初中8年级物理教案：第06讲 滑轮速度的关系及滑轮组拓展 19页

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级： 八年级 辅导科目： ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 ‎ 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 ‎ 滑轮速度关系及滑轮组拓展 教学内容 本次课的重点、难点，需要掌握的方法、技巧 ‎1.能够准确判断动滑轮与定滑轮；‎ ‎2.掌握动滑轮与定滑轮的使用特点（动力与阻力大小方向关系；动力端与阻力端运动距离大小关系）；‎ ‎3.掌握滑轮动力端与阻力端运动速度的大小关系；‎ ‎4.了解滑轮组的使用特点，可以判断滑轮组的动力大小。‎ 教法指导：引导学生回顾上节课滑轮的知识，时间可以控制在5分钟左右。‎ ‎ ‎ （1） 以下几幅图中有滑轮装置的是哪些？‎ （2） 上述几幅图哪些是动滑轮，哪些是定滑轮？‎ （3） 请大家在图上画出滑轮的支点位置并标出动力端和阻力端的位置。‎ （4） 请大家一起回顾总结下定滑轮和动滑轮的使用特点？‎ （1） 使用滑轮拉动物体的过程中，动力端与阻力端是否同时运动同时停止？‎ （2） 使用滑轮拉动物体的过程中，动力端与阻力端运动的快慢是否相同？‎ 学法指导：紧扣引入部分，代入需要的知识点教学，尽量让学生理解概念性的知识。这方面以老师说为主，可以联系小例子予以讲解。‎ 一．滑轮 ‎1.定义： （学生前面互动环节中的知识回顾）。‎ ‎2.分类与区别：滑轮在工作时，根据轴的位置是否移动，又分为定滑轮和动滑轮两种 ‎①使用时，轴固定不动，叫定滑轮。 ‎ ‎②使用时，轴和重物一起移动，叫动滑轮。‎ 问题：滑轮是不是杠杆？‎ 定滑轮实质上是一个等臂杠杆;动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆 注：使用滑轮的条件是①有滑轮；②有绳子；③有重物 ‎（此处可以详细给学生描述一下定滑轮和动滑轮的结构图，可以举例如升旗时候旗杆顶端有滑轮，滑轮上饶了一根绳子，绳子一端系着红旗即重物，绳子另一端拿在旗手的手中。这个过程可以让学生参与进来模仿老师，再描述一个运用滑轮的生活实例）‎ 二．滑轮的使用特点 ‎1.支点、动力端与阻力端的判断：‎ （1） 定滑轮的支点、动力端与阻力端的判断 ‎ ‎ ① 支点： （O点）‎ ② 动力端： （F端）‎ ③ 阻力端： （G端）‎ （2） 动滑轮的支点、动力端与阻力端的判断 ‎ ‎ ‎①支点： （O点）‎ ‎②动力端： （F端）‎ ④ 阻力端： （G端）‎ ‎2. 定滑轮特点：使用定滑轮不省力，但它可以改变用力的方向.‎ 相关结论：‎ A、 使用定滑轮不省力 ‎ B、使用定滑轮可以改变力的方向 C：使用定滑轮不省距离也不费距离 ‎ D: 使用定滑轮，改变拉力方向后，力不变 ‎（定滑轮是变形的等臂杠杆，所以只使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G）‎ 观察上面几幅图，还可以得出什么结论？‎ 结论：使用定滑轮不可能提起比自己体重大的重物。‎ ‎3. 动滑轮特点： 使用动滑轮能省一半力，但不能改变用力的方向 相关结论：‎ A：使用动滑轮能省一半力 ‎ B：使用动滑轮不能改变力的方向 C：使用动滑轮费距离（当两股绳平行时费一半距离）‎ ‎（动滑轮在使用时，相当于一个动力臂二倍于阻力臂的省力杠杆。因此拉力与物重的关系是： F=1/2G）‎ 三． ‎ 滑轮动力端与阻力端运动速度 1. 定滑轮：因为使用定滑轮不省距离也不费距离，所以动力端与阻力端产生的距离相同，即S动=S阻，经历的时间也相同，那么速度相同，即V动=V阻；‎ 2. 动滑轮：因为使用动滑轮费一半距离，所以动力端产生的距离是阻力端产生的距离的2倍，即S动=2S阻，经历的时间也相同，那么速度也是2倍关系，即V动=2V阻；‎ 四．特殊（费力）动滑轮 如图所示是动滑轮还是定滑轮？‎ 分析：由滑轮的轴可以移动判断是动滑轮，A是支点，F是动力端，B是阻力端，但是此图与常见动滑轮不同，动力作用在轴上，阻力作用在绳端，所以动力与阻力的大小关系也不同了，F动=2F阻，S动=1/2S阻，V动=1/2V阻。这类滑轮起个名字叫费力动滑轮。