粵滬版八年級(jí)下冊(cè)第六章 力和機(jī)械6 探究滑輪的作用優(yōu)秀學(xué)案設(shè)計(jì)

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目標(biāo)導(dǎo)航
知識(shí)精講
知識(shí)點(diǎn)01 滑輪的分類(lèi)
1．定滑輪：使用滑輪時(shí)，軸的位置固定不動(dòng)的滑輪稱(chēng)為定滑輪．
2．動(dòng)滑輪：軸的位置與重物一起移動(dòng)的滑輪稱(chēng)為動(dòng)滑輪．
【即學(xué)即練1】如圖6－6－1所示，下列滑輪分別是什么滑輪？
【答案】定滑輪；定滑輪；定滑輪；動(dòng)滑輪．
知識(shí)點(diǎn)02 定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
1．定滑輪：定滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿，使用它不省力，但可以改變拉力的方向．
2．動(dòng)滑輪：動(dòng)滑輪是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力桿桿，使用動(dòng)滑輪時(shí)能省一半的力，但是不能改變拉力的方向．
【即學(xué)即練1】小明利用如圖6－6－2所示的簡(jiǎn)單機(jī)械移動(dòng)物體A時(shí)，當(dāng)沿不同方向分別用F1、F2、F3的力，以不同速度勻速拉動(dòng)物體時(shí)，忽略繩子與滑輪的摩擦，關(guān)于三個(gè)力的大小，下列說(shuō)法正確的是（ ）
F1最小 B．F2最小 C．F3最小 D．一樣大
【答案】由圖可知，圖中滑輪是定滑輪，定滑輪不能省力，因?yàn)槲矬wA勻速運(yùn)動(dòng)，所以F1、F2、F3都與物體A受到地面的摩擦力相等，所以三種拉法所用拉力一樣大，故A、B、C錯(cuò)誤；D正確．
知識(shí)點(diǎn)03 滑輪組
1、根據(jù)你所掌握的滑輪知識(shí)，完成下列表格：
【即學(xué)即練1】如圖所示的各種情況中，用同樣大小的力F將重物勻速提升，若不計(jì)摩擦及繩與滑輪的重力，物重最大的是（ ）
【答案】【解析】在A中，拉力是物體重力的一半，即F＝ eq \f(G物,2) ，所以G物＝2F；在B中，拉力等于物體重力，G物＝F；在C中，拉力等于物體重力的 eq \f(1,3) ，即F＝ eq \f(G物,3) ，所以G物＝3F；在D中，拉力是物體重力的一半，即F＝ eq \f(G物,2) ，所以G物＝2F.所以物體重力最大的是C.
答案：C.
知識(shí)點(diǎn)04 滑輪組的組裝
1、組裝滑輪組的方法：首先根據(jù)公式n＝ eq \f(G物＋G動(dòng),F) 求出繩子的股數(shù)，然后根據(jù)“奇動(dòng)偶定”的原則，結(jié)合題目的具體要求組裝滑輪．
2、如圖6－6－17，寫(xiě)出加在繩子末端的力F與滑輪所提重物的重力G之間的關(guān)系及繩子末端移動(dòng)的距離s和重物提升的高度h之間的關(guān)系．（不計(jì)摩擦及繩與滑輪的重力）
【答案】
【即學(xué)即練4】如圖所示，人站在地面上通過(guò)滑輪組向下用力提升重物，請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)組裝滑輪組．

【解析】如上圖
分層提分
【基礎(chǔ)訓(xùn)練】
1．如圖，在不計(jì)摩擦的情況下，要將物體勻速提升，則F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3的大小關(guān)系是（ ）
