初二物理滑轮与滑轮组-

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学科教师辅导教案学员编号：年级：初二课时数：学员姓名：辅导科目：物理学科教师：授课类型T滑轮T能力授课日期及时段教学内容第一部分同步：一、要点提纲：（1）以下几幅图中有滑轮装置的是哪些？（2）上述几幅图哪些是动滑轮，哪些是定滑轮？（3）请大家在图上画出滑轮的支点位置并标出动力端和阻力端的位置。（4）请大家一起回顾总结下定滑轮和动滑轮的使用特点？（5）使用滑轮拉动物体的过程中，动力端与阻力端运动的快慢是否相同？答案：（1）3幅图都有（2）第1幅图是定滑轮，第2幅图可以是定滑轮可以是动滑轮，第3幅图左边的是定滑轮，右边的动滑轮。（3）略（4）定滑轮是能改变力的方向，但不能改变力的大小；动滑轮不能改变力的方向，但可以省一半的力。（5）使用定滑轮时动力端和阻力端运动一样快。使用动滑轮时绳子自由端运动速度是滑轮的2倍。知识梳理：一．滑轮1.定义：。（周边有槽，能够绕轴转动的小轮）2.分类与区别：滑轮在工作时，根据轴的位置是否移动，又分为定滑轮和动滑轮两种①，叫定滑轮。（使用时，轴固定不动） ②，叫动滑轮。（使用时，轴和重物一起移动）问题：滑轮是不是杠杆？是什么样的杠杆？（是。定滑轮实质上是一个等臂杠杆;动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆）注：使用滑轮的条件是①有滑轮；②有绳子；③有重物（此处可以详细给学生描述一下定滑轮和动滑轮的结构图，可以举例如升旗时候旗杆顶端有滑轮，滑轮上饶了一根绳子，绳子一端系着红旗即重物，绳子另一端拿在旗手的手中。这个过程可以让学生参与进来模仿老师，再描述一个运用滑轮的生活实例）二．滑轮的使用特点1.支点、动力端与阻力端的判断：（1）定滑轮的支点、动力端与阻力端的判断①支点：②动力端：③阻力端：（O点；F段；G端）（2）动滑轮的支点、动力端与阻力端的判断 ①支点：②动力端：③阻力端：（O点；F端；G端）2.定滑轮特点：。（使用定滑轮不省力，但它可以改变用力的方向）相关结论：A、使用定滑轮不省力B、使用定滑轮可以改变力的方向C：使用定滑轮不省距离也不费距离D:使用定滑轮，改变拉力方向后，力不变（定滑轮是变形的等臂杠杆，所以只使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G）观察上面几幅图，还可以得出什么结论？结论：使用定滑轮不可能提起比自己体重大的重物。3.动滑轮特点：。（使用动滑轮能省一半力，但不能改变用力的方向）相关结论：A：使用动滑轮能省一半力B：使用动滑轮不能改变力的方向C：使用动滑轮费距离（当两股绳平行时费一半距离）（动滑轮在使用时，相当于一个动力臂二倍于阻力臂的省力杠杆。因此拉力与物重的关系是：F=1/2G） 三．滑轮动力端与阻力端运动速度1.定滑轮：因为使用定滑轮不省距离也不费距离，所以动力端与阻力端产生的距离相同，即S动=S阻，经历的时间也相同，那么速度相同，即V动=V阻；2.动滑轮：因为使用动滑轮绳子自由端费一倍距离，所以绳子自由端产生的距离是滑轮端产生的距离的2倍，即S自由端=2S滑轮，经历的时间也相同，那么速度也是2倍关系，即V自由端=2V滑轮。四．特殊（费力）动滑轮如图所示是动滑轮还是定滑轮？分析：由滑轮的轴可以移动判断是动滑轮，A是支点，F是动力端，B是阻力端，但是此图与常见动滑轮不同，动力作用在轴上，阻力作用在绳端，所以动力与阻力的大小关系也不同，F动=2F阻，S动=S阻，V动=V阻。这类滑轮起个名字叫费力动滑轮。特点是：A、费力B、省距离C、不能改变力的方向五．滑轮组的特点使用定滑轮能改变力的方向，但不能省力；使用动滑轮能省力，但不能改变力的方向。那我们能不能把两者结合起来，组成滑轮组，使其又可以既改变力的方向，又能省力？把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，讨论一下，你能设计出几种组合方式？ 方法要点：①数绳子股数，注意要记“有效的绳子股数”，如上图有每个图都有3股绳子，但是有效的股数即承担力的绳子股数是不同的，一个妙诀是注意前两个图的动力端方向是竖直向下的与阻力方向相反，是用定滑轮改变力的方向，所以这股不算！第三幅图就是有效的。②根据公式F阻=nF动（n为绳子有效股数）思考题：①如图有几股有效绳子？②绳子力是多大？（5股；2G=5F，所以F=0.4G，注意动滑轮有重力）二．