
結(jié)構(gòu)識(shí)別:能識(shí)別滑輪組的定滑輪、動(dòng)滑輪及繩子連接方式.特點(diǎn)理解:明白滑輪組既省力又改變力方向,省力程度與繩子段數(shù)成正比.應(yīng)用列舉:知道滑輪組在建筑、港口、家居等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用.
工作原理分析:理解定滑輪改變力方向、動(dòng)滑輪省力,組合使用實(shí)現(xiàn)復(fù)雜力傳遞.相關(guān)計(jì)算掌握:學(xué)會(huì)計(jì)算滑輪組機(jī)械效率、省力情況、繩子長(zhǎng)度和移動(dòng)距離等.實(shí)際問(wèn)題解決:能設(shè)計(jì)滑輪組裝置提升重物,或分析不同情況下的滑輪組選擇.
探究問(wèn)題提出:提出關(guān)于滑輪組省力效果與繩子段數(shù)關(guān)系、設(shè)計(jì)既省力又省距離滑輪組等問(wèn)題.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì):通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量拉力、物體上升距離、繩子移動(dòng)距離等,驗(yàn)證滑輪組原理和特點(diǎn).數(shù)據(jù)收集分析:收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析得出滑輪組工作原理和特點(diǎn),得出結(jié)論并交流.
學(xué)習(xí)態(tài)度:積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí),認(rèn)真聽(tīng)講、思考、提問(wèn),對(duì)物理知識(shí)保持濃厚興趣.嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度:如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),認(rèn)真分析現(xiàn)象,不盲目跟從他人觀點(diǎn),自主探究得出結(jié)論.關(guān)注應(yīng)用:思考滑輪組對(duì)生活和生產(chǎn)的影響,增強(qiáng)將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活的意識(shí)和責(zé)任感
在繁忙的港口碼頭,一艘巨大的貨輪剛剛靠岸,準(zhǔn)備卸載大量的集裝箱貨物。碼頭上,幾臺(tái)高聳的起重機(jī)正在緊張地工作,它們的吊臂伸向貨輪,將一個(gè)個(gè)沉重的集裝箱從船上吊起,然后平穩(wěn)地運(yùn)送到碼頭上,等待進(jìn)一步的運(yùn)輸和分發(fā)。
使用滑輪組時(shí)拉力與物重的關(guān)系
將一個(gè)定滑輪與一個(gè)動(dòng)滑輪組成如下圖所示的滑輪組,并測(cè)出不同情況下拉力F和鉤碼的重力G。
使用定滑輪能改變力的方向,使用動(dòng)滑輪能省力,把它們組合起來(lái)使用,就可以既省力又改變力的方向。
請(qǐng)用兩個(gè)滑輪組成如圖所示的滑輪組,并測(cè)出不同情況下拉力 F和鉤碼的重力 G,填入表中。
(將動(dòng)滑輪+鉤碼作為一個(gè)整體分析受力)
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:使用滑輪組吊重物時(shí),若動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦不計(jì),動(dòng)滑輪被幾股繩子吊起,所用的力就是物重的幾分之一。
n是承擔(dān)總重的繩子段數(shù)
G=100 Nh=10 m
一位同學(xué)組裝了如圖所示的滑輪組,將重100N的重物勻速提升10m,若每個(gè)滑輪重20 N,且不計(jì)繩重和摩擦。求:繩自由端的拉力F和移動(dòng)的距離s。
因?yàn)橹匚飫蛩偕仙?,所以?F=G總=G + G動(dòng)
s=2h=2×10m=20m
答:繩自由端的拉力F是60N,其移動(dòng)的距離s是20m 。
先確定承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n,根據(jù)“奇動(dòng)偶定,由內(nèi)向外”的原則
1.繩子的固定端必須拴在掛鉤上,且由內(nèi)到外繞線。2.繞線要與輪的邊緣相切,繞線必須畫(huà)直,通常在最后一股(最外層)繩子的末端標(biāo)出拉力方向。3.各個(gè)滑輪都要利用,都應(yīng)有繞線,但每個(gè)滑輪只能繞一次線。注意:一些特殊的要求,比如“最省力”、“人要站在地面上”、“向下拉”等,還要符合一定的物理情景。
s:繩子自由端移動(dòng)的距離 h:重物被提升的高度n:承重的繩子股數(shù)
確定承擔(dān)物重繩子股數(shù)n:首先分清定滑輪、動(dòng)滑輪,在定滑輪和動(dòng)滑輪之間畫(huà)一虛線,將它們隔離開(kāi),只數(shù)繞在動(dòng)滑輪上的股數(shù)。(3)滑輪組的組裝n為偶數(shù),繩端始于定滑輪;n為奇數(shù),繩端始于動(dòng)滑輪;即“奇動(dòng)偶定”。
