滑轮及滑轮组教案.docx
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滑轮及滑轮组教案
简单机械滑轮
【團确学另目标.高效学习■有的放矢】
■I..,.,....
、学习内容
1复习杠杆
2、滑轮、滑轮组
学习目标
了解杠杆的定义和五要素,能够画出杠杆的力臂,能利用杠杆平衡条件进行计算,了解定滑轮和动滑轮的实质和特点,会利用定滑轮和动滑轮的特点进行有关的计算
三、重点、难点
杠杆力臂的画法;滑轮组的有关计算(功和机械效率)
lift精ill晶练un听名Hu碱.慈草础.桿升能力】
一、易错题讲解
例1(镇江市中考试题)如图1(a)所示的杠杆重;不计,0为支点,Ad
0.2m,当在A点悬吊一重6N的物体,绳子的拉力F=3N时,杠杆在水平位置平
衡,在图中画出拉力矿的力臂12,力臂12为m
例2如图所示,作用在杠杆左端且始终垂直的力F,将杠杆由水平位置0A缓
慢拉至0B则在这个过程中力F将(填“变大”“变小”或
“不变”)
例4如图3(a),物体A重30N,挂在水平横杆C端,横杆可绕A点转动,绳子BD作用于AC,使AC处于静止状态,水平横杆AC长2mBC长0.5m,若杆
重不计,绳子BD作用在横杆上的拉力大小是N若考虑杆重为20N,
拉力大小又是
3特点:
使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
4对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G
绳子自由端移动距离S(或速度vf)=重物移动的距离Sg(或速度VG)
2、动滑轮:
1定义:
和重物一起移动的滑轮。
(可上下移动,也可左右移动)
2实质:
动滑轮的实质是:
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
3特点:
使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
4理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
F=2G只忽略轮轴
间的摩擦则拉力F=2(G物+G动)绳子自由端移动距离Sf(或vf)=2倍的重物移动的距离Sg(或VG)
3、滑轮组
1定义:
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
2特点:
使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
3理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力f=nG。
只忽略
轮轴间的摩擦,则拉力F=n(G物+G动)绳子自由端移动距离&(或VF)=n倍的重物移动的距离Sg(或VG)
组装滑轮组方法:
首先根据公式n=(G物+G动)/F求出绳子的股数。
然后根据“奇动偶定”的原则。
结合题目的具体要求组装滑轮。
滑轮组的组装方法:
按照“奇动偶定”原则:
当承重绳数n为奇数时,绳子固定端应拴在动滑轮上(即“奇动”),若不改变力的方向,则需要的动滑轮数=定滑轮数=门-
1/2,若要改变力的方向,则需要添加一个定滑轮;当承重绳数n为偶数时,绳
子的固定端应拴在定滑轮上(即“偶定”),如不改变力的方向则动滑轮数位n/2个,定滑轮比动滑轮少一个,若要改变力的方向,则定滑轮数应等于动滑轮数。
二、经典例题
例i(长沙市中考试题)在图4(a中,画出使用滑轮组提升重物时,绳子最省力的绕法.
(a)(b)
图4
如图4(b),绳子的绕法为最省力。
(1)使用滑轮组竖直提起重物
第一种情况,在忽略动滑轮重和摩擦及绳重等额外阻力时,绳子自由端拉
力:
F=匹•如图4(b),n=4,F=G
n4
第二种情况,不计摩擦和绳重,但考虑动滑轮重•拉力:
F=G物6如
F_500N100N
4
n
图4(b),若物体重500N动滑轮重100N,则拉力:
150N.
第三种情况,又要考虑动滑轮重,又要计摩擦等额外阻力,则应从机械效率去考虑求出拉力.