‎ 特点是：A、费力 B、省距离C、不能改变力的方向 五．滑轮组的特点 使用定滑轮能改变力的方向，但不能省力；使用动滑轮能省力，但不能改变力的方向。那我们能不能把两者结合起来，组成滑轮组，使其又可以既改变力的方向，又能省力？‎ 把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，讨论一下，你能设计出几种组合方式？‎ 方法要点：‎ ‎①数绳子股数，注意要记“有效的绳子股数”，如上图有每个图都有3股绳子，但是有效的股数即承担力的绳子股数是不同的，一个妙诀是注意前连个图的动力端方向是竖直向下的，所以这股不算！第三幅图就是有效的。‎ ‎②根据公式F阻=nF动（n为绳子股数）‎ 思考题：‎ ‎①如图有几股有效绳子？②绳子力是多大？‎ ‎【一、滑轮使用特点】‎ ‎【例题】如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知滑轮质量不计，若把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子与滑轮间的摩擦）（　　）‎ A、第一幅图比第二幅图省力 B、第一幅图比第二幅图省距离 C、第一幅图和第二幅图一样省力 D、第一幅图和第二幅图一样费距离 ‎【答案】 B ‎【变式训练1】‎ ‎1. 关于滑轮，下列说法中错误的是（　　）‎ A、使用定滑轮不省力但能改变动力方向 B、使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向 ‎ C、定滑轮实质是个等臂杠杆 ‎ D、动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆 ‎ ‎ ‎【答案】B ‎ ‎【变式训练2】‎ ‎2.用如图所示的滑轮匀速提升重物，那么（）‎ A、a方向的拉力最小B、b方向的拉力最小 C、c方向的拉力最小 D、三个方向的拉力都一样大 ‎【答案】D ‎ ‎ 【变式3】‎ ‎3.如图所示，物体A重20牛，弹簧秤示数为26牛，则物体B重为 牛；地面对物体A的支持力 ‎ ‎【答案】13,7牛 ‎【解析】本题滑轮为费力动滑轮，动力端的力是阻力2倍，阻力端为B，所以B 的重力是13牛，然后可得绳子拉力是13牛，研究A可知受到3个力：重力、支持力和拉力，三个力的合力为0，可得支持力为7牛。‎ ‎【二、动力端与阻力端距离问题】‎ ‎【例题】‎ 1． 图1中A是____滑轮。利用这样的装置把物体举高，用力的方向应向____‎ ‎（选填“上”、“下”）。如果A重2牛，要提起50牛的物体，至少要用____牛的拉力。‎ 若要使物体上升2米，应将绳的自由端拉动____米。　‎ ‎【答案】 动，上，25,4‎ ‎【变式训练1】 ‎ ‎1.如图所示，某工人将重150牛的铁桶在10秒内竖直向上匀速拉起4米，A装置是 (填“定”或“动”)．上升过程工人拉绳子的拉力为 牛，拉力移动的距离为 米．(滑轮、绳的重力及摩擦不计)．‎ ‎【答案】动，75,8‎ ‎【变式训练2】 ‎ ‎2.如图所示，建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物，不计滑轮的重和摩擦，若工人在5秒内将绳子匀速向下拉6米，手拉绳子的力为_____牛，物体在上升的高度为____米．‎ ‎【答案】200,6‎ ‎【变式训练3】‎ 1. 使用一个定滑轮将一重物提升2m，则绳子自由端拉过的距离是？如果改用一个动滑轮来提升重物，且提升同样高度，则 绳子自由端拉过的距离为？‎ ‎【答案】2m,4m ‎【三、动力端与阻力端速度问题】‎ ‎【例题】如图5所示，滑轮重和摩擦均不计，用10牛的 水平拉力F拉着物体A在水平桌面上做匀速直线运动，‎ 则物体A与水平桌面间的摩擦力大小为____牛，若 物体A在4秒内移动0.2米，绳子运动的速度是___米每秒 ‎【答案】20,0.1 【解析】动滑轮，F=1/2f，V绳=2V物。‎ ‎【变式训练1】‎ 如图5所示，使用(a)图中滑轮的优点是可以 ；物体B的重力为100牛，若不计滑轮重及摩擦，当用拉力FB匀速提升物体B时，力FB的大小为 牛，A、B物体上升2米用时4秒，（a）图中绳子速度是 米每秒（b）图中绳子速度是 图5‎ ‎(b)‎ FB B ‎(a)‎ A FA 米每秒。