經(jīng)驗(yàn)技巧滑輪組設(shè)計(jì)原則歸納為奇動(dòng)偶定;一動(dòng)配一定,偶數(shù)減一定,變向加一定。兩股繩子配一個(gè)動(dòng)滑輪,一個(gè)動(dòng)滑輪一般配一個(gè)定滑輪。力的作用方向不要求改變時(shí),偶數(shù)股繩子可減少一個(gè)定滑輪;要改變力的作用方向,需增加一個(gè)定滑輪。
滑輪組組裝口訣單從動(dòng),雙從定,從里向外繞。
拓寬視野電車(chē)運(yùn)行過(guò)程中,拾電器會(huì)把輸電線向上托起。如果使用兩端固定的鋼纜,懸線會(huì)因此松,輸電線將左右搖擺,有可能脫離拾電器造成斷電事故。使用滑輪組可以保證輸電線的高度變化時(shí)鋼纜始終保持張緊狀態(tài)。
如何判斷繩子的股數(shù)用虛線將滑輪組隔開(kāi),看動(dòng)滑輪和重物由幾根繩子拉著,則繩子股數(shù)即為幾。
1. 如圖所示,水平地面上有一重900 N 的物體,一個(gè)人站在地上利用滑輪組將重物勻速提升。要想使人所用的拉力最小,請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出滑輪組上繩子的繞法。
給滑輪組繞線關(guān)鍵是確定繩子的固定端,可分為兩種情況(1)動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)相等時(shí),“奇動(dòng)偶定”,即n為奇數(shù)時(shí),固定端在動(dòng)滑輪上,n為偶數(shù)時(shí),固定端在定滑輪上。(2)動(dòng)滑輪和定滑輪個(gè)數(shù)不相等時(shí),只有一種繞法,固定端一定在個(gè)數(shù)較少的滑輪上。
實(shí)驗(yàn)表明,使用滑輪組拉重物時(shí),若動(dòng)滑輪重和摩擦不計(jì),動(dòng)滑輪被幾股繩子拉住,所用的力就是物體與接觸面摩擦力的幾分之一
如圖所示,拉力F的大小等于 。
股數(shù)為奇數(shù),繩子從動(dòng)滑輪出發(fā)
股數(shù)為偶數(shù),繩子從定滑輪出發(fā)
確定繩子的股數(shù) ≤2n+1
繩子互不交叉,一個(gè)滑輪最多經(jīng)繩子繞過(guò)一次,兩股繩子
最小的力使物體勻速上升
動(dòng)滑輪上的繩子股數(shù)最多
由輪和軸組成,能繞共同軸線旋轉(zhuǎn)的機(jī)械,我們稱(chēng)之為輪軸。
輪軸相當(dāng)于一個(gè)支點(diǎn)在軸心,動(dòng)力臂和阻力臂分別是內(nèi)圓和外圓半徑。如果動(dòng)力作用在外輪邊緣,則動(dòng)力臂是外輪半徑,實(shí)質(zhì)是省力杠桿;相反地,如果動(dòng)力作用在內(nèi)輪邊緣,則動(dòng)力臂是內(nèi)輪半徑,實(shí)質(zhì)是費(fèi)力杠桿。
如圖所示是汽車(chē)起重機(jī)的示意圖,其中A、B組成滑輪組,C桿伸縮可改變吊臂的長(zhǎng)短,D桿伸縮可改變吊臂與水平面的角度,O為吊臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。裝在E里的電動(dòng)機(jī)牽引鋼絲繩,利用滑輪組提升重物,H為在車(chē)身外側(cè)增加的支柱,F(xiàn)為吊臂頂端受到豎直向下的力。下列有關(guān)汽車(chē)起重機(jī)的敘述中錯(cuò)誤的是( )A.滑輪組中A滑輪可以省力B.當(dāng)C桿伸長(zhǎng)時(shí)吊臂對(duì)D桿的壓力將變大C.當(dāng)D桿伸長(zhǎng)時(shí)力F的力臂將變大D.H的作用是工作時(shí)以防翻車(chē)、避免輪胎
受到的壓力過(guò)大
下列關(guān)于滑輪和滑輪組的說(shuō)法中,完全正確的一組是( ?。偈褂枚ɑ喴欢炔皇×σ膊毁M(fèi)力;②使用動(dòng)滑輪有時(shí)可能不省力;③使用滑輪組一定比使用動(dòng)滑輪省力;④使用滑輪組有時(shí)既能省力,又能改變力的方向;⑤使用滑輪組總是既省力又改變力的方向;⑥組成滑輪組時(shí),動(dòng)滑輪和定滑輪的數(shù)目一定要相等。A.①④B.②⑤⑥C.②④D.②④⑥
【答案】(2)300N;(3)100N
考點(diǎn)二:滑輪組作圖及計(jì)算
工人利用如圖所示的兩個(gè)滑輪組成滑輪組,向下拉動(dòng)繩子來(lái)提升貨物。已知貨物重600N。不計(jì)繩重及摩擦。(1)在圖中畫(huà)出繩子的繞法;(2)若忽略動(dòng)滑輪重,工人所用拉力多大;(3)若不可忽略動(dòng)滑輪重,工人實(shí)際所用拉力為350N,動(dòng)滑輪有多重?
【答案】力的方向 減小阻力臂 160
使用簡(jiǎn)單機(jī)械可以給人們的生活帶來(lái)便利。如圖甲,旗桿的頂端安裝著一個(gè)定滑輪,用來(lái)改變 ;圖乙把被剪物體盡量靠近剪刀的轉(zhuǎn)動(dòng)軸,是為了 ,從而使得剪斷物體更省力;圖丙中小轎車(chē)的方向盤(pán)相當(dāng)于一個(gè)輪軸,若F1=20N,盤(pán)的半徑為20cm,軸的直徑為5cm,不計(jì)摩擦阻力,則F2= N。
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