滑轮与滑轮组ppt课件.ppt

,简单机械滑轮与滑轮组,引 入,1：将等臂杠杆的中间部分加宽,2：使之变成一个绕中心轴转动的圆轮,3：再把圆轮的外缘加工成槽状,这种周边有槽、绕轴心转动的圆轮叫做滑轮。,一、滑轮,常见滑轮,问题：利用一只滑轮来提升物体，你有几种方法？你所使用时有什么特点？,根据滑轮在使用时，轴的位置是否移动，又分为定滑轮和动滑轮两种。,使用时，轴固定不动的滑轮，叫定滑轮。,使用时，轴和重物一起移动的滑轮，叫动滑轮。,二、滑轮的探究,滑轮的结构,1、对定滑轮的探究实验,你发现了什么？,A、F1=F2,B、可以使作用力的方向改变,C：不省力也不费力,演示,定滑轮的实质：动力臂等于阻力臂的杠杆,L1=L2,F3,试比较F1、F2、F3的大小：,F1=F2=F3,结论：使用定滑轮虽不省力，但可以改变施力的_。,方向,拓展：在不记摩擦的情况下，同一条绳上各处拉力大小相等。,图28,小结：定滑轮的特点,F,G,定滑轮：,轴固定不动；等臂杠杆；不省力，但可以改变力的方向。,在定滑轮中，动力臂和阻力臂都是滑轮的半径r，故属于等臂杠杆，表示使用这种机械既不省力，也不费力；其作用是改变了动力的方向。,G,F,L1,L2,2、对动滑轮的探究实验,你发现了什么？,A：F1=2F2,B：不能使作用力的方向改变,演示,F,G,根据杠杆平衡原理得：,F L1=G L2动力臂是阻力臂两倍的杠杆动滑轮可以省力，但不可以改变施力方向,根据力的平衡条件得：,F,F,G,2F=GF=G/2,r,F,F,2r,动滑轮：,轴随重物一起移动的滑轮。,在动滑轮中，动力臂是滑轮的直径2r,阻力臂是它的半径r。,动滑轮的特点：（1）能省一半力，即F=，但不能改变方向。,（2）距离关系：动滑轮能省一半的力，但多移动了距离，动力移动的距离等于物体上升距离的二倍，即s=2h。,小结：动滑轮的特点,一、定滑轮：,转轴固定不动的滑轮。,1、特点：,不能省力，但可改变了力的方向。,2、实质：,等臂杠杆。,二、动滑轮：,转动轴 与重物一起移动的滑轮。,1、特点：能省力一半，但不能改变力的方向。,2、实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,总结,三、滑轮针对性练习,1、如图，用滑轮将重物提起，弹簧测力计示数为5N，人拉绳所用力F是 N，物体和滑轮的总重力是 N。（不计滑轮和绳的摩擦）,解析：弹簧测力计示数是5N，拉力F与弹簧测力计在一根绳子上，所以F=5N；动滑轮可以省一半的力，所以物体和滑轮总重力为2F=10N。,2、如图，利用定滑轮、动滑轮匀速向上提升重物。已知物体重力都是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N？,（2）如果物体被提升了2m，则绳子自由端移动的距离S甲、S乙分别是多少m？,F甲,F乙,针对性练习,3、物体A在拉力F的作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为10N，那么拉力F为多少N？,答案：F=20N,解析：滑轮被横过来之后，要利用动滑轮的特点来判断滑轮受力之间的关系。本题可以动滑轮为研究对象，它在水平方向上受到向右的拉力F和两根绳子向左的拉力F1和F2的作用而处于平衡状态，则有 且,针对性练习,F=F1+F2,F1=F2,思考题：,1：使用定滑轮的好处是。,2：使用动滑轮的好处是。,能否利用定滑轮和动滑轮的优点把它们组合起来，使它们即省力又方便呢？,能。把它们组合成滑轮组。,改变用力的方向,省力,四、简单机械滑轮组,把几个动滑轮和几个定滑轮组合在一起应用，这种组合叫做滑轮组。滑轮组一般可以分为两类：,左图所示的是第一类：用一根绳子联结起来的滑轮组。,滑轮组,右图所示的是第二类：用几根绳子联结起来的滑轮组。,滑轮组的作用：既可以改变力的大小，又可以改变力的方向。,滑轮组的特点,滑轮组集中了动滑轮和定滑轮的优点，既能省力，又能改变力的方向。使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物体重力的几分之一，用公式表示：,（物+G动）nS绳nh物n为绳子的段数，省了力就要多移动距离,滑轮组的特点,判断滑轮组绳子的段数的方法：“横线切割法”横线下方与动滑轮有直接联系的绳子的根数即是承担总重的绳子的段数n。,图1,图2,右图的图1中，n=3.图2中，n=5。,滑轮组的特点,使用滑轮组时，滑轮组由n段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是物体移动距离的n倍，用公式表示为：s=nh。,思考题：,在左图所示的滑轮组中，,(a)若动滑轮重G/不计，拉力F是多少？,(b)若动滑轮重G/不能忽略，那么图中的拉力F应等于多少？