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1. __________________________的硬棒叫杠桿。2.杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)叫做______，使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫______，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫______，支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫________，支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫________。3.當(dāng)杠桿處于______狀態(tài)或__________狀態(tài)時(shí)，4.杠桿平衡條件：動(dòng)力×________=阻力×_________，即F1×____=F2×____。
在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)
4.省力杠桿的動(dòng)力臂______阻力臂，____省力，但____距離。費(fèi)力杠桿的動(dòng)力臂______阻力臂，______省力，但____距離。等臂杠桿的動(dòng)力臂______阻力臂，不省力也不費(fèi)力，不省距離也不費(fèi)距離。
1.認(rèn)識(shí)定滑輪和動(dòng)滑輪。
2.知道定滑輪、動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，并能根據(jù)需要選擇合適的滑輪解決實(shí)際問題。
3.會(huì)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(guān)系。
胖子與瘦子在提米的過程中，使用了什么工具，為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？
不行， 救命！
除了杠桿之外，滑輪也是一種常見的簡單機(jī)械，它在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛。 大家在生活中見過滑輪嗎？使用滑輪有什么特點(diǎn)呢？
①滑輪是一個(gè)周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。
下面兩個(gè)滑輪在使用上有什么不同呢?
國旗上升時(shí)，旗桿頂端的滑輪軸不隨物體一起移動(dòng)。
貨物上升時(shí)，起重機(jī)下面的滑輪軸隨物體一起移動(dòng)。
②滑輪分為：定滑輪、動(dòng)滑輪。
使用時(shí)，軸固定不動(dòng)的滑輪，叫定滑輪。
使用定滑輪時(shí)，有什么特點(diǎn)？
使用定滑輪是否省力（或更費(fèi)力）？
使用定滑輪是否省距離（或需要移動(dòng)更大的距離）？
實(shí)驗(yàn)：探究定滑輪的特點(diǎn)
鐵架臺(tái)、定滑輪、細(xì)線、鉤碼、刻度尺、彈簧測力計(jì)
如圖所示，把定滑輪固定在鐵架臺(tái)上，鉤碼掛在細(xì)線的一端；彈簧測力計(jì)掛在細(xì)線的另一端，用力緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)向下勻速運(yùn)動(dòng)。
記錄拉力的大小、鉤碼上升的距離、拉力移動(dòng)的距離及拉力的方向。
①用彈簧測力計(jì)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(gè)過程中拉力的大小F、鉤碼上升的距離h物、拉力移動(dòng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格中。④改變鉤碼的重力，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。
①拉力與重力的大小關(guān)系：F=G，即使用定滑輪不省力。②拉力的方向：可以改變。③拉力（繩末端）移動(dòng)距離S繩與鉤碼上升高度h物的關(guān)系： S繩=h物
使用定滑輪不省力； 不省距離，可以改變力的方向。
可以改變力的方向是指：
拉力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反（或不同）。
定滑輪的實(shí)質(zhì)——等臂杠桿
如圖所示，定滑輪的軸心O為支點(diǎn)，動(dòng)力臂l1與阻力臂l2都是滑輪的半徑r。
F1l1=F2l2
Fl1=Gl2
通過理論分析可知，定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿，所以不省力。
工作時(shí)，軸隨著物體移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。
使用動(dòng)滑輪時(shí)，有什么特點(diǎn)？
使用動(dòng)滑輪是否省力（或費(fèi)力）？使用動(dòng)滑輪是否省距離（或需要移動(dòng)更大的距離）？
實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
鐵架臺(tái)、動(dòng)滑輪、細(xì)線、鉤碼、刻度尺、彈簧測力計(jì)
如圖所示，把繩子一端固定在鐵架臺(tái)上，另一端通過動(dòng)滑輪掛在測力計(jì)的掛鉤上；鉤碼掛在動(dòng)滑輪的軸上，用力緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)豎直向上勻速運(yùn)動(dòng)。
記錄整個(gè)過程中用力大小、鉤碼升高的距離及拉力移動(dòng)的距離。
①用彈簧測力計(jì)直接測出鉤碼的重力G。②使用彈簧測力計(jì)緩緩豎直向上拉動(dòng)滑輪提升鉤碼，記錄整個(gè)過程中用力大小F、鉤碼升高的距離h及拉力移動(dòng)的距離s。③將測量結(jié)果填入表格。改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程。
①拉力與重力的關(guān)系：F＜G，即使用動(dòng)滑輪省力。 若不計(jì)動(dòng)滑輪的重力及摩擦力時(shí)，則拉力：F=G/2。②拉力的方向：不能改變。③拉力（繩末端）移動(dòng)距離s與鉤碼上升高度h的關(guān)系：s繩=2h物。
使用動(dòng)滑輪可以省力， 但不改變力的方向，且費(fèi)距離。
拉力（繩末端）移動(dòng)的距離S是物體上升高度h的2倍： s拉=2h物
動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)——?jiǎng)恿Ρ蹫樽枇Ρ鄱兜母軛U。
