初中8年级物理教案：第05讲 滑轮

初中8年级物理教案：第05讲 滑轮

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级：初二 辅导科目：物理 ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 ‎ 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 滑轮 教学内容 ‎1. 定滑轮的定义、使用特点 ；‎ ‎2. 动滑轮的定义、使用特点 ；‎ ‎3. 探究定滑轮、动滑轮使用特点的实验；‎ 教法指导：可以从生活中的例子引出滑轮的相关概念，例如国旗杆上的小轮子、窗帘等，让学生自己去总结它们的共同点；‎ 思考：‎ ‎1、每周学校升国旗时，五星红旗是向什么方向运动的？（向上）‎ ‎2、旗手施加给五星红旗的力向什么方向？（向下）‎ ‎3、为什么力的方向与运动方向相反红旗还可以顺利升起呢？奥妙在哪？‎ 旗杆的顶部安装了一种简单的机械--滑轮 一、 滑轮 ‎1、滑轮有两种： 和 轮。使用时滑轮轴的位置 的叫做定滑轮（如下左图），使用时滑轮轴的位置跟被拉动的物体 的叫做动滑轮（如下右图）。（定滑轮；动滑轮；不变；一起运动）‎ ‎ ‎ ‎2、请举出生活和生产中应用滑轮的实例，并指出分别是哪一种滑轮。（了解）‎ 二、 定滑轮的使用特点 ‎1、下图（b）是图（a）定滑轮的杠杆变形示意图，由图可知，定滑轮的支点是定滑轮的轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，故定滑轮实质上相当于一个      杠杆，所以在不计摩擦的情况下，由杠杆平衡条件： 可得，拉力F和物体重力G的关系是：                 ，即使用定滑轮不能省力，但可以 ，达到操作方便的目的。请依照图（b）画出（c）中的两个力臂。（等臂；F=G；改变力的方向）‎ ‎2、定滑轮的实质：定滑轮是一个等臂杠杆。‎ ‎3、定滑轮的特点：使用定滑轮可以改变力的作用方向，但不省力，也不省距离。‎ 二、动滑轮的使用特点 ‎ 1、下图（b）是图（a）动滑轮的杠杆变形示意图，由图可知，动滑轮的支点在固定绳子与动滑轮的接触处，随着动滑轮位置的改变，支点的位置也发生了改变，动力臂是滑轮的直径，阻力臂等于滑轮的半径，故动滑轮实质上相当于一个 杠杆，所以在不计摩擦和滑轮重的情况下，由杠杆平衡条件： 可得，拉力F和物重G的关系是： 。即使用动滑轮可以 。（动力臂是阻力臂两倍的杠杆；F=1/2G；省力）‎ ‎ 2、动滑轮的实质：动滑轮是一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆。‎ ‎ 3、动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变力的作用方向，费距离。‎ ‎ 4、思考一：请画出左下图中三个拉力F1、F2、F3的力臂，并解释为什么用动滑轮斜着拉动重物时，拉力的大小会变大？ （阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力变大）‎ 因此，要使动滑轮能省一半力，拉力的方向必须是 （两侧绳子必须平行）‎ ‎ ‎ ‎ 5、思考二：由动滑轮的实质可知，拉力等于物重的二分之一。观察右上图甲、乙、丙可发现，拉力却大于物重的二分之一，请分析其中的原因。（由于滑轮摩擦力和滑轮本身自重的影响）‎ 一、 定滑轮的使用 教学指导：注意对定滑轮的判断以及基本使用特点的理解。‎ 例1 学校国旗的旗杆下有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，对该滑轮的说法，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，可改变力的方向 ‎ D. 这是一个定滑轮，可改变力的方向 ‎【解析】：国旗旗杆上的滑轮的轮轴不动，所以是定滑轮，且定滑轮的使用特点是只能改变力的方向不能改变力的大小，故选D ‎【答案】D 变式训练1 如图所示，通过定滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、 F3，则这三个力大小关系是（    ）‎ A. F1最大                    B. F2最大                    C. F3最大                    D. 一样大 ‎【答案】D 例2 如图是课本中的一幅科学漫画，如果漫画中的“胖子”、“瘦子”和被提升货物的重力分别为G1、G2、G3那么它们的关系正确的是（　　）‎ ‎ A．G1=G2=G3‎ ‎ B．G1＞G2=G3‎ ‎ C．G1＞G2＞G3‎ ‎ D．G1＞G3＞G2‎ ‎【解析】定滑轮特点：不能省力但可以改变力的方向，给人们带来方便．动滑轮：省一半力，但不能改变力的方向，‎ 由图可知，图中滑轮是定滑轮，因为不能省力，绳子自由端的拉力与物体重力相等．“胖子”能把货物拉上去，说明G1＞G3；货物能把“瘦子”拉上去，说明G3＞G2；所以G1、G2、G3的关系是G1＞G3＞G2．故选D．‎ ‎【答案】 D 变式训练1 小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量为70千克，可以举起60千克的杠铃．