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．三個(gè)方向的拉力都一樣大
【解答】解：由圖可知，此裝置為定滑輪，在不計(jì)摩擦的情況下，使用定滑輪可以改變力的方向但不能改變力的大小，則F1＝F2＝F3＝G。
2．某工廠要提升一個(gè)笨重的零件，一位工人設(shè)計(jì)了圖示的四種方案，不計(jì)機(jī)械重力、不計(jì)繩重和摩擦，其中最省力的是（ ）

B．C． D．
【解答】解：不計(jì)機(jī)械重力、不計(jì)繩重和摩擦：
A、用繩子直接拉物體，繩子拉力等于物體重力，F(xiàn)＝G物；
B、動(dòng)滑輪上有兩根繩子承擔(dān)物體的重力，n＝2，F(xiàn)＝G物；
C、定滑輪不能省力，繩子拉力等于物體重力，F(xiàn)＝G物；
D、動(dòng)滑輪上有兩根繩子承擔(dān)物體的重力，n＝3，F(xiàn)＝G物；
故D中拉力最小，最為省力。
3．用如圖所示的滑輪將重5N的物體勻速提升10cm，如果動(dòng)滑輪的重為1N，說(shuō)法正確的是（ ）
A．拉力F一定為3N
B．繩子向上移動(dòng)的距離為20cm
C．拉力F一定為6N
D．繩子向上移動(dòng)的距離為10cm
【解答】解：圖中動(dòng)滑輪一共有兩根繩子承擔(dān)物重，n＝2：F＝＝＝3N，但題干中并未說(shuō)明忽略繩子的重力和摩擦，所以拉力應(yīng)大于3N，但也不一定等于6N，故AC錯(cuò)誤；繩子自由段移動(dòng)的距離s＝nh＝2×0.1m＝0.2m＝20cm，故B正確，D錯(cuò)誤。
4．人站在地面上用滑輪組將放在水平地面上的重物G提起，在圖中畫(huà)出滑輪組的繞法。
【解答】
5．利用如圖所示的動(dòng)滑輪（重0.5N）提升鉤碼時(shí)，不能證明使用動(dòng)滑輪能省力的操作是（ ）
A．豎直勻速提升0.5N的鉤碼
B．豎直勻速提升1.0N的鉤碼
C．豎直勻速提升1.5N的鉤碼
D．豎直勻速提升2.0N的鉤碼
【解答】解：使用如圖所示動(dòng)滑輪提升鉤碼時(shí)，若不計(jì)繩重及摩擦，繩端拉力為：F＝（G+G動(dòng)）；
當(dāng)鉤碼重力G≤G動(dòng)時(shí)，F(xiàn)≥G，即當(dāng)動(dòng)滑輪重力大于或等于物體的重力時(shí)，不能證明使用動(dòng)滑輪能省力；
因?yàn)閯?dòng)滑輪重0.5N，所以提升鉤碼重力小于或等于0.5N時(shí)不能證明；
6．若用滑輪組提升物體，且提升的物體重力大于動(dòng)滑輪重力。則關(guān)于滑輪組的敘述，較全面的是（ ）
A．一定省力，又能改變力的方向
B．一定省力，但不能改變力的方向
C．不一定省力，但一定能改變力的方向
D．一定省力，是否改變力的方向要具體分析
【解答】解：
A、如右圖所示，滑輪組有三段繩子，力的方向向上，因此可以省力但不能改變力的方向。故A不符合題意。
B、如左圖所示，滑輪組有兩段繩子，力的方向向下，因此可以省力，同時(shí)能改變力的方向。故B不符合題意。
C、左圖滑輪組能省力、能改變力的方向；右圖滑輪組能省力，不能改變力的方向。故C不符合題意。
D、因?yàn)樘嵘奈矬w重力大于動(dòng)滑輪重力，則使用滑輪組一定省力，是否改變力的方向要具體分析，故D符合題意。
7．如圖所示的滑輪組提升100N的重物，兩個(gè)相同的滑輪的重力均為20N，不計(jì)繩重和輪與軸的摩擦，則下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．自由端拉力F為40N
B．若物體上移0.5m，則自由端移動(dòng)1m
C．頂部與定滑輪相連的繩子拉力為140N