根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1=F2l2
動(dòng)滑輪相當(dāng)于一根杠桿，支點(diǎn)在繩和輪相切的O處；拉力F1是動(dòng)力，重物的拉力是阻力F2；動(dòng)力臂l1是輪直徑、阻力臂l2是輪半徑。
用平衡力的知識(shí)研究動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
圖中滑輪為定滑輪。胖子對(duì)繩子的拉力與物體的重力大小相等，且胖子重力大于物體重力，因此胖子可將物體通過定滑輪吊到二樓。而瘦子對(duì)繩子的拉力小于物體的重力，且瘦子的重力小于物體的重力，因此瘦子被吊到二樓。
這個(gè)故事中使用的是什么滑輪？為什么瘦子會(huì)被吊起來？
瘦子用什么辦法能在地面上把這袋大米拉上去？
不省力，能改變力的方向
動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿
能省力，不能改變力的方向
我們知道：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？
把定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起，就構(gòu)成了滑輪組。
由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組有幾種組合？這樣的組合各有什么特點(diǎn)？
①繩端的固定點(diǎn)不同：甲固定在動(dòng)滑輪的軸上，乙固定在定滑輪的軸上。②拉力的方向不同：甲通過動(dòng)滑輪向上，乙通過定滑輪向下。
如圖甲、乙所示的兩個(gè)滑輪組，這兩個(gè)滑輪組有什么不同？
用如圖甲、乙所示的滑輪組把重力為G的物體提高h(yuǎn)，在不計(jì)繩重、摩擦及動(dòng)滑輪自重時(shí)，所用拉力F各是多大？拉力移動(dòng)的距離s與物體升高的距離h是什么關(guān)系？
使用該滑輪組省力費(fèi)距離。
圖中的重物由三段繩子通過動(dòng)滑輪吊著，若物體升高的距離為h時(shí)，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(dòng)的距離為s=3h.
分析動(dòng)滑輪受力可知，四個(gè)力平衡：F1+F2+F=G物
∵同一根繩子上的力相等：F1=F2=F
拉力移動(dòng)的距離：s=3h
分析甲滑輪組的省力與費(fèi)距離的情況
圖中的重物由二段繩子通過動(dòng)滑輪吊著，若物體升高的距離為h時(shí)，則每段繩子都要縮短h，所以拉力移動(dòng)的距離為2h.
圖中的重物由二段繩子通過動(dòng)滑輪吊著，每段繩子都要承擔(dān)物重，因?yàn)橥桓K子上的力相等，所以拉力的大?。篎=1/2G
拉力移動(dòng)的距離：s=2h
分析乙滑輪組的省力與費(fèi)距離的情況
利用兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組，可以怎樣繞繩子呢？有幾種方法？
動(dòng)滑輪受力分析：F1+F2+ F3+ F4 =G
同一根繩子上的力相等：F1=F2= F3=F4 = F
同一根繩子上的力相等：F1=F2= F3=F4 = F5= F
動(dòng)滑輪受力分析：F1+F2+ F3+ F4 + F5=G
在不計(jì)繩重，動(dòng)滑輪重和摩擦，用一根繩子組裝的滑輪組時(shí)，拉力F大小和繩子自由端移動(dòng)的距離s與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)n有關(guān)。
例：分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（　?。?br/>由兩個(gè)半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。
根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1 = F2l2 得
當(dāng)動(dòng)力作用在輪上時(shí)，輪軸是一個(gè)省力杠桿，但費(fèi)距離。
當(dāng)動(dòng)力作用在軸上時(shí)，輪軸是一個(gè)費(fèi)力杠桿，但省距離。
輪軸可以看成一個(gè)可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的不等臂杠桿。如圖：輪軸作為杠桿的支點(diǎn)在軸心0，輪半徑R是動(dòng)力臂，軸半徑r是阻力臂。
斜面是一個(gè)與水平面成一定夾角的的傾斜平面。
根據(jù)功的原理，若不計(jì)斜面和物體間的摩擦力，則有： Gh=FL
如果不計(jì)摩擦，斜面長是斜面高的幾倍，拉力就是物體重力的幾分之一。所以斜面是一種省力的簡單機(jī)械。
如圖所示：把重為G的物體，沿著長為L，高為h的斜面，用大小為F的力推上去的過程中：
螺旋可以看做是繞在圓柱上的斜面。
螺絲釘較容易被旋進(jìn)木板，螺旋千斤頂能輕松把汽車頂起來，都是利用斜面的原理。除了省力，還可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與沿軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)化。
1.小剛站在地面上想要緩慢提升重物，在圖中畫出一種可行的細(xì)繩繞系方案。
2.在圖中用線代表繩子，將三個(gè)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3 N的物體A勻速提升10 cm，如果動(dòng)滑輪的重為1 N，忽略摩擦，則下列說法正確的是（　?。〢. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 NC. 繩子向上移動(dòng)的距離為10 cm D. 繩子向上移動(dòng)的距離為5 cm
4.分別用圖中所示的裝置甲和乙把同一重物吊到同一高度時(shí)（　　）A．用裝置甲吊起重物比用裝置乙省力B．用裝置乙吊起重物比用裝置甲省力C．用裝置甲或裝置乙吊起重物所用拉力相同D．用裝置乙吊起重物，動(dòng)力移動(dòng)的距離比用裝置甲小
5.工人用如圖所示的滑輪組運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定，滑輪與鋼繩間的摩擦力及繩重忽略不計(jì)。若某一次工人將重800N的建材勻速豎直向上提升了6m，所用的拉力為300N，求：（1）動(dòng)滑輪的重力；（2）鋼繩自由端移動(dòng)的距離；（3）當(dāng)所運(yùn)送建材的重為1100N時(shí)，工人作用在繩子上的拉力。

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第3節(jié) 滑輪

版本： 人教版（2024）

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