‎ ‎【答案】改变施力方向，100,0.5,1‎ ‎【四、滑轮使用特点实验探究题】‎ ‎【例题】‎ ‎ ‎ 滑轮是我们日常生活和生产中常用的简单机械，使用滑轮能给我们带来许多好处。请分析下图中的实验，说明图中滑轮的特点.‎ ‎ ‎ ‎【答案】动滑轮不能改变力的方向，但是能省一半的力 ‎【解析】 不仅要注意到使用动滑轮可以改变施力方向，还要注意到弹簧测力计的示数减小了一半。（有时候因为滑轮重力不能忽略，滑轮自重算作阻力，弹簧测力计示数会大于一半且小于阻力。）‎ ‎【变式训练1】‎ 在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照图15（a）中所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计）。‎ 甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图15（a）所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图15（b）、（c）所示。各小组的实验数据记录在表格中。‎ 表一（甲小组）‎ 表二（乙小组）‎ 表三（丙小组）‎ 实验序号 物体的重力（牛）‎ 弹簧测力计的示数（牛）‎ 实验序号 物体的重力（牛）‎ 弹簧测力计的示数（牛）‎ 实验序号 物体的重力（牛）‎ 弹簧测力计的示数（牛）‎ ‎1‎ ‎1.0‎ ‎0.6‎ ‎4‎ ‎1.0‎ ‎0.7‎ ‎7‎ ‎1.0‎ ‎0.8‎ ‎2‎ ‎2.0‎ ‎1.1‎ ‎5‎ ‎2.0‎ ‎1.3‎ ‎8‎ ‎2.0‎ ‎1.6‎ ‎3‎ ‎3.0‎ ‎1.6‎ ‎6‎ ‎3.0‎ ‎1.8‎ ‎9‎ ‎3.0‎ ‎2.3‎ ‎①甲小组同学分析比较了实验序号1、2、3的数据和相关条件，得出动滑轮使用特点的初步结论是：使用动滑轮匀速提起重物， （14） 。‎ ‎②同学们查阅相关资料得知：若不计动滑轮自身的重力，使用动滑轮匀速提升重物时，可以省一半力……由此，他们分析了表一中的实验数据，求出滑轮的重力为 （15） 牛。‎ ‎③分析比较表一、表二、表三中的实验数据和观察到的现象，初步分析甲小组、乙小组、丙小组的实验数据都不相同的原因是： （16） 。‎ ‎④分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是： （17） 。‎ ‎【答案】①（14）可以省力，不能改变用力方向。‎ ‎ ②（15）0.2。‎ ‎③（16）拉力方向不同。‎ ① ‎（17）使用动滑轮匀速提起同一重物，可以省力，测力计与竖直方向夹角越大，拉力也越大。‎ ‎【例题】 ‎ 物理实验要遵循实事求是的原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如下图所示的实验并记录了数据。‎ 通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：‎ ‎(1)该实验中出现这样结果的主要原因各是什么? 分别叙述。‎ ‎(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见 实验次数 物重 G／N 使用定滑轮时测力计的示数 F1／N 使用动滑轮时测力计的示数F2／N ‎1‎ ‎1.00‎ ‎0.60‎ ‎0.65‎ ‎2‎ ‎1.50‎ ‎1.10‎ ‎0.90‎ ‎3‎ ‎2.00‎ ‎1.60‎ ‎1.15‎ ‎【答案】（1）弹簧测力计本身有一定重量；动滑轮有一定重量 ‎（2）弹簧测力计水平使用；测出动滑轮的重量 ‎【变式训练2】‎ 如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置．他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示 钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离S/m 甲 ‎0.98‎ ‎0.2‎ ‎0.98‎ ‎0.2‎ 乙 ‎0.98‎ ‎0.2‎ ‎1.02‎ ‎0.2‎ 丙 ‎0.98‎ ‎0.2‎ ‎0.55‎ ‎0.4‎ 请你分析： （1）比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是______； （2）比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是______； （3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮______； （4）在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择______．