,分析：图中吊起动滑轮的绳子股数为5,F,G,F,G,F=（G+G动）,F=（G+G动）,1/3,1/2,如图，用滑轮组来提升物体，若物体重力均为560N，如果不计动滑轮的重力及绳子与滑轮之间的摩擦，则拉力F甲、F乙、F丙分别是多少？,分析：关于滑轮组最后拉力F的大小的判断，可根据“动滑轮和重物由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的几分之一”来判断。所以，弄清楚几段绳子承担物体重力是解答此类问题的关键。,丙图分析：要从绳子自由端开始分析，绳子a对物体的拉力为F丙，绳子b的拉力为2F丙，绳子c对物体的拉力也是2F丙，依次类推，最后物体共受a、c、e三段绳子的拉力，拉力总和为F丙+2F丙+4F丙=7F丙。,F丙,a,b,c,d,e,分析：本题中有两根绳子绕成滑轮组，应从绳子的一个自由端入手分析。如图中a段绳子的拉力为G2，则b、C段绳子的拉力应为2G2，c段绳子受到向下的拉力为G1，所以G1=2G2。,如图所示，重物G1和G2满足什么条件滑轮组才能平衡？（不计滑轮重和摩擦）,G1,G2,a,b,c,如图所示，拉力F的大小等于。,f/3,如图所示，物体A重G80N，在F60N拉力下匀速前进，此时物体A受到的摩擦力等于N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）,.,1:竖直方向上有一对平衡力N和G,2:水平方向上有一对平衡力T和f,G=N=80N,T=f=120N,解析：因为,所以,f=2F=120N,综合分析得：,120N,总结,一、定滑轮：,转轴固定不动的滑轮。,1、特点：,不能省力，但可改变了力的方向。,2、实质：,等臂杠杆。,二、动滑轮：,转动轴 与重物一起移动的滑轮。,1、特点：能省力一半，但不能改变力的方向。,2、实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。,使用滑轮组时，动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重和动滑轮的几分之一,三、滑轮组,五、组装滑轮组的方法,题一：一根绳子最多能承受2103N的力，用这根绳子匀速提起重力为8.2103N物体，不计滑轮重力和摩擦，请设计滑轮组并画出装配图。,组装滑轮组的步骤：,1、根据 得出，求出绳子的段数n（注意结果用收尾法）,本题 应该用5段绳子来承担物重。,组装方法,2、确定动滑轮个数N动：本题中n为奇数，,本题需动滑轮=2（个）。,3、确定定滑轮个数N定：如果拉力F的方向不要求改变；则n为奇数，N定=N动。本题N定为：2个。,4、在绕绳子时，遵循“奇动偶定法”，即如果n为奇数，绳子应该从动滑轮开始连起（奇动）；如果n为偶数，绳子应该从定滑轮开始连起（见下页图1）。,组装方法,根据上面的题目要求，在确定定滑轮个数N定时：如果拉力F的方向要求改变（如题目中要求“站在地面上匀速提起”即拉力方向改变）；则n为奇数，N定=N动+1。这样，N定为：3个。见图2所示。,图1,本题拉力的方向没有具体要求，故有两种装配方法。,本题，取N=4。,组装方法,题二：有一根绳子能承受的最大拉力为290牛顿，请设计一个滑轮组，使站在地面的人利用这根绳子能提起重1000牛顿的重物。不计动滑轮的重力及摩擦）,分析与解答：,1、根据 得出，求出绳子的段数n（注意结果用收尾法）,组装方法,2、确定动滑轮个数N动：本题中n为偶数，则,本题需动滑轮=2（个）。,3、确定定滑轮个数N定：本题中拉力F的方向不要求改变；因为n为偶数，故N定=N动-1。本题N定为：1个。,根据“奇动偶定法”，n为偶数时，绳子应从定滑轮连起（偶定）。由左图所示如何连？,组装方法,滑轮组的构造不外三种：动滑轮个数比定滑轮个数少1个、多1个或相等。对于动滑轮和定滑轮个数不等的滑轮组，绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮。具体绕绳方法见下一页：,组装方法,绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮,巩固练习：,1：如下图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于N。（不计摩擦）,2:如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子承受的拉力是N.人匀速拉绳子的力是N（动滑轮自重不计）,100,100,50,3:如图所示的四个滑轮组中，图可省一半力，图最费力，图和图用力大小一样。