公式推导:
W n—=— W总Fs 拉力: F—-Gh,如图4(b),若物体重500N,滑轮组机械效率为70%s— s 4h,则拉力: F—鱼—500N〜178.6N s0.74 (2)使用滑轮组平拉重物 1 r厂%*匚 1J 才”丿/”丿丿 图5 如图5,用滑轮组匀速拉动物体A,这时拉力F大小和重量无直接关系. 在不计滑轮重,滑轮摩擦等额外阻力时,拉力: F—F—f,其中f表示 nn A与地面的摩力.n表示与动滑轮连接的绳子根数.设: A重120N,A与地面摩擦力为30N,则拉力: F—30N—10N. 3 例2(黄冈中考试题)如图6所示,物体M放在水平桌面上,现通过一动滑 轮(质量和摩擦不计)拉着M向左匀速运动,此时弹簧测力计(质量可忽略) 示数为10N.若在M上加放一物块m可保持M向左匀速运动,需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力,贝UF'() A.M运动时受到向左的摩擦力 B.加放m前,M受到10N的摩擦力 C.加放m前,M受到20N的摩擦力 D.加放m后,力F,保持10N不变 精析此题考查学生对平拉滑轮组的受力分析,并考查学生对滑动摩擦力随压力增大而增大的知识点. 未加m之前,拉力F与弹簧测力计的示数相同,也为10N. 用动滑轮匀速拉重物,F=f,f=2F=20N.f方向向右.C选项是正确2 的. 加放m后,F'=—,由于M对地面压力增大,所以摩擦力增大, 2 F'也增大,F'>10N. 答案C 例3下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据 动滑轮重 G动/N 物重 G/N 钩码上升高度h/m 动力 F/N 动力作用点移距离s/m 滑轮组的机械效率 1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6% 2 0.5: 2 0.1 1.1 0.3 60.6% 3 0.5 4 0.1 2 0.3 ⑴请在图15中画出实验中滑轮组的绕绳方法。 (2)将表格中的数据补充完整。 (3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度,提升的物重增加时,除克服动 滑轮重所做的额外功外,其它额外功将(选填“变大”、“变小”或 “不变”)。 进一步分析可知,在动滑轮和绳重一定的情况下,该滑轮组的机械效率与和关。 ⑷第一次实验中,钩码上升0.1m所用的时间为1.5s,则动力的功率为W 例4如图8,滑轮及绳子的质量和摩擦不计,物体A重G,木板重G,要使木板处于平衡状态,求: (1)绳子对A的拉力多大? (2)A对木板压力多大? 精析分析绳子上的拉力(且同根绳子上的拉力,大小不变),然后以某物为研究对象,列出受力平衡式. 解 (1)研究绳子1、2、3、4上拉力,如图8,设与A相连的绳子2的拉力为F,贝U绳子3的拉力也为F,绳子4的拉力为2和3的拉力之和为2F,绳子1的拉力也为2F. 以物体A和板为研究对象: 向下受重力为: G+G 向上受绳子1、2、3的拉力,大小为: 4F.A和木板处于静止状态: 4F=G+G F=G1G2 4 (2)以A为研究对象: A受重力G,拉力F=°°2和持力N. 4 A静止时,G=F+N 1131 N=G—F=GG—一G2=—GG 4444 根据相互作用力大小相等,A对木板的压力: N=3G—一G 44 答案 (1)G1°2 (2)3G—丄G 444 例5(福州市中考试题)如图9,物体A重50N,物体B重30N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动.如果在物体A上加一个水平向左的力F2拉动物体A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,2s内拉力F2所做的功是J.(滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计) 图9 精析拉力的功WFs,要正确求出功,必须求出拉力和拉力移动的距离,这就和滑轮组的受力分析综合起来了. 已知: GA50NGb=30N,Vb=0.1m/s,t=2s. 求: W 解A向右运动,受向右拉力Fi和向左的摩擦力f,A匀速运动: f二Fi.与B相连的滑轮上方共有3根绳子承担物重G. 11 Fi=GB=X30=10 33 f=F1=10N 当A向左运动时,A受向左的拉力F2和向右的摩擦力f及向右的绳子拉力F1. 1 F2=f+F1(F1=-GB=10N),f大小不变 3 F2=10N+10N=20N 在2s内,物体上升距离h=VbXt=0.1m/sX2s=0.2m 拉力移动距离s=3h=3X0.2m=0.6m 拉力做的功W=F2S=20NX0.6m=12J 答案12J 【箱选好題.