D．若自由端拉繩子的速度為0.2m/s，物體移動(dòng)的速度為0.4m/s
【解答】解：A、由圖可知，繩子的有效段數(shù)n＝2，因?yàn)榭紤]動(dòng)滑輪的重，而不考慮摩擦力，自由端拉力 F＝（G動(dòng)+G物）＝×（100N+20N）＝60N，故A錯(cuò)誤；
B、動(dòng)滑輪上n＝2，則繩子自由端移動(dòng)的距離為：s＝nh＝2×0.5m＝1m，故B正確；
C、對(duì)于定滑輪，其頂部與定滑輪相連的繩子拉力與定滑輪下端三段繩子的拉力及定滑輪自身重力平衡，所以頂部繩子拉力為F′＝3F+G定＝3×60N+20N＝200N，故C錯(cuò)誤；
D、繩子自由端移動(dòng)的速度與物體移動(dòng)速度的關(guān)系為：v繩＝nv物，若自由端拉繩子的速度為0.2m/s，則物體上升速度為：v物＝v繩＝＝0.1m/s，故D錯(cuò)誤。
8．如圖所示，G＝100N，G動(dòng)＝10N，用力F將重物G以0.1m/s的速度勻速提升，則所需拉力F及力F拉繩的速度v分別為（不計(jì)摩擦）（ ）
A．50N，0.2m/s B．5.5N，0.2 m/s
C．200N，0.05 m/s D．210N，0.05 m/s
【解答】解：圖中動(dòng)滑輪一共有兩根繩子承擔(dān)重力，n＝2，拉力F＝nG+G動(dòng)＝2×100N+10N＝210N；繩子自由端移動(dòng)的速度與拉力移動(dòng)速度的關(guān)系為：vG＝nvF，得vF＝vG＝×0.1m/s＝0.05m/s，D選項(xiàng)符合題意。
9．用如圖所示的滑輪組，將重為5N的物體A勻速提升，已知?jiǎng)踊喼貫?N，不計(jì)繩重和摩擦，則作用在繩端豎直向下的拉力F的大小為（ ）
A．6NB．2N
C．3.5ND．3N
【解答】解：由圖知，n＝2，不計(jì)繩重和摩擦，拉力：
F＝（G+G動(dòng)）＝×（5N+1N）＝3N。
分層提分
【能力提高】
1．如圖所示，將重為G的物體A掛在滑輪組下，若要使物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)（不計(jì)繩重、滑輪重和摩擦），則虛線(xiàn)框內(nèi)懸掛的物體重為（ ）
A．0.5GB．G
C．2GD．3G
【解答】解：
由圖知，n＝2，不計(jì)繩重、滑輪重和摩擦，則繩子自由端的拉力F＝G物，
而A物體靜止，由二力平衡條件可得F＝G，
所以虛線(xiàn)框內(nèi)懸掛的物體重：G物＝2G，故ABD錯(cuò)誤、C正確。
2．在探究使用滑輪組時(shí)拉力與物重的關(guān)系活動(dòng)中，瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作一標(biāo)記A，如圖甲所示。然后用大小為F的拉力勻速豎直向上提升總重為G的鉤碼，當(dāng)鉤碼上升的高度為H時(shí)，瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作另一標(biāo)記B，并測(cè)得AB兩點(diǎn)間的距離為2H，如圖乙所示。則以下物理量正確的是（ ）
A．拉力F＝G B．拉力F＝G
C．繩自由端移動(dòng)距離為2H D．繩自由端移動(dòng)距離為3H
【解答】解：CD、由圖可知，物體的重由三段繩子承擔(dān)，鉤碼升高H，則繩子自由端移動(dòng)的距離為：s＝3H，故C錯(cuò)誤，D正確；
AB、若不計(jì)摩擦和繩重，則繩端的拉力F＝（G+G輪），故AB錯(cuò)誤。
3．如圖所示為我國(guó)第一部物理學(xué)著作《遠(yuǎn)西奇器圖說(shuō)》所記載的一機(jī)械裝置，書(shū)中對(duì)小球A、B的質(zhì)量大小關(guān)系作出了正確的推測(cè)。若小球A的質(zhì)量為10克，不考慮摩擦和繩重，則兩小球勻速移動(dòng)時(shí)，小球B的質(zhì)量可能為（ ）