题型分类题型一：滑轮使用特点例1如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知滑轮质量不计，若把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子与滑轮间的摩擦）（　　）A、第一幅图比第二幅图省力B、第一幅图比第二幅图省距离C、第一幅图和第二幅图一样省力D、第一幅图和第二幅图一样费距离【解析】第一幅图是定滑轮，定滑轮使用特点是改变力的方向，不省力也不省距离，第二幅图是动滑轮，使用特点能改变力的方向，可以省力但费距离。 【答案】B变式训练1关于滑轮，下列说法中错误的是（　　）A、使用定滑轮不省力但能改变动力方向B、使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向C、定滑轮实质是个等臂杠杆D、动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆【答案】B变式训练2用如图所示的滑轮匀速提升重物，那么（）A、a方向的拉力最小B、b方向的拉力最小C、c方向的拉力最小D、三个方向的拉力都一样大【答案】D变式训练3如图所示，物体A重20牛，弹簧秤示数为26牛，则物体B重为牛；地面对物体A的支持力【解析】本题滑轮为费力动滑轮，动力端的力是阻力2倍，阻力端为B，所以B的重力是13牛，然后可得绳子拉力是13牛，研究A可知受到3个力：重力、支持力和拉力，三个力的合力为0，可得支持力为7牛。【答案】13；7牛题型二：动力端与阻力端距离问题例2图1中A是____滑轮。利用这样的装置把物体举高，用力的方向应向____（选填“上”、“下”）。如果A重2牛，要提起50牛的物体，至少要用____牛的拉力。若要使物体上升2米，应将绳的自由端拉动____米。　 【答案】动，上，25,4变式训练1如图所示，某工人将重150牛的铁桶在10秒内竖直向上匀速拉起4米，A装置是(填“定”或“动”)．上升过程工人拉绳子的拉力为牛，拉力移动的距离为米．(滑轮、绳的重力及摩擦不计)．【答案】动，75,8变式训练2如图所示，建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物，不计滑轮的重和摩擦，若工人在5秒内将绳子匀速向下拉6米，手拉绳子的力为_____牛，物体在上升的高度为____米．【答案】200,6变式训练3使用一个定滑轮将一重物提升2m，则绳子自由端拉过的距离是。如果改用一个动滑轮来提升重物，且提升同样高度，则绳子自由端拉过的距离为。【答案】2m,4m题型三：动力端与阻力端速度问题例3如图所示，滑轮重和摩擦均不计，用10牛的水平拉力F拉着物体A在水平桌面上做匀速直线运动，则物体A与水平桌面间的摩擦力大小为____牛，若物体A在4秒内移动0.2米，绳子运动的速度是___米/秒。 【解析】动滑轮，F=f，V绳=2V物。【答案】20,0.1变式训练1如图所示，使用(a)图中滑轮的优点是可以；物体B的重力为100牛，若不计滑轮重及摩擦，当用拉力FB匀速提升物体B时，力FB的大小为牛，A、B物体上升2米用时4秒，（a）图中绳子速度是米/秒，（b）图中绳子速度是米/秒。(b)FBB(a)AFA【答案】改变施力方向，50；0.5；1变式训练2如图滑轮A上挂一重10牛的物体B，C为固定点（地面），当滑轮A在力F的作用下向上匀速上升时，滑轮A的速度为重物B上升时速度的_______倍，力F应为______牛（滑轮A和绳重及摩擦均不计）。【答案】0.5；20。变式训练3如图所示，弹簧测力计的示数为5牛，水平拉力F=牛，物体A受到的摩擦力f=牛。若2秒内绳子自由端移动的距离为6厘米，则物体A以cm/s的速度在水平地面上做匀速直线运动。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦）【答案】5；10，1.5。 题型四：滑轮使用特点实验探究题例1如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置．他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示钩码重G/N钩码升高高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离S/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4请你分析：（1）比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是______；（2）比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是；（3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮；（4）在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择。