滑轮 滑轮组
滑 轮
学习目标要求
1、认识定滑轮的结构特点,理解它的作用。
2、理解使用动滑轮能省一半力的原理,并用其解决简单的问题。
3、理解滑轮组的作用,会判断滑轮组的省力情况。
4、能根据简单要求组装滑轮组。
知识点精析
1 定滑轮和动滑轮
周边有槽,中心有一转动轴的轮子叫滑轮,因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据工作时的不同特点,滑轮可分为:
(1)定滑轮,如图甲所示,我们可把一条直径看成杠杆,圆心就是杠杆的支点,因此,定滑轮的实质是等臂杠杆。
定滑轮的特点是它的转轴(支点)不随货物上下移动。
(2)动滑轮,如图乙所示,特点是它的转动轴会随物体上下移动,它的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆,它的转动轴是阻力作用点。
(3)定滑轮和动滑轮的作用
使用定滑轮虽然不能省力,但可以改变用力方向,给工作带来方便。
使用动滑轮可以省力,但要多移动距离。
2 滑轮组
滑轮组是由定滑轮和动滑轮用绳穿起来组成的。
使用滑轮组,综合了定滑轮和动滑轮的优点,既能省力,又能改变用力的方向,但是使用滑轮组会很费距离。
滑轮组的省力情况,使用滑轮组时,滑轮组有几段绳子吊着物体,提起物体所需的力就是总重的几分之一。
3 根据要求设计滑轮组
(1)根据要求确定动滑轮上绳的段数。
(2)根据绳的段数,确定动滑轮的个数:一个动滑轮可拉2段绳,还能改变用力方向;但也可以拉三段绳,但就不能改变用力方向了。
设想如果需要n 段绳(n 为偶数)那么就需要 个动滑轮和 个定滑轮穿绳组装时,绳的固定端要固定在定滑轮下的挂钩上(这叫做“偶定”),若不改变力的方向,还可少用一个定滑轮,即 个定滑轮。
如果n 为奇数,则需要 个动滑轮和同样数目的定滑轮,穿绳时,绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上(这叫做“奇动”),这不能改变用力方向,如果还想改变用力方向,就应再加一个定滑轮,即 个定滑轮。
上述方法叫“奇动偶定”。
典型例题:
例1、如图所示,物体A 和B 所受重力都为200N ,滑轮重力和摩擦不计,当用力分别匀速提升物体A 和B 时,FA 为_____N,FB 为______N。
解析:图甲是动滑轮,图乙是定滑轮,在不考虑摩擦和滑轮重时,使用动滑轮能省一半力,
FA=100N;使用定滑轮不省力,FB=200N。
例2、用一个定滑轮来吊起一重物,如图所示 F1、F2和F3,那么这三个力的大小关系如何?
解析:滑轮是杠杆的变形,用定滑轮可以改变施力的方向,但不能改变力的大小,定滑轮以轴心O 为支点,阻力乘以阻力臂即为G ×R (R 为滑轮半径),可以看出不论通过哪根绳子施力,绳子均为切线,它们均和半径垂直,即三个力的力臂都是R ,根据杠杆平衡条件得FR=GR,从而可知F1、F2和F3大小均等于重物的重力G 。
例3、试判定下列各图中的滑轮是定滑轮还是动滑轮。如图所示。
分析:根据定滑轮的特点:拉动绳子时,物体移动,滑轮转,但它的轴的位置是不动的,动滑轮则不同,拉动绳子时,物体移动,轮子也转动,它的轴的位置也同时是随物体一起移动的。 根据上面的特点可判定:
A 、动滑轮 B、定滑轮 C 、动滑轮 D、定滑轮
例4、如图所示,滑轮自身重力和摩擦不计,请按题中所给的F 与G 的关系要求,在图中用笔画线代替绳子将滑轮组绕好。
分析:口诀是“奇动偶定”意思是说拉力是总重的奇数分之一,穿绳时绳的固定端应拴在动滑轮上方的钩子上,向上先绕过定滑轮,如果拉力是总重的偶数分之一,绳的固定端应拴在定滑轮下方的钩子上,向下先绕过动滑轮。绕绳装配图如图所示。
例5、不计滑轮重,用200N 的力提升880N 的重物,应至少用几个滑轮?如何安装?