A．14克B．12克C．10克D．8克
【解答】解：不考慮摩擦和繩重，定滑輪即不省力又不省距離，則繩子對(duì)A的拉力等于B的重力，當(dāng)B下降時(shí)，B下降的高度hB等于A沿斜面上升的距離LA大于A豎直上升的高度hA，根據(jù)功的原理可知，重力對(duì)B做的功等于繩子的拉力對(duì)A做的功，也等于克服A的重力做的功，即mAghA＝mBghB，因?yàn)閔A＜hB，所以mA＞mB，因此B的質(zhì)量肯定小于10g。
4、如圖所示，物重為G的物體在不同簡(jiǎn)單機(jī)械中處于平衡狀態(tài)（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3、F4四個(gè)力中最小的是（ ）
A．F1B．F2C．F3D．F4
【解答】解：
不計(jì)機(jī)械自重和摩擦。
由第一個(gè)圖可知，L1＝L2，由杠桿平衡條件可得F1＝G；
由第二個(gè)圖可知，使用的滑輪組n＝3，F(xiàn)2＝G；
由第三個(gè)圖可知，使用動(dòng)滑輪，動(dòng)力作用在軸上，F(xiàn)3＝2G；
由第四個(gè)圖可知，使用的斜面＝sin30°＝，因?yàn)镕L＝Gh，所以F4＝G。
可見(jiàn)，F(xiàn)2＜F4＜F1＜F3。
故選：B。
5．如圖所示，甲、乙兩個(gè)滑輪組通過(guò)細(xì)繩懸掛在天花板上，用滑輪組勻速提升重為600N的物體時(shí)，懸掛甲、乙兩滑輪組的細(xì)繩所受的拉力分別為F甲、F乙，已知每個(gè)滑輪重30N，不計(jì)繩重及滑輪軸間的摩擦，則拉力F甲、F乙的大小分別為（ ）
A．F甲＝630N，F(xiàn)乙＝630NB．F甲＝660N，F(xiàn)乙＝660N
C．F甲＝900N，F(xiàn)乙＝975ND．F甲＝975N，F(xiàn)乙＝900N
【解答】解：觀察滑輪組可知，左圖承擔(dān)總重的繩子股數(shù)n1＝3，右圖承擔(dān)總重的繩子股數(shù)n2＝2，
不計(jì)繩重及滑輪軸間的摩擦，繩端的拉力為：
F1＝（G1+G動(dòng)）＝×（600N+30N）＝210N；
F2＝（G2+G動(dòng)）＝×（600N+30N）＝315N；
同一滑輪組每股繩子承擔(dān)的力是相同的，則懸掛甲、乙兩滑輪組的細(xì)繩所受的拉力分別為：
F甲＝4F1+2G定＝4×210N+2×30N＝900N；
F乙＝3F2+G定＝3×315N+30N＝975N；
故選：C。
6．如圖所示，物重為G的物體在不同簡(jiǎn)單機(jī)械中均處于平衡狀態(tài)（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的大小關(guān)系是（ ）
A．F3＜F1＜F2B．F2＜F1＜F3C．F1＜F3＜F2D．F2＜F3＜F1
【解答】解：由題知，不計(jì)機(jī)械自重和摩擦；
（1）第一幅圖中L1＝L2，為等臂杠桿，由杠桿平衡條件可得F1＝G；
（2）第二幅圖是滑輪組，承擔(dān)總重的繩子段數(shù)n＝3，則F2＝G；
（3）第三幅圖是動(dòng)滑輪，但動(dòng)力作用在軸上，費(fèi)一倍的力，則F3＝2G；
由此可知F2＜F1＜F3，故BC正確，AD錯(cuò)誤。
故選：B。
課程重點(diǎn)
1．知道什么是動(dòng)滑輪和定滑輪，了解它們的特點(diǎn)．
2．能根據(jù)杠桿的平衡條件對(duì)滑輪進(jìn)行理論分析．
3．知道使用滑輪組時(shí)拉力和物重的關(guān)系．
4．會(huì)組裝簡(jiǎn)單的滑輪組．