【解析】（1）在丙中，拉力F=0.55N＜G=0.98N，故使用动滑轮时省力；（2）在乙中，拉力F=0.98N=G=0.98N，但是向下用力，故使定滑轮可以改变用力的方向；（3）乙的距离为0.2m，丙中的距离为0.4，故使用动滑轮费距离；（4）可以把定滑轮和动滑轮组合起来，使用滑轮组；【答案】（1）可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；（2）可得出拉力与物重相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；（3）乙中测力计移动的距离小于丙中的距离，即使用动滑轮费距离；（4）计算出不用机械时的功和用机械时的功进行比较。变式训练1在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照图（a）中所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计）。 甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图（a）所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图（b）、（c）所示。各小组的实验数据记录在表格中。表一（甲小组）表二（乙小组）表三（丙小组）实验序号物体的重力（牛）弹簧测力计的示数（牛）实验序号物体的重力（牛）弹簧测力计的示数（牛）实验序号物体的重力（牛）弹簧测力计的示数（牛）11.00.641.00.771.00.822.01.152.01.382.01.633.01.663.01.893.02.3①甲小组同学分析比较了实验序号1、2、3的数据和相关条件，得出动滑轮使用特点的初步结论是：使用动滑轮匀速提起重物，。②同学们查阅相关资料得知：若不计动滑轮自身的重力，使用动滑轮匀速提升重物时，可以省一半力……由此，他们分析了表一中的实验数据，求出滑轮的重力为牛。③分析比较表一、表二、表三中的实验数据和观察到的现象，初步分析甲小组、乙小组、丙小组的实验数据都不相同的原因是：。④分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是：。【答案】①可以省力，不能改变用力方向。②0.2。③拉力方向不同。④使用动滑轮匀速提起同一重物，可以省力，测力计与竖直方向夹角越大，拉力也越大。变式训练2滑轮是我们日常生活和生产中常用的简单机械，使用滑轮能给我们带来许多好处。请分析下图中的实验，说明图中滑轮的特点。 【解析】不仅要注意到使用动滑轮可以改变施力方向，还要注意到弹簧测力计的示数减小了一半。（有时候因为滑轮重力不能忽略，滑轮自重算作阻力，弹簧测力计示数会大于一半且小于阻力。）【答案】动滑轮不能改变力的方向，但能省一半的力变式训练3物理实验要遵循实事求是的原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如下图所示的实验并记录了数据。通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大的偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：（1）该实验中出现这样的结果的主要原因各是什么？分别叙述。（2）请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。实验次数物重G/N使用定滑轮时测力计的示数 F1/N使用动滑轮时测力计的示数F2/N11.000.600.6521.501.100.9032.001.601.15【答案】（1）弹簧测力计本身有一定的重量；动滑轮有一定的重量（2）弹簧测力计水平使用；测力动滑轮的重量 题型五：滑轮组问题例5如图所示的四个滑轮组中，图可省一半力，图最费力，图和图用力大小一样。【解析】如图可以看出a图3股，b图2股，c图3股，d图3股。abd三幅图重物在轴上，G=nF，c图重物在绳端，F=G.【答案】（b），（c），(a)，（d）变式训练1如图所示，物体A重为100N，挂重物的钩子承受的拉力是N。人匀速拉绳子的力是N。【答案】100,50变式训练2使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提重物所用的力就是物重的______________。