‎ ‎ ‎ ‎【答案】‎ ‎（1）可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；‎ ‎（2）可得出拉力与物重相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；‎ ‎（3）乙中测力计移动的距离小于丙中的距离，即使用动滑轮费距离；‎ ‎（4）计算出不用机械时的功和用机械时的功进行比较．‎ ‎【解析】 ‎ ‎（1）在丙中，拉力F=0.55N＜G=0.98N，故使用动滑轮时省力；‎ ‎（2）在乙中，拉力F=0.98N=G=0.98N，但是向下用力，故使定滑轮可以改变用力的方向；‎ ‎（3）乙的距离为0.2m，丙中的距离为0.4，故使用动滑轮费距离；‎ ‎（4）可以把定滑轮和动滑轮组合起来，使用滑轮组；‎ ‎【五、滑轮组问题】‎ ‎【例题】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。‎ ‎【解析】 如图可以看出a图3股，b图2股，c图3股，d图3股。abd三幅图重物在轴上，G=nF ，c图重物在绳端，F=G.‎ ‎【答案】（b），（c），(a)，（d）‎ ‎【变式训练1】 ‎ 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 ‎【答案】100,50‎ ‎（时间30分钟，满分100分，附加题20分）‎ 一、填空题 ‎ 1、如图所示，A装置是__ __滑轮(选填“定”或“动”)，使用它的好处是__________．‎ ‎ 2、如图所示，小桶重20牛，绳子的一端系在桶上，手持绳子的另一端，分别沿不同方向用力F1和F2匀速提起小桶时，两力大小的关系是：F1_____F2(选填“>”、“=”或“<”)．‎ ‎ 3、动滑轮和定滑轮都可看成杠杆，它们之中属于等臂杠杆的是_______．一个滑轮的轮的直径是6厘米，将它作为动滑轮使用，其动力臂是___ __，阻力臂是 ．‎ ‎ 4、如图所示，建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物，不计滑轮的重和摩擦，若工人在5秒内将绳子匀速向下拉6米，手拉绳子的力为_____牛，物体在上升的高度为 ____米，物体移动的速度是 ___．‎ ‎ 5、如图所示，A装置是_______滑轮(选填“定”或“动”)．滑轮的重力不计，2秒内将重力为100牛的物体匀速提起0．2米，则拉力F为____ _牛，绳头提起的高度为__ ___米，绳子自由端上升的速度是 ___．‎ ‎ 第1题图 第2题图 第4题图 第5题图 二、实验探究题 ‎ 6、某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论．‎ ‎ ‎ 第6题图 ‎(1)比较(a)、(b)两图可知______________________ _______；‎ ‎(2)比较(b)、(c)、(d)三图可知____ ___________．‎ ‎7、某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果(不计滑轮的重力)，然后归纳得出初步结论：‎ 第7题图 ‎(1)比较A、B两图可知：_ __ ，‎ ‎(2)比较B、C两图可知： __ ___。‎ ‎ ‎ 1、 让学生总结本节课学习的主要的几个点；‎ 1、 学生对于学习的知识点有哪些掌握；‎ 2、 学生对于学习的知识点和题型有哪些还比较迷茫；‎ 学法指导：根据学生的程度不同，可以有不同的量与难度。‎ 一、填空题 ‎1、如图所示，滑轮A的作用是 _，滑轮B的作用是_ __．‎ ‎2、如图所示，物体A在力F的作用下匀速上升，物体A的重为100牛，则拉力F的大小 ‎ 为__ _牛，物体相对于滑轮是__ ____的(选填“运动”或“静止”)．