解:n=G/F=880N/200N=4.4,取n=5段。
当取n=5段时,至少需要两个动滑轮,根据“一动配一定”的原则,应再配两个定滑轮,由于是n=5奇数,因此绳子需从动滑轮起始,所以需四个滑轮,两个动滑轮,两个定滑轮,如图所示安装。
分析:本题主要考查滑轮组的组装,解题关键是明确因绳子的段数必须整数,所以n 的取值不能根据四舍五入原则,而是应该用“进位”原则,本题易错点是选择5个滑轮,两个动滑轮,3个定滑轮,原因是审题不慎,没有注意分析“至少用几个滑轮”的含义,除此之外,没有掌握滑轮组的绕线方法也是本题的一个易错点。
例6、用如图所示的滑轮组,拉自己匀速上升,已知:吊筐重200N ,人重600N ,每个滑轮重40N ,求:(1)人拉绳的力至少要多大才能向上吊起自己?(2)此时人对筐底的压力是多少?(不计摩擦)
解:据题意,动滑轮、筐、人总重840N ,共被三段绳子提升,则绳上拉力是总重的1/3,此时人对筐底的压力大小等于人重与绳中拉力之差。
由n=3,得 F=(G轮+G筐+G人)/3=(40N+200N+600N)/3=280N。
由N+F=G,得N=G-F=600N-280N=320N。
答:(1)拉力至少是280N ;(2)对筐底的压力是320N 。
巩固练习:
1、如图1所示的两个滑轮中:
A 是_________滑轮,B 是__________滑轮,它们组合在一起构成一个__________,使用它可以_________,还可以__________________________。若右图中的每个滑轮重均为2N ,在绳的自由端用20N 的力F 可以将重_________N的物体匀速提起。(不计摩擦)
2、如图2(甲)所示的滑轮中的__________相当于杠杆的动力臂,若F=25N,不计动滑轮重及摩擦,G=________N。如图(乙)所示的滑轮中的_________相当于杠杆的动力臂;若物体重力G=25N,则F=_________N。(不计摩擦)
3、是非题:
(1)使用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组只能省一半力( )
(2)使用由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,若竖直向下用力提起重物,则所用的拉力只能是物体和动滑轮总重的四分之一(不计摩擦) ( )
4、如图4所示的滑轮是________滑轮,若弹簧枰示数为150N ,滑轮重30N ,则物体重_________N?
5、用如图5所示的滑轮组提起重物,若不计摩擦和滑轮重,所用的拉力是物重的_________。如果把重物提高1m ,绳子的自由端向上移动的距离是_________。
6、用图6中所示的滑轮组拉动物体A 时,怎样绕线最省力?画出绕线图。
巩固练习答案:
1、动,定,滑轮组,省力,改变作用力的方向 , 38。(∵F= ,∴G=2F-2N=2×20N -2N=38N)
2、AC ,50, BC,25,
3、(1)× (2)√
4、动,270(提示∵F= ,∴G=2F-G 动=2×150N -30N=270N)
5、1/3,3m
6、
滑轮 滑轮组周末练习
编 稿:林 友 审 稿:李丽娟 责 编:李井军
本周练习
1. 定滑轮实质是一个_________,使用定滑轮不省力,但能改变_________;动滑轮的实质是个动力臂为阻力臂________的杠杆,根据杠杆的平衡条件,动滑轮能省___________。使用滑轮组既可以___________,还可以改变___________。
2. 升国旗时,人站在地面拉动绳子,能够让国旗升到旗杆的顶端,旗杆顶端的小轮是___________轮。
3. 如图1所示,物重为300N ,若不计摩擦和滑轮自重,则P 钩承受的拉力是___________,Q 承受的拉力是___________,拉力F 是___________。若拉力F 移动距离为2.4m ,则重物上升___________。
4. 如图2所示中, 汽车的方向盘和安装在井口打水用的辘轳都是轮轴. 如果要使方向盘的操作更省力, 应该把方向盘做大一些还是小一些?___________;如果要使通过辘轳打水更省力一些,应该把辘轳缠绕绳子的轴做粗一些还是细一些?___________。
5. 如图3所示,若胖者体重为800N ,瘦者体重500N ,货物重600N (绳重和摩擦力不计),则甲图中,静止站立在地面上的胖者受到向上的绳拉力___________,乙图中,瘦者会被绳拉离地面,在他被提升的过程中,手受到的拉力为___________。