他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来．比赛结果应是（　　）‎ ‎ A．小李把小胖拉起 ‎ B．小胖把小李拉起 ‎ C．两个都拉不起 ‎ D．两个都拉起 ‎【答案】B 二、动滑轮的使用 教法指导：在理解动滑轮的基本使用特点之后，主要在动滑轮的力的关系距离的关系难度较大，需要在该部分进行适当的拓展，可以与上学期的运动学的速度综合起来。‎ 例3 如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子，则（　　）‎ A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一样大 ‎【解析】过支点做F1、F2、F3作用线的垂线段，即为力臂，然后比较力臂的大小，从而确定出力的大小；如图所示：从图中可得，L1＞F2＞F3，故动滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小关系是：F1＜F2＜F3．故选C．‎ ‎【答案】C 例4 如图，用一个动滑轮把重500 N的物体匀速提起2m时，不计摩擦和动滑轮重，人对绳子的拉力为_____N，绳子自由端移动 ______m，动滑轮的挂钩受到的拉力为 _______N.‎ ‎【解析】：动滑轮可以省一半的力，所以人对绳子的拉力为物体重力的一半，动滑轮可以剩一半的力但是费一倍的距离，所以物体提起2m，绳子自由端移动为4m，动滑轮的挂钩受到的拉力大小等于物体的重力。‎ ‎【答案】250；4；500。‎ 变式训练1 如右图，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。‎ 例5 在图中，物体A的重力为G，在拉力F的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到的摩擦力为f，则人对绳的拉力F的大小等于（　）‎ ‎　A．0.5G　　　　B．2G　　　　　C．0.5f　　　　　D．2f ‎【解析】：当在水平方向使用动滑轮时，拉力所要克服的一般是摩擦力，而不是物体的重力。绳子对A的拉力就等于A所受到的摩擦力，‎ ‎【答案】C 变式训练1 如图所示A物体重为20N，物体受到的水平面的摩擦力为A重的0.2倍，若不计动滑轮的重及动滑轮与绳子之间的摩擦，拉力F＝       N。‎ ‎【答案】2‎ 变式训练2 如图所示重为30N的A物体，在力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，此时弹簧测力计的读数为8N，则拉力F为    N，A物体受到的滑动摩擦力为     N。‎ ‎【答案】16；8‎ 三、定滑轮和动滑轮的综合 ‎ 教法指导：对定滑轮和动滑轮进行共同点和不同点的对比，特别是在力与距离的关系的区别上。‎ 例6 如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法．物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）‎ A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力 B．甲图中的拉力小于乙田中的拉力 C．甲图中的拉力大于乙图中的拉力 D．甲图中的拉力为乙图中拉力的两倍 ‎【解析】甲的拉力为500N，而乙的拉力为1/2（500N+10N）即255N。所以选C ‎【答案】C 变式训练1 如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（ ）‎ A．甲是动滑轮，使用时不能省力 B．乙是动滑轮，使用时可以省力 C．甲是定滑轮，使用时可以省力 D．乙是定滑轮，使用时不能省力 ‎【答案】B 四、 探究定滑轮、动滑轮使用特点的情景题 教法指导：对于实验部分的结论，可以让学生背诵记忆相关的常见结论，然后再对题目的分析过程和答题的规范性进行归纳。‎ ‎ 图7‎ ‎（a） （b） （c）‎ 例7 小亮同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起相同的钩码，研究过程如图7所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，根据要求填写相关内容。‎ ‎①由图7的研究过程可知：小亮正在研究使用定滑轮时， 与 的关系。‎ ‎②由图7的研究过程可归纳得出的初步结论： 。‎ ‎【解析】从图中可看出，a、b、c三种情况，每次拉力的方向都不相同．可见小亮在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数变化情况．所以小亮是在探究所用拉力的大小与拉力方向的关系．困为定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不能省力，所以虽然拉力方向变了，但力的大小不会改变．故答案为：①所用拉力的大小、拉力方向．②使用定滑轮匀速提起同一物体，沿各个方向的拉力大小都相等。‎ ‎【答案】 拉力的大小； 拉力的方向。 使用定滑轮匀速提起同一物体，沿各个方向的拉力大小都相等。