学以欢用,輕嗣铁】 四、课堂练习 1、一人利用如图4所示的滑轮组匀速提升重为450N的物体,若每个滑轮重50N,人重600N则人对地面的压力是N(不计摩擦力) 2、如图6所示,不考虑滑轮重及摩擦力,物B重20N,A为一动滑轮,绳的一 端固定在地面上,当滑轮在力F的作用下匀速上升时1m时,则所用拉力F大小和物B上升高度分别为() A.15N、1mB.40N、2mC.30N、2mD.60N、1m zzz/zxz/zz 3、某人用如图所示的定滑轮将重为G的重物匀速提起,若作用在绳的自由端的力分别为Fl、F2、F3,则() 只/J 月! rh 人G 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 o G J=5 F G -n-1-3 O0OSYE十 F 多选)如图所示,用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,使物体以相等速度移动相同的距离.所用拉力分别是个力的作用点移动距离分别是轮摩擦, 5、 S、S、S3, Fi、F2、F3,这三 移动速度分别为Vi、V2、V3,不计滑 A. B. C. D. F2: F3=2: i: 4 Si: S: S3=2: i F2: F3=2: i: 4 Si: S: S3=2: 4 F2: F3=2: 4: i Vi: V2: V3=2: i F2: F3=2: i: 4 Vi: V2: V3=2: 4 6如图所示的装置,滑轮自重20N,其下端挂重280N的物体G杠杆可绕水平轴无摩擦地转动,绳和杠杆都是轻质的,杠杆上标度的间距相等•要在图示水 平位置平衡,在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是() A.150NB.200NC.300ND.400N 5 7、如图7,金属块M静止置于水平地面上时,对地面的压强为5.4X10Pa,轻 质杠杆AB的支点为0,0A: 0吐5: 3,在杠杆的B端,用轻绳将金属块吊起,若在杠杆的A端悬挂质量为4kg的物体时,杠杆在水平位置平衡,此时金属 5 块对地面的压强为1.8X10Pa.若要使金属块离开地面,那么杠杆A端所挂物体的质量应为多少? 8、用如图所示滑轮组匀速拉动重1000N的物体A,所用拉力F=100N绳子自由端移动速度为0.2m/s.求物体与地面之间的摩擦力f和2秒内物体移动的距离.(不计滑轮重和轮和轴之间的摩擦) hli家庭作业【巩固知识.提高解題技巧】束 五、课后作业 1.如图7所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。 运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N。 动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向, 地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,)。 贝U下列计算结果中正确的是() A.绳子自由端受到的拉力大小是100N B.人对地面的压力为400N C.人对地面的压力为250N D. 2.如图,绳及滑轮重不计,物体沿水平地面匀速运动, A.可求物体重为60N B.可求物体重为90N C•可求物体受的摩擦力为D.可求物体受的摩擦力为 绳与滑轮的摩擦不计•若已知用F=30N的拉力可使那么, F列所求物理量正确的是( 60N 90N 绳子自由端运动速度是0.04m/s 3、.弹簧秤A和B及滑轮组均处于静止状态,F=10N若不考虑秤重,滑轮重及摩擦,弹簧秤A和B的示数分别为: A.30N和30N;B.30N和20N;C.20N和20N;D.20N和30N. Gi &如图所示的四个滑轮组中,图可以省一半力,图 和图用力大小一样。 4、如图23.装置处于平衡状态,在不计滑轮重及绳子摩擦的情况下,G: G为: A、1: 2;B、1: 1;C、2: 1;D、3: 1. 5、如右图所示,滑轮A是滑轮,它的作用是;B是 滑轮,若地面对物体的阻力是200N,不计滑轮重量和摩擦,则作用在绳子自由端的拉力F=N,可使物体匀速移动。 最费力,图. 8.某同学在安装滑轮组时,发现实验桌上只有两种滑轮,一种是轮框中只有一个滑轮,另一个种轮框中只有两个滑轮,而且每种只有一个。 现在想设计一个最省力的绕绳的方法。 请你在右图4中的甲、乙中只选一个装置,进行绕绳;使得绕完绳后是由这两种滑轮组装后最省力的绕法。 计滑轮重) ,这个滑轮属于 乙 10、如图所示,物体B重30N,A为一动滑轮,绳的一端固定在地面上,不考虑滑轮重及摩擦力,当滑轮在力F的作用下匀速上升0.5m时,所用拉力F为_N,物体上升的距离为m 11、如图所示,在用杠杆撬石头的过程中,该杠杆属于杠杆(选 填“省力”、“费力”或“既不省力也不费力”)•在用力方向不变的情况下该人想用更小的力撬起石头,那么他的手应该向__支点0(选填 “远离”或“靠近”)方向移动. 12、如图所示,质量不计的轻杆0A长1mB点挂有重力为10N的重物,A点的动力F为5N,方向与轻杆垂直,物体均处于静止状态•则该装置的阻力臂L2=_ m 请画出物体所受重力的图示和阻力臂L2• 13、如图所示,重力不计的一木板可绕0点无摩擦转动,在A端挂一边长为50cm的正方体P,—个体重为500N的中学生站在B点时,P对地面的压强刚好为零,且OA=1mOB=3m则物体P的重力为N,当人向左走1m 时,P对地面的压强为Pa. 家长签字:
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- 滑轮 教案