6. 如图4所示,A 物体质量为2kg ,在力F 的作用下沿水平地面做匀速直线运动,运动速度为2cm/s,弹簧测力计读数为5N ,则拉力F 为___________N, A受地面的摩擦力为___________N。
7. 某人到健身房进行健身活动。用如5图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉功能。使用时,
(1)绳A 处固定不动,手在B 处用力FB 拉绳,使重物G 匀速上升;(2)绳B 处固定不动,腿在A 处用力FA 拉绳,使重物G 匀速上升。下列说法正确的是 ( )
A. FA >FB B. FA < FB C. FA = FB D. 条件不足,无法确定
8. 如图6所示,通过定滑轮匀速提升重物G , 向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3, 则三个力大小关系是 ( )
A. F1最大 B.F2最大
C. F3最大 D.一样大
9. 利用两只滑轮和一根绳子,组成滑轮组将一重物水平拉动,滑轮组的装配有如图7所示甲、乙所示的两种情况,则 ( )
A. 甲种情况省力 B.乙种情况省力
C. 甲和乙省力情况一样 D. 条件不足,无法判断
10. 如图8所示,滑轮组要吊起重500N 重物,已知绳子能承受的最大拉力为200N ,请画出绕绳的方法。
11. 如图9所示,是一个动滑轮,请滑出力F1的力臂L1。
12. 如图10所示,通过滑轮组用200N 的拉力在20s 内将重为480N 的物体匀速提高2m ,(不计绳重和摩擦),求:(1)动滑轮重;(2)绳自由端的移动速度为多大?(3)若重物再增加150N ,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力至少多大?
13. 如图11所示,小明用弹簧测力计测出了砝码的重,然后对定滑轮进行了实验探究,并记录数据如下表,其中空格处是他疏忽记录的,你认为没有记录的数据估计为多大?(1)试在表格中补充完整。 步骤 砝码重/N 测力计读数/N 砝码上升高度/cm 手拉绳移动距离/cm
1 1 1 25
2 2 40
(2)随后,他按如图12所示,探究了动滑轮工作特点,探究数据记录如下表,其中表格中有几个数据没有记录,你估计大约为多大?试在表格中补充完整。
步骤 砝码重/N 测力计读数/N 砝码上升高度/cm 手拉绳移动距离/cm
1 4 2 20
2 1 50
练习答案
1. 等臂杠杆、力的方向、2倍、一半力、 省力、力的方向
2. 定滑
3. 300N 150N 150N 1.2m
4. 大些 细些
5. 600N 600N
6. 5、10
7. B
8. D
9. B
10.
11.
12. (1)120N (2)0.3m/s (3)250N
13. (1)
步骤 砝码重/N 测力计读数/N 砝码上升高度/cm 手拉绳移动距离/cm
1 1 1 40 25
2 2 2 40 25
(2)
步骤 砝码重/N 测力计读数/N 砝码上升高度/cm 手拉绳移动距离/cm
1 4 2 20 40
2 2 1 25 50
滑轮 滑轮组
编 稿:林 友 审 稿:李丽娟 责 编:李井军
教学目标
1、知识与技能
知道使用滑轮的好处。理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。
会根据滑轮组的挂线判断滑轮组的省力情况,会根据要求,正确组装滑轮组。
掌握滑轮组中的受力分析。
2、过程与方法
通过观察实验、对比、探究等方法,学习利用滑轮解决实际问题。
3、情感态度与价值观
通过学生动手实验和演示实验激发学生对简单机械的兴趣。
知识要点
(一)滑轮
将等臂杠杆的中间部分加宽,再把圆轮的外缘加工成槽状。这种周边有槽、绕轴心转动的圆轮叫做滑轮。
(二)、如何区分定滑轮和动滑轮
(三)、定滑轮特点:
(四)、动滑轮特点:
(五)、滑轮组:
利用定滑轮和动滑轮的优点:把它们组合起来,使它们即省力又方便!
例题解析
1、
答案:(a )G/5 (b)(G+G’)/5
2、如图所示,物体被滑轮组拉着水平向左匀速运动,物体受到的滑动摩擦力为f ,不计滑轮摩擦和滑轮重,则拉力F 的大小等于____。
分析:实验表明,使用滑轮组拉重物时,若动滑轮重和摩擦不计,动滑轮被几股绳子拉住,所用的力就是物体与接触面摩擦力的几分之一。即
答案:f/3
3、一根绳子,最多只能承受300牛顿的力,想用它提起1000牛顿的重物,绕成的滑轮组至少要几股绳子承重?并画出滑轮组的示意图。
分析:设承重绳子股数为n ,则
答案: