2.学校国旗的旗杆顶上有一个滑轮,升旗时往下拉动绳子,国旗就会上升。下列对这个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,可改变力的方向
D.这是一个定滑轮,可改变力的方向
1.滑轮在使用时,根据轴的位置是否移动,分为定滑轮和动滑轮两种。定滑轮实际上就是 杠杆,所以使用定滑轮不能 ,但可以改变 。动滑轮实际上就是 杠杆,所以使用动滑轮可以 ,但不能改变 。如果将定滑轮和动滑轮组合起来使用,就可以既省力又方便。
2. 使用滑轮组要注意几个问题
(1)区分“最方便”和“最省力”的含义。“方便”是指人站在地上用力向下拉绳子,既省力又方便;而“最省力”是指尽量多地增加动滑轮上相连的绳子的股数。
(2)滑轮组一般是省力的,省力的多少是由吊起(或承担)动滑轮的绳子股数决定的。
(3) 设拉力移动距离为s,拉力移动的速度为v,重物上升的高度为h,重物上升的速度为v物,则存在以下关系s=nh,v=nv物,n为动滑轮上绳子的股数。
(4)滑轮组绳子的绕法是各种各样的,其绕法也是本节的一个重点。由关系式F=G,当n为奇数时,绳子在动滑轮上打结开始绕;当n为偶数时,绳子在定滑轮上打结开始绕,也就是按“奇动偶定”的方法绕绳子。(如下图所示)
曲型范例
例1图中给出两组滑轮组(a)、(b),若它们分别提起同一重物,请画出其中最省力的一组滑轮组的绕绳方法.(不计滑轮重、绳重及摩擦)
精析:“省力”就是在动滑轮个数相同时,尽量采用绳子与动滑轮相连股数较多的方法;或在动滑轮个数不同时选用动滑轮多的一组,因此,应选用(b)组滑轮组。
全解:如图(c)所示
点评:本题考查了两个知识点,一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的;二是装配滑轮组。
例2.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)
精析:绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离s′的关系为s=n s′,绳子自由端移动的速度v也等于物体移动速度v′的n倍,即v=nv′。
全解:设n是动滑轮上绳子的股数,f为物体与水平平面之间的摩擦阻力。
本题中,n=2,由F=f得
f=nF=2×100N=200N
物体移动的速度v′===0.1m/s
2s内物体移动的距离
S′=v′t=0.1m/s×2s=0.2m.
点评:绳子自由端移动的距离、速度与物体移动的距离、速度是同学们容易混淆的问题,应特别注意。
活动与探究
设计一个升降装置
将重物从楼下搬到楼上是很辛苦的。有一个同学学习了滑轮的知识后,运用所学知识,利用滑轮设计了一个升降装置,在爸爸的帮助下把它安装在家里的阳台上,通过它把物体吊上楼来。如果让你来设计,你能画出示意图吗?试试看。
思考与练习
1.通过对定滑轮和动滑轮的杠杆变形分析,理解定滑轮不省力而动滑轮省一半力的结论。
如图(a)所示是一个定滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮静止不动,定滑轮的轴心为支点(支点不动),动力、阻力作用点分别在绳子与轮相切的圆周边缘。显然,动力臂、阻力臂都等于圆的半径,根据杠杆平衡条件,故F=G,即不省力。
如图(b)所示是一个动滑轮的杠杆变形示意图。假定在某一瞬间滑轮也静止不动。支点在一边绳子与轮相切的位置,支点上下移动,而动力作用点在绳子与轮相切的另一边,阻力的作用点在轴心。显然动力臂为阻力臂的两倍,故依据杠杆平衡条件F=1/2G,即省一半力。
7.通过了解简单机械的应用,初步认识科学技术对人类社会发展的作用
学习指导
6.了解轮轴的工作原理和斜面可以省力的原因
5.了解滑轮组的特点:既可以省力又可以改变力的方向。学会组装简单的滑轮组,体验设计制作的乐趣。
4.能识别生活和生产中常见的滑轮
3.经历实验探究过程,了解使用定滑轮和动滑轮的特点:定滑轮不省力,但能改变力的方向;动滑轮省力,但不能改变力的方向
2.理解滑轮的工作原理,会用这一原理对有关问题进行简单的计算
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