在图中，动滑轮和所挂的重物的总重是500N，则所用的拉力F大小是__________N。【答案】；250变式训练3如图所示，动滑轮重为50牛顿，绳重和摩擦不计，人对绳子的拉力是260N，则物重是N；若重物上升的高度是0.2m，则绳子自由端下降m。 FG【答案】730；0.6课堂检测：1、如图，用动滑轮拉起重30N的物体匀速上升1m，则拉力F的大小和拉力作用点移动的距离分别是（不计动滑轮的重）（）A．15N、1mB．30N、2mC．15N、2mD．30N、1m2、如图所示，弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计，物重G=1N，则弹簧秤A和B的示数分别为（）A.1N，0B.0，1NC.1N,1ND.0,03、如图所示，AB质量分别为20kg和15kg，弹簧秤重力不计，用手抓住弹簧秤时弹簧秤的读数是()，用手抓住A时，弹簧秤读数为()，用手抓住B时弹簧秤读数是（）（秤钩在左侧）。A．196NB．343NC．147ND．49N 4、如图所示的装置中，若拉力F=4N，则甲、乙两弹黄测力计的示数分别是（不计滑轮重及摩擦）（）A．8N12NB．12N8NC．8N8ND．12N12N5、如图所示，A装置是滑轮(选填“定”或“动”)，使用它的好处是__________。6、如图所示，小桶重20牛，绳子的一端系在桶上，手持绳子的另一端，分别沿不同方向用力F1和F2匀速提起小桶时，两力大小的关系是：F1F2(选填“>”、“=”或“<”)。7、动滑轮和定滑轮都可看成杠杆，它们之中属于等臂杠杆的是。一个滑轮的轮的直径是6厘米，将它作为动滑轮使用，其动力臂是，阻力臂是。8、如图所示，建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物，不计滑轮的重和摩擦，若工人在5秒内将绳子匀速向下拉6米，手拉绳子的力为牛，物体在上升的高度为米，物体移动的速度是。9、如图所示，A装置是滑轮(选填“定”或“动”)．滑轮的重力不计，2秒内将重力为100牛的物体匀速提起0.2米，则拉力F为牛，绳头提起的高度为米，绳子自由端上升的速度是。第5题图第6题图第8题图第9题图10、如图所示，用滑轮将物体匀速提起，不计摩擦力，已知拉力F为5牛，则弹簧秤示数为________牛，物体和滑轮总重为________牛。11、在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为______N。若绳子自由端移动速度为0.6m/s，则物体移动速度为。F 12、如图，弹簧测力计的示数为10N，人拉绳所用的拉力为N，物体和滑轮的总重为N。13、如图，物体重为150N,动滑轮重为10N，则：（1）当地面对物体的支持力为50N时，弹簧测力计的示数为N。（2）当弹簧测力计的示数为50N时，物体对地面的压力为N。14、如图，弹簧测力计的示数为55N，物体重为25N，则动滑轮重为为N。15、如图，拉力F=30N，匀速向上拉的速度为0.2m/s，则物体和滑轮的总重为N，物体的速度为m/s。（不计绳重和摩擦）16、如图，物体重为45N，拉力F为100N，则动滑轮重为N；若动滑轮匀速上升的速度为0.25m/s，那么物体上升的速度为m/s。（不计绳重和摩擦）第12题图第13题图第14题图第15题图第16题图17、某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。(1)比较(a)、(b)两图可知；(2)比较(b)、(c)、(d)三图可知。18、某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果(不计滑轮的重力)，然后归纳得出初步结论：(1)比较A、B两图可知：_，(2)比较B、C两图可知：__。 课堂总结一、知识收获一、定滑轮的特点①定义：中间的轴固定不动的滑轮。②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。二、动滑轮的特点①定义：和重物一起移动的滑轮。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。课后作业1、学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮，如图升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升．对该滑轮的说法中，正确的是()A．这是一个动滑轮，可省力B．这是一个定滑轮，可省力．C．这是一个动滑轮，可改变用力的方向D．