八年级物理简单机械第二节滑轮、滑轮组最全笔记
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滑轮
知识点一、定滑轮和动滑轮
1、定滑轮和动滑轮
1)滑轮:滑轮是个周边有槽,能绕轴转动的小轮。
2)使用滑轮时,滑轮的轴固定不动,这种滑轮叫做定滑轮。
3)滑轮的轴随被吊物体一起运动,这种滑轮叫做动滑轮。
4)滑轮的实质:滑轮是一种变形的杠杆,滑轮可以连续旋转,因此可
以看做连续旋转的杠杆。
2、定滑轮和动滑轮的特点
设计实验与制定计划:分别使用同一物体在不使用滑轮、使用定滑轮、使用动滑轮时匀速运动,记录整个过程需要用力的大小,物体移动的距离及动力移动的距离,动力的方向,然后由数据分析得出结论。
实验器材:钩码两个,滑轮两个,弹簧测力计一个等。
实验过程:
①按图甲所示测出钩码的重力G。
①按图乙所示安装定滑轮,让钩码匀速上升的高度h=10cm,记录弹簧
测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s。
①按图丙所示安装动滑轮,让钩码匀速上升的高度h=10cm,记录弹簧
测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s。
①换用数量不同的钩码,重复上面的步骤。
使用简单机械情况拉力大小F/N钩码提升10cm时绳端移动的距离s/cm拉力方向
不使用简单机械24610上
使用定滑轮24610下
使用动滑轮12320上
交流论证:
①对比用甲、乙两图所做实验记录的数据可知:使用定滑轮时,拉力F与钩码重力G相等,绳端移动的距离s与钩码升高的高度h相同。(忽略绳子与滑轮间的摩擦力和滑轮与轴间的摩擦力,绳子的重力)
①对比用甲、丙两图所作实验记录的数据可知:使用动滑轮时,拉力F=1/2G,绳端移动的距离s=2h。(忽略动滑轮与绳的重力和摩擦力)
实验结论:
①使用定滑轮不省力,也不省距离,但可以改变力的方向。
①使用动滑轮可以省力,但不改变力的方向,而且费距离。
注意事项:①弹簧测力计要匀速拉动。①动力的方向与并排的绳子平行。①选用质量较小的动滑轮。
①保证滑轮轴间摩擦较小。
3、定滑轮和动滑轮的实质
①定滑轮可以看成一个变形的杠杆,滑轮的轴相当于支点,
动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,即l1=l2,根据杠杆的平衡条
件Fl1=Gl2可知:F=G,即使用定滑轮不省力。可见定滑轮的实质
是一个等臂杠杆。
由于等臂杠杆不省力也不省距离,所以使用定滑轮时,物体上升的高度h和绳子自由端下降的距离s相等。
①动滑轮也可以看成一个变形的杠杆,支点O在滑轮的边缘上,动力臂l1为滑轮所在圆的直径,阻力臂l2为圆的半径,因此动力臂l1为阻力臂l2的两倍,故动力F1是阻力F2的二分之一,即使用
动滑轮能够省一半力,可见,动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
使用动滑轮能省一半力,则需要费一倍的距离,即被提升的物体每上升h ,绳的自由端移动的距离s=2h
4
种类
图示
表达式
定滑轮
F=G
F=f
,f 为物体A 所受的摩擦力
动滑轮
知识拓展:
(1)使用定滑轮时,拉力F 不沿竖直方向而改为其他方向时的拉力大小的分析,改变拉力F 得方向,右图中杠杆的示意图可以得出L 1=L 2=r ,由杠杆平衡条件知,F 1=F 2=G ,因此低于定滑轮来说,施加在绳端的力无论朝哪个方向,定滑轮都是一个等臂杠杆,在绳重和摩擦可以忽略不计的情况下,所用的拉力都等于物体的重力。
(2)使用动滑轮时,拉力F 不沿竖直方向时的拉力大小的分析:L 2=r,而L 1<2r ,根据杠杆平衡条件:F 1L 1=F 2L 2得F 1>1/2F 2,当重物匀速上升时,F 2=G ,则F 1>1/2G 。
由此可见,对于动滑轮来说:①动滑轮在移动的过程中,支点也在不停地移动。①
动滑轮省一半力的条件是:a.动滑轮与重物一起匀速移动。b.动力F 的方向与物体移动的方向一致;c.不计动滑轮重,绳重和摩擦。
滑轮 定滑轮 动滑轮 钩码重 G
G
拉力
大小 F=G (不靠路摩擦) F=1/2G (不考虑摩擦和动滑轮重) 方向
与钩码上升方向相反 与钩码上升方向相同 钩码移动距离 h h 拉力移动距离 s=h s=2h 省力情况 不省力
省一半力 改变力的方向情况 能改变力的方向
不能改变力的方向
实质 相当于一个等臂杠杆 相当于一个省力杠杆,动力臂是阻力臂的2倍 事例
升旗
起重机
知识点二、滑轮组
1、在实际应用中,人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起,构成滑轮组。使用滑轮组既省力又可以改变力的方向,但同时要多移动距离。
使用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起物体的力就是物重的几分之一(忽
略动滑轮的自重、绳重及摩擦),即物G n
F 1
=
。 2、确定承担物重的绳子的段数n 的方法
采用分离法:在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,只考虑与动滑轮相连的绳子段数,如图1所示得滑轮组中,承担物重的绳子段数为4,忽略动滑轮的自重、绳重及摩
擦时,物G F 4
1
=,而最后那段从最上面的定滑轮绕下来的
绳子只起到改变里的方向的作用,而不承担物重。图2所示得滑轮组中,承担物重的绳子段数为5,忽略动滑轮的
自重、绳重及摩擦时,G F 5
1
=.
3、使用滑轮组时,应注意下列问题:
①忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦,则拉力物G F n
1
=,若考虑动滑轮自重动G ,仅忽略绳重与
摩擦,则)(动物G G F +=n
1
。
①若物体升高h ,绳子自由端移动的距离s=nh (n 为承担物重的绳子段数)。 ①绳子自由端移动的速度v 和物体移动速度v 物之间的关系v=nv 物。
①滑轮组横放时,动滑轮上有几段绳子拉着物体做匀速直线运动,拉力的大小就是物体所受摩
擦力的几分之一。不计绳与滑轮之间的摩擦时,物f n
F 1
=
,此时绳子自由端移动的距离s 与物体移动距离s 物的关系为s=ns 物。
如图所示,用一滑轮组拉着重为G 的物体在水平面上做匀速直线运动,物体受到的摩擦力为f ,忽略滑轮重、绳重及摩擦,则绳子自由端拉力物拉s s f F 3,3
1
==
。 4、滑轮组组装的原则——“奇动偶定”。
①“奇动偶定”:观察图,总结其中规律:滑轮组中,当承重的绳子段数n 为偶数时,绳子固定端