初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）滑轮及其应用教学ppt课件

这是一份初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）滑轮及其应用教学ppt课件，共61页。PPT课件主要包含了导入新课，学习目标，目录导航，定滑轮及其特点，2滑轮的分类，定滑轮，动滑轮及其特点，动滑轮，滑轮组，课堂总结等内容，欢迎下载使用。
第二节 滑轮及其应用
生产生活中，有不少大型机械能帮助人类完成繁重的工作。仔细观察，你会发现这些大型机械通常会用到一种简单机械——滑轮。起重机、电梯等也都用到滑轮。使用滑轮有什么好处呢？本节我们学习定滑轮、动滑轮及其应用。
（1）滑轮滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的轮子。
想一想：下面两个滑轮在使用上有什么不同呢?
国旗上升时，旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。
它的轴可以随被吊物体一起运动，当电动机转动并收绳子时，物体和滑轮就被提起，这种滑轮叫做动滑轮。
①定滑轮：使用滑轮时，轴固定不动的滑轮，叫做定滑轮。②动滑轮：使用滑轮时，如果滑轮的轴能随物体一起运动，这种滑轮叫做动滑轮。
（1）实验：探究定滑轮的特点
（1）使用定滑轮是否省力（或更费力）？（2）使用定滑轮是否省距离（或费距离）？（3）什么情况下使用定滑轮?
分别使同一物体在不使用定滑轮、使用定滑轮时匀速运动，记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。然后由数据分析得出结论。
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h物、拉力移动的距离s绳及拉力的方向。
③改变拉力的方向：分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、 F3的大小。把实验数据记入表格中。④改变钩码的重力，重复上述实验。
①拉力与重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。②定滑轮可以改变拉力的方向。③拉力（绳末端）移动距离与钩码上升的高度相等：s绳=h物。
使用定滑轮不省力；但可以改变力的方向。
可以改变力的方向是指：拉力的方向与物体运动方向相反（或不同）。
（2）从杠杆的角度研究定滑轮的特点
分析：定滑轮相当于如图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆AB组成。定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r，它实质上是一个能够连续转动的等臂杠杆，所以，F1=F2，即使用定滑轮不省力。
F1l1=F2l2l1=l2=r F1=F2
（3）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
分析：如图所示，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G，即使用定滑轮不省力。物体向上运动，用力的方向是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。
结论：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向.
演示实验——《探究定滑轮的特点》
②如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是　　　　　    。 ③旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮　　 　 　     的特点。
【例题1】研究定滑轮的特点:①在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是________和______ 。
①用如图甲所示装置研究定滑轮的特点，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力.②图乙是一个定滑轮，使用定滑轮不省力，所以F1=F2=F3.③定滑轮可以改变力的方向，能够方便我们升降国旗。
（1）实验：探究动滑轮的特点
（1）使用动滑轮是否省力（或更费力）？（2）使用动滑轮是否省距离（或费距离）？（3）什么情况下使用动滑轮?
分别使同一物体在不使用滑轮、使用动滑轮时匀速运动，记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。然后由数据分析得出结论。
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。②使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。③将测量结果填入表格。改变钩码的个数，重复上述实验过程。
①拉力与重力的关系：F＜G，即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的重力及摩擦力时，则拉力：F=G/2。②动滑轮不能改变拉力的方向。③拉力（绳末端）移动距离与钩码上升高度的关系：s绳=2h物。
使用动滑轮可以省力， 但不改变力的方向，且费距离。
拉力（绳末端）移动的距离s是物体上升高度h的2倍： s拉=2h物
（2）从杠杆的角度研究动滑轮的特点
分析：动滑轮相当于由图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆组成，定滑轮O点为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，它实质上可以看成是能够连续转动的动力臂是阻力臂2倍的杠杆。所以在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。
（3）用平衡力的知识研究动滑轮的特点
演示实验——《探究动滑轮的特点》
不省力，能改变力的方向
动力臂是阻力臂二倍的杠杆
能省力，不能改变力的方向
2. 定滑轮和动滑轮的区别
【例题2】如图，甲、乙两人将同一物体拉到相同高度，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　）A．甲、乙两人用力一样大B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离C．乙用力比甲小D．甲乙使绳索移动的距离相等
AC．甲是定滑轮，乙是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则甲的拉力等于物体重力，乙的拉力等于物体重力的1/2，所以乙用力比甲小，故A错误，C正确；BD．将同一物体拉到相同高度，甲使绳索移动距离等于物体上升的高度，乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍，所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离，故BD错误。故选C。
【例题3】如图所示，用一个动滑轮把重500N的物体匀速提升2m。若不计摩擦、绳重和动滑轮重，人对绳子的拉力为______N，绳子自由端移动的距离是_____m。
（1）滑轮组把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。想一想：我们知道，定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？滑轮组能否既省力，又能改变力的方向？
（2）两种简单的滑轮组想一想：由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，有几种组合？
想一想：如图甲、乙所示的两个滑轮组，这两个滑轮组有什么不同？
①绳端的固定点不同：甲固定在定滑轮的轴上，乙固定在动滑轮的轴上。②拉力的方向不同：甲通过定滑轮向下，乙通过动滑轮向上。
2. 滑轮组的特点
想一想：用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F各是多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
（1）理论分析甲滑轮组的特点
（2）理论分析乙滑轮组的特点
大量实验表明：用滑轮组提起重物时，若忽略滑轮重、绳重和摩擦，则动滑轮上有几段绳子承担物体的重力，提起物体所用的力就是物体重力大小的几分之一.
