初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮导学案

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1.认识定滑轮、动滑轮和滑轮组；
2.理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的工作特点；
3.通过实验探究理解动滑轮力与距离特点；
4.会进行有关滑轮计算；
5.能分析滑轮的应用实例。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、定滑轮和动滑轮
1.认识定滑轮和动滑轮
（1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。
（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。
【典例1】下列各图中利用了动滑轮的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】因为动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动，由此知道A、B、C图中滑轮是固定不动的，是定滑轮，D图中的滑轮与物体一起运动，是动滑轮，故选D。
2.实验：研究定滑轮和动滑轮的特点
【典例2】如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（ ）。
A．沿1方向拉力最小 B．沿2方向拉力最小
C．沿3方向拉力最小 D．沿三个方向拉力相同
【答案】D。
【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3.定滑轮和动滑轮的实质
4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦）
【典例3】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。
【答案】A；30；不能。
【解析】[1][2]A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向；力F1通过定滑轮拉物体，不计摩擦，力F1的大小等于物体的重力，即。
[3]使用任何机械都不能省功，滑轮B是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，能省一半的力，但费距离，根据可知，使用动滑轮不能省功。
知识点二、滑轮组
1.滑轮组
定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2.确定承担物重绳子段数n的方法
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。
3.省力情况
使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。
4.费距离情况
用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。
5.滑轮组的组装
(1)确定绳子的段数
根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。
(2)滑轮组的绕绳方法
滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
【典例4】如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
【典例5】如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为 3 段，此时最省力，其绕法如图所示：
知识点三、轮轴与斜面
1.轮轴
(1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械.通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。
(2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。
(3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。
(4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。
注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。
2.斜面
(1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。
(2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F（1/2）G， 此时动滑轮将不能省一半力，如杲再加上动滑轮的自身重力，甚至会更费力。
由此可见，对于动滑轮来说，动滑轮省一半力的条件之一是跨过动滑轮的两段绳平行(或跨过动滑轮的两段绳夹角较小)。但在初中阶段如无特殊说明，一般认为动滑轮两侧绳子是平行的，即不考虑动滑轮两侧两段绳夹角的影响。
图示
等量关系
定滑轮
F=G，s绳=s物，v绳=v物
F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力）
动滑轮
，s绳=2s物，v绳=2v物
，s绳=2s物，v绳=2v物
，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
教材深挖
滑轮组中的隐含关系
每当物体升高h，绳子自由端就移动s=nh，可推知绳子自由端移动约速度v和物体移动速度v物之间的关系v=nv物。
▲拓展培优
特殊情况下拉力F与物重G的关系
特殊情况下，如图所示，承担物重的绳子段数n不等于绕在动滑轮上绳子的段数，此时可根据动滑轮和定滑轮的特点进行受力分析，忽略动滑轮重，可得出力F与物重G(甲、丙两图包括人的重力)的关系。
甲图中，乙图中，丙图中。