这是一个定滑轮，可改变用力的方向2、如图所示的使用该装置匀速提起重物G，沿不同方向所用的拉力中()A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．一样大第3题图第2题图 3、物体重为200牛，物体与地面间的滑动摩擦力为20牛，当物体被力F拉着匀速直线运动时，如图所示，力F的大小为()A．20牛B．10牛C．200牛D．100牛4、如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（）AF1F2>F3>F4CF1=F2=F3F45、如图，滑轮组吊起重为180N的物体（不计绳重和摩擦），已知每个滑轮重为15N，若物体以0.15m/s的速度匀速上升时，则作用在动滑轮悬挂点A点的力F1、拉力F和绳端移动的速度v分别是（）A．210N70N0.15m/sB．210N65N0.45m/sC．145N70N0.5m/sD．195N60N1.5m/s6、如图所示，滑轮A的作用是_，滑轮B的作用是___。7、如图所示，物体A在力F的作用下匀速上升，物体A的重为100牛，则拉力F的大小为牛，物体相对于滑轮是的(选填“运动”或“静止”)。第6题图第7题图8、如图所示，某工人将重150牛的铁桶在10秒内竖直向上匀速拉起4米，A装置是 (填“定”或“动”)．上升过程工人拉绳子的拉力为牛，拉力移动的距离为米．物体运动速度是米每秒(滑轮、绳的重力及摩擦不计)。9、如图所示，用一个动滑轮把物体匀速提起，绳头移动了3米，用250牛的力，则物体上升米，物体重为牛．(滑轮、绳的重力及摩擦不计)第9题图第8题图10、如图所示，若胖者体重800牛，瘦者体重500牛，货物重600牛(绳重及摩擦力不计)。则静止站立在地面的胖者受到地面的支持力是牛，他受力(选填“平衡”或“不平衡”)。瘦者在上升过程中作匀速运动(选填“是”或“不是”)。11、如图所示，地面上一物体重G=200牛，现通过一个定滑轮用绳子来提它，用的拉力F大小为80牛，此时地面受到的压力大小为牛。12、如图所示，物体A重20牛，滑轮重1牛，绳重不计，弹簧秤示数为25牛，则物体B重为牛；地面对物体A的支持力牛。第11题图第12题图13、 如图所示，重为40牛的物体通过轻质滑轮在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4米/秒的速度做匀速直线运动，物体所受的摩擦力为20牛，则拉力为牛，弹簧测力计示数是。5秒钟内绳子自由端运动的距离是m，其速度为米每秒。第14题图第13题图14、如图，当拉力F=50N，重为150N的物体以0.5m/s的速度匀速向右运动，不计动滑轮和绳子的重，则，弹簧测力计的示数为N，物体受到的摩擦力为N，拉力移动的速度为m/s。15、小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验装置．实验前，小军用弹簧测力计测得动滑轮的重为1.0N，每个钩码重为0.5N；实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别计下每次所挂钩码的重及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在设计的记录表中动滑轮重G0／N1.01.01.01.01.01.01.01.0所挂钩码重G／N0.51.01.52.02.53.03.54.0弹簧测力计示数F／N0.81.01.31.51.82.02.32.5分析实验效据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与钩码的重G以及动滑轮的重G0的关系为                                              ；在动滑轮的重大于或等于物体的重的条件下，使用动滑轮                                               。16、为了研究使用斜面匀速提升物体时的拉力大小，先用弹簧测力计拉着小车沿竖直方向匀速运动，如图(a)所示；又拉着同一个小车沿不同倾斜角度的光滑斜面匀速向上运动，几次实验如图(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。 （a）（b）（c）（d）图①分析比较图(a)与(b)或(a)与(c)或(a)与(d)可得：(21)；②分析比较图(b)与(c)与(d)可得：(22)。17、如图所示，物体A重G＝80N，在F＝60N拉力下匀速前进，此时物体A受到的摩擦力等于N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）