‎ 变式训练1 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15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。已知动滑轮的重为0.2牛。‎ ‎（1）比较（a）、（b）两图可知：_________________________________________________；‎ ‎（2）比较（b）、（c）、（d）三图可知：_____________________________________________‎ 图15‎ ‎ （a） (b) (c) (d)‎ ‎ F1=2牛 F2=1.1牛 F3=1.5牛 F4=2牛 ‎【答案】使用动滑轮提升重物时，可以省一半的力，但不能改变用力方向；‎ 使用动滑轮匀速提升相同重物时，拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大。‎ ‎（时间30分钟，满分100分，附加题20分）‎ ‎【A组】‎ ‎1、使用__________滑轮不省力，但可以改变力的方向，使用__________滑轮能省一半力。‎ ‎2、定滑轮实质上是一个__________杠杆，动滑轮实质上是一个_________杠杆。‎ ‎3、如右图所示，木块在桌面上匀速滑动，拉力F为2牛，木块所受摩擦力为 牛。‎ ‎4、如图所示，当弹簧测力计A的读数为5N时，弹簧测力计B的读数是       N，滑轮和重物的总重为       N。‎ ‎5、如图所示，物体A重为20N，滑轮重为1N，绳子重不计，弹簧测力计的示数为25N，则物体B的重为       N。‎ ‎6、如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，比较它们的大小应是（    ）‎ A. F1＞F2＞F3                     B. F1＜F2＜F3                     C. F2＞F1＞F3             D. F2＜F1＜F3‎ 7、 如图所示甲、乙两个装置，已知A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）。要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为（ ） 　　A．40牛，20牛 　　B．20牛，40牛 　　C．40牛，40牛　　 D．20牛，20牛　‎ ‎8、某同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表, 分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是（ ）‎ A. 与同学分析可能原因 B. 实验失败，停止实验 C. 改进实验条件，重新实验 D. 查阅资料，了解结论的适用条件 ‎9、某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如下图所示，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：________________________________________________。‎ ‎ ‎ ‎10、如图所示，物体重180N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体匀速上升了2米，求：‎ ‎（1）不计动滑轮重，求拉力F；‎ ‎（2）若动滑轮重20N，求拉力F ‎（3）绳自由端（F处）上升的距离 ‎【答案】 ‎ ‎ 1、定；动； ‎ ‎ 2、等臂；省力； ‎ ‎3、4； ‎ ‎4、5；10‎ ‎ 5、12； ‎ ‎ 6、D ‎ ‎7、A ‎ ‎8、B ‎ 9、（1）使用动滑轮提起重物可以省力，但是不能改变用力方向；‎ ‎ （2）使用动滑轮提起重物时，绳子自由端移动的距离是重物移动距离的两倍。‎ ‎ 10、（1）90N（2）100N（3）4米 ‎ 【B组】‎ ‎1、如图所示的滑轮匀速提升重物，那么（ ）‎ A．F1方向的拉力最小 B．F2方向的拉力最小 C．F3方向的拉力最小 D．三个方向的拉力都一样大 ‎2、如图所示的甲、乙两个装置中各使用了一个滑轮。其中甲图中的滑轮是_____滑轮，乙图中的滑轮是_____滑轮。‎ ‎3、下列各图中利用了动滑轮的是（ ）‎ ‎4、如图所示的机械中省力的是（　　）‎ A．镊子 B．天平 ‎ ‎ C．定滑轮 D．开瓶器 ‎5、如图所示的装置中，甲物重5 N，乙物重3 N。甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重。则甲受到的合力和弹簧测力计的示数分别是（ ）‎ A．0 N，3 N B．0 N，5 N C．2 N，5 N D．2 N，3 N ‎6、如图所示，动滑轮重2 N，弹簧秤的示数为10N，则拉力F和物体的重为（ ）‎ A．20N，18N B．10N，18N C．18N，10N D．20N,20N ‎7、如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3，则它们的大小关系正确的是（ ）‎ A．F3＜F1＜F2 B．F1＜F2＜F3 C．F2＜F1＜F3 D．F3＜F2＜F1‎ ‎8、如图14所示，物体A以2厘米/秒的速度在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F= 牛，物体A受到的摩擦力f = 牛，2秒内绳子自由端移动的距离为 厘米。