2,從“鉤碼上升……,繩子向上移動”得到施力方向向上;題3中,由“站在地面……吊到樓上”可知,施力方向一定向下. 4.推斷定滑輪個數(shù).我曾嘗試著根據(jù)n的奇偶性和動力方向總結(jié)出四種情況的公式,得出了一般規(guī)律.但有些學(xué)生(尤其后進生)卻往往苦于忘記“規(guī)律”而適得其反.為此我改用“虛設(shè)刪除法”和“反向纏繞法”,收到了意外的好效果.如題2,先畫2個動滑輪,虛設(shè)2或3個定滑輪,然后按反向纏繞法,從繩端起,逆著動力方向 由外向里依次纏繞,直到滿足實際股數(shù)為止,最后將虛設(shè)的多途定滑輪刪掉.由圖丙可知,本題需要2個定滑輪.到此,組裝工作已基本完成.同理,題3需用2個定滑輪(如圖丁). 三、機械效率?一盡可能少用滑輪 我們干任何事情都要有效率意識,在設(shè)計滑輪組時也不例外.我們應(yīng)在符合省力和施力方向符合條件的前提下,以最少的滑輪使機械效率得到最大限度的提高.這種思想應(yīng)貫穿解決問題始終.如題1,我們只用1個動滑輪由3股繩子承擔(dān)重物,而不采用4股以上或用更多滑輪.其根本原因是設(shè)法節(jié)約動滑輪,減少額外功,提高機械效率. 四、繞繩問題 對已確定動滑輪、定滑輪個數(shù)的滑輪組的繞繩問題,我在反復(fù)實踐中總結(jié)了三種方法.簡單易行(篇幅限制,不再舉例). I.奇動偶定法.是指利用繩子股數(shù)的奇偶性確定繩子的固定端,然后依次由內(nèi)向外纏繞。”為奇數(shù)時,應(yīng)把繩子一端拴在動滑輪上;n為偶數(shù)時,一定從定滑輪(下鉤)纏起.它適用于繩子股數(shù)已知的任何情況! 1.反向纏繞法.它最適用于動力方向已確定的情況.由繩子自由端起,逆著動力方向由外向內(nèi)纏繞,直到定滑輪下鉤或動滑輪上鉤. 3.“最省力起于動”.是指題目只要求“最省力”時,一定要從動滑輪上鉤開始順次纏繞.它只適用定、動滑輪個數(shù)相等的情況. 本文介紹的方法似乎沒有明顯的規(guī)律,更無一般性的定量公式,但它能著眼于生活實際,引導(dǎo)學(xué)生會抓住主要矛盾來解決這類問題.它還使學(xué)生從本已繁多的規(guī)律公式中解脫出來.因此,這種思路方法更實用.正如一位老師所說:“只有經(jīng)常從生活實際切人問題,才能把物理教活、學(xué)活”?! ?- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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