（3）总结：滑轮组的特点
【例题4】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　）
是周边有槽，能绕着中心轴转动的轮子。①定义：使用时，轴固定，不随物体一起移动的滑轮。②实质：是等臂杠杆。③特点：可以改变用力的方向，但不能省力，物体和绳子提拉端移动的距离相等。①定义：使用时，轴随物体一起移动的滑轮。②实质：是动力臂是阻力臂2倍的杠杆。③特点：若忽略动滑轮自重和摩擦，且滑轮两侧绳子都沿竖直方向，则可以省一半力，绳子提拉端移动的距离是物体移动距离的 2 倍，但不能改变用力的方向。
1．如图所示，沿三个不同的方向拉绳使物体匀速上升，所用的力分别是 F1、F2、F3，不计滑轮重和转轴摩擦，则（ ）A. F1 最大 B. F2 最大C. F3 最大 D. 三个力一样大
滑轮根据在使用过程中轴心的位置是否发生改变分为定滑轮和动滑轮，所以该滑轮为定滑轮。定滑轮实质是一个等臂杠杆，在使用过程中既不省力，也不省距离，但能改变力的方向。故本题正确选项是D．
2. 物体所受重力为 300N，若用一个定滑轮将它匀速拉起，需用多大的力？若只用绳将它竖直向上匀速提起，又要用多大的力？（不计滑轮重、绳重和转轴摩擦）
定滑轮实质是一个等臂杠杆，在使用过程中既不省力，也不省距离，但能改变力的方向；物体所受重力为 300 N，若用一个定滑轮将它匀速拉起，需用的力为 300N。若只用绳将它竖直向上匀速提起，则拉力与物体的重力是一对平衡力，大小相等，故用力为300N。
3. 两个轻质滑轮用如图所示的方式组合，用力F拉动绳端时，物体会向_____（选填“左”或“右”）移动。其中 A 是_____滑轮，B是_____滑轮。
和物体连接的滑轮A，工作时，轴与物体一起移动，是动滑轮，而滑轮B的轴是固定的，故其为定滑轮；结合滑轮A、B的连接方式，可知在用力拉绳端时，物体会向左移动。
4. 用图所示的动滑轮沿竖直方向匀速提起重为 200 N 的水桶，绳子B 承受的拉力为_____N。若不计绳重和摩擦，此时所用滑轮的重力为20 N，那么人拉绳子 A 的动力为_______N。
先对水桶进行受力分析，可知水桶受到重力和绳子B的拉力，匀速提升水桶时，绳子B对水桶的拉力与水桶的重力是一对平衡力，大小相等，所以绳子B承受的拉力大小为200N。使用动滑轮时，若不计绳重及摩擦，则绳子A端的动力为F=（G轮+G物）/2=（20N+200N）/2=110N。
5. 查阅资料，了解我国古代杠杆的应用，如石磨、碓等机械，写一篇弘扬中华优秀传统文化的调查报告。
水磨在我国农耕文明的历史长河中，“水磨”是劳动人民成功运用自然力量的代表，是劳动人民智慧的结晶。《秦边纪略》中记载：清朝初年时西宁及周边地区只要有小河处，便可以见到“水磨"的身影。为了控制水量大小，人们在建有“水磨"的河道边开渠引水，使水形成落差，然后在渠的下方跨渠建成磨坊。“水磨”以渠水为动力带动木轮引擎运转，木轮引擎再带动石磨转动。
如图为一种具有典型结构的“水磨”，它主要由上、下扇磨盘和木质转轴、水轮盘和支架构成，磨盘用坚硬的石块制作，上、下扇磨盘上刻有相反的螺旋纹，上扇磨盘用结实的绳子悬吊于支架上，下扇磨盘和水轮盘固定在同一个转轴的两端。
流水作用在水轮盘上使水轮盘转动，水轮盘通过转轴带动下扇磨盘转动。调整悬挂上扇磨盘绳子的松紧，使上、下扇磨盘间留有适当的空隙，在上扇磨盘的上方悬有存放原粮的吊斗，当原粮随着上扇磨盘的进口进入两扇磨盘间的空隙时，由于下扇磨盘的转动，原粮就被粉碎成较细的颗粒。如果两扇磨盘之间的存粮过多，粉碎后的粮食颗粒就较大，如果两扇磨盘之间的存粮过少，就可能损坏磨盘。所以控制好两扇磨盘间的空隙大小和原粮进入空隙的流量需要非常丰富的经验。
6.* 如图所示，用滑轮组匀速提起重物。若物体重力为500N，需用多大的拉力？（不计滑轮重、绳重和转轴摩擦）
由图知道，该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，有2段绳子承担总重；不计绳、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力为 答：若物重500N，需用250N的拉力。
1．我国古代水磨、水碓等是怎样实现能量转化的？
答：水磨是通过流水推动水轮，然后带动齿轮，最后让水磨转动。这说明水的动能转化成了磨的动能，另一部分因为摩擦变成内能。
对于水碓，水流带动水轮，水轮通过机械结构把碓头举起，这样水的动能转为碓的重力势能，下落时又转为动能来舂米。
2．使用动滑轮一定省力吗?（1）当动滑轮的重力小于被提物体的重力时，使用动滑轮可以省力。具体推导：F=（G轮+G物）/2​若F