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦）‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎9、如图所示，钩码总重1N，滑块A在钩码的作用下恰能沿水平面匀速滑动，那么滑块A受到的摩擦力是 ( )‎ A．3 N B．2 N C．1 N D．0.5 N ‎10、某同学选用相同的实验器材，用实验研究某个物理问题。实验过程以及可以得到的实验数据如图所示（他每次都是匀速提起钩码）。根据图中得到的信息，你认为该同学在研究___________________________这一物理问题。‎ 比较图中（a）、（b）两图可得出的初步结论是：____________________________________________________。‎ 比较图中（b）、（c）图可得出的初步结论是：____________________________________________________。‎ ‎(a)‎ ‎(b)‎ ‎(c)‎ ‎ ‎ ‎11、如图，利用定滑轮、动滑轮匀速向上提升重物。已知物体重都是60N，则：（1）不计动滑轮重及绳子与滑轮的摩擦，拉力F甲、F乙分别是多少？（2）如果物体被提升了2m，则绳子自由端移动的距离S甲、S乙别是多少？‎ ‎【答案】‎ 1、 D 2、 动；定 3、 D 4、 D 5、 A 6、 B 7、 C 8、 ‎3；6；8‎ 9、 B ‎10、（1）定滑轮的使用特点；‎ ‎ （2）使用定滑轮提起重物时，不能省力，但可以改变用力方向；‎ ‎ （3）使用定滑轮匀速提起相同钩码时，向各个方向的力都相等。‎ 11、 ‎（1） 60 N ；30N （2） 2m；4m ‎1、定滑轮的使用特点： ‎ ‎2、动滑轮的使用特点： ‎ ‎（时间30分钟）‎ ‎【巩固练习】‎ ‎1、如图所示，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提升，如不计摩檫和滑轮重，则重力G甲 G乙（“＜”、“=”、“＞”＝）。‎ ‎2、 如图所示，物体 A 和 B 所受重力都为120牛，滑轮重力不计。当分别用力匀速提升物体A和B时，FA为_______牛， FB为__________牛。若物体提高的高度都为1m，则FA提高的高度为________，FB提高的高度为__________。‎ ‎3、右图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是( )‎ A．甲是动滑轮，使用时不能省力 B．乙是动滑轮，使用时可以省力 C．甲是定滑轮，使用时可以省力 D．乙是定滑轮，使用时不能省力 ‎4.一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图7所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。如果汽车的重力为10000N,汽车所受阻力为800N，则甲图中人拉动汽车的拉力至少为___________，乙图中人拉动汽车的拉力至少为_____________，其中比较省力的是________。（绳与滑轮间的摩擦不计）‎ 甲 乙 ‎5、工厂为了搬运一个笨重的机器进车间，某工人设计了如图所示的四种方案（机器下方的小圆 表示并排放置的圆形钢管的截面）。其中最省力的方案是（ ）‎ ‎6、如图所示是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）。使用时:‎ ‎（1）瘦子固定不动，胖子用力拉绳使匀速上升。‎ ‎（2）胖子固定不动，瘦子用力拉绳使匀速上升。‎ 下列说法中正确的是 （ ）‎ A． ＜ B． ＞ ‎ C． = 2 D． 以上说法都不对 ‎ ‎7、如图所示，利用定滑轮，动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=50牛顿。则：‎ ‎　(1)不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时，提升的物重分别是：G甲=______牛；G乙=_______牛。‎ ‎　(2)动滑轮重3牛，不计绳与滑轮之间摩擦，提升的物重分别是：G甲=______牛；G乙=______牛。‎ ‎　(3)当物体被提升2米时。绳子自由端移动的距离分别是：S甲=______米；S乙=______米。‎ ‎(4)如果物体被提升的速度都是0.2米／秒时，绳子自由端移动的速度分别是：V甲=_____米／秒；V乙=______米／秒。‎ ‎8、如图所示，重为50N的物体在力F的作用下，以2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，若物体与水平地面之间的摩擦力f为20N，不绳的摩擦 求：（1）拉力F ‎（2）绳自由端移动的速度 ‎【答案】‎ ‎1、<‎ ‎2、20；120；2m；1m ‎3、B ‎4、800N；400N；乙 ‎5、C ‎6、B ‎7、（1）50 100 ‎ ‎ （2）50 97‎ ‎ （3）2 4‎ ‎ （4）0.2 0.4‎ ‎8、 （1） 10N （2）4m/s