,(b),(c),4、按要求画出绳子的绕法,要利用滑轮组提起1250牛的货物，而串连滑轮的绳子最多只能承受250牛的力，不计摩擦和滑轮的重力，则组成滑轮组的定滑轮和动滑轮至少分别为（）A、1个，2个 B、2个，2个 C、2个，3个 D、3个，2个,B,典型例题：,竖直放置的滑轮组,考考你！,F=G/3,不考虑动滑轮重和滑轮的摩擦，物体重为G，求拉力的大小。,F=G/2,F=G,F=G/3,如图所示装置处于平衡状态，在不计滑轮重及绳子的摩擦情况下，G1:G2为（）A、1：2 B、1：1 C、2：1 D、3：1,A,拓展：,练：甲、乙两滑轮组中物体重均为100N，不计滑轮重和摩擦，滑轮组平衡时，作用在甲、乙两组滑轮上的力F甲和F乙的关系是（）A、F甲F乙200N B、F甲2F乙100NC、F乙2F甲200N D、F甲F乙100N,A,水平放置的滑轮组,物体重100N，地面与物体之间的摩擦力为60N，不计滑轮重及滑轮的摩擦，求拉力F,f=60N,=20N,5秒钟内，物体前进了1米，拉力做了多少功？,当滑轮组水平放置时，,练：物体A重G80N，在F60N拉力下匀速前进，滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计此时物体A受到的摩擦力等于N。物体移动的速度为1米/秒，拉力的功率是_瓦。,120,120,1m/s,2m/s,练：如图所示，物体A重500牛，受到的摩擦力为40牛，在拉力F作用下作匀速直线运动，若物体的运动速度为1米/秒，则拉力F的大小及绳子移动的速度分别为（）A、20牛、1米/秒 B、20牛、0.5米/秒C、250牛、2米/秒 D、20牛、2米/秒,D,图中的三个滑轮拉同一物体沿水平地面做匀速直线运动，所用拉力分别是F1，F2，F3，比较三者的大小。(不考虑滑轮摩擦与重力),F1=f,F2=f/2,F3=2f,F3F1F2,典型例题：,练：重为100牛的物体，在拉力F=20N的作用下1秒钟移动了0.2米，若滑轮摩擦和滑轮重不计，物体受到的摩擦大小等于_N，拉力做了 焦耳的功，拉力移动的速度为 米/秒，拉力做功的功率是 瓦特。,2,0.1,2,10,用如图所示滑轮组匀速提升重物G，不计动滑轮质量及摩擦，则两个弹簧秤上示数比FA：FB是（）A.3：1 B.3：2C.2：1 D.l：l,典型例题：,C,练：如图所示，已知物重G120N，那么各弹簧测力计的示数是多少?(滑轮重及摩擦不计),FC=40NFB=120NFA=160N,练：如图所示,整个装置处于静止状态,弹簧测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC，以下有关弹簧测力计的示数的关系，正确的是（）A.FA=FB=FC B.FA=FB=3FC C.3FA=2FB=6FC D.2FA=FB=3FC,C,典型例题：,F=G/4,不计滑轮重和摩擦，拉力F是物重G的几倍？,练：如图，物体重1牛顿,人的体重2牛顿，人站在地上拉住绳子的一端使物体在空中静止，若不计滑轮的重力和摩擦，则人的拉力和人对地的压力分别为和。,400N,200N,对于不是由一段绳子绕到底的滑轮，通常要用受力分析知识进行解决。,练：如图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FA拉绳使货物G匀速上升。（2）胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使货物G匀速上升。下列说法中正确的是()AFA G B.FAFB CFB=2G D.以上说法都不对,B,练3：如图所示的装置中，重600N的人用力拉绳，使装置处于静止。装置中的滑轮A重500N，滑轮B重200N，底板C重100N。不计轴摩擦及绳重，人对底板C的压力为_N。,475,如图是工人用于粉刷楼房外墙壁升降装置示意图若动滑轮质量为2.5千克，工作台质量为7.5千克，冻料和所有工具质量为20千克，工人质量为60千克，绳重及摩擦不计当工作台静止于空中时，工人对绳子的拉力是_牛；若工人站在地面上向下拉绳，拉力为_牛。(取g10牛/千克),典型例题：,300,150,如图所示，吊篮的重力为400牛，动滑轮总重力为50牛，定滑轮重力为40牛，人的重力为600牛，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力：（）A、218牛 B、220牛 C、210牛 D、236牛,C,如图所示，重600N的人站在重5400N的船上，通过滑轮把船匀速拉向岸边。人拉绳的力为500N，人和船相对静止。不计绳重和滑轮处摩擦，船受到水的阻力为（）A.500N B.1000N C.2500N D.3000N,典型例题：,B,练：已知重500N的人站在3000N重的船上，如图所示，当他用100N的力拉绳时，船做匀速直线运动，船所受阻力为（）A.100NB.200N C.300N D.3500N,C,