‎ ‎ 第1题图 第2题图 ‎3、如图所示，某工人将重150牛的铁桶在10秒内竖直向上匀速拉起4米，A装置是 (填“定”或“动”)．上升过程工人拉绳子的拉力为 牛，拉力移动的距离为 米．物体运动速度是 米每秒(滑轮、绳的重力及摩擦不计)．‎ ‎4、如图所示，用一个动滑轮把物体匀速提起，绳头移动了3米，用250牛的力，则物体上升 ‎ 米，物体重为 牛．(滑轮、绳的重力及摩擦不计)‎ 第3题图 第4题图 ‎5、如图所示，若胖者体重800牛，瘦者体重500牛，货物重600牛(绳重及摩擦力不计)．则静止站立在地面的胖者受到地面的支持力是 牛，他受力 (选填“平衡”或“不平衡”)．瘦者在上升过程中 ‎ 作匀速运动(选填“是”或“不是”)．‎ ‎6、如图所示，地面上一物体重G=200牛，现通过一个定滑轮用绳子来提它，用的拉力F大小为80牛，此时地面受到的压力大小为 牛．‎ ‎7、如图所示，物体A重20牛，滑轮重1牛，绳重不计，弹簧秤示数为25牛，则物体B重为 ‎ 牛；地面对物体A的支持力 牛．‎ ‎ ‎ ‎ 第5题图 第6题图 第7题图 图4‎ ‎8. 如图4所示，重为40牛的物体通过轻质滑轮在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4米/秒的速度做匀速直线运动，物体所受的摩擦力为20牛，则拉力为 牛，弹簧测力计示数是 。 5秒钟内绳子自由端运动的距离是 m，其速度为 米每秒。 ‎ 二、选择题 ‎9、学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮，如图升旗时往下拉动绳子，‎ 国旗就会上升．对该滑轮的说法中，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，可改变用力的方向 ‎ D．这是一个定滑轮，可改变用力的方向 ‎ ‎10、如图所示的使用该装置匀速提起重物G，沿不同方向所用的拉力中---- ‎ ‎ ( )‎ ‎ A．F1最大 ‎ B．F2最大 C．F3最大 D．一样大 ‎ ‎ ‎ ‎11、物体重为200牛，物体与地面间的滑动摩擦力为20牛，当物体被力F拉着匀速直线运动时，如图所示，力F的大小为 ( )‎ A．20牛 B．10牛 C．200牛 D．100牛 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎12、如图2所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（）‎ A F1F2>F3>F4‎ C F1=F2=F3F4‎ ‎ ‎ 三、实验题 ‎13.小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验装置．实验前，小军用弹簧测力计测得动滑轮的重为1.0N，每个钩码重为0.5N；实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别计下每次所挂钩码的重及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在设计的记录表中 动滑轮重G0／N ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ 所挂钩码重G／N ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ ‎3.5‎ ‎4.0‎ 弹簧测力计示数F／N ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.3‎ ‎1.5‎ ‎1.8‎ ‎2.0‎ ‎2.3‎ ‎2.5‎ ‎ 分析实验效据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与钩码的重G以及动滑轮的重G0的关系为                                               ；在动滑轮的重大于或等于物体的重的条件下，使用动滑轮                                                 。‎ 附加题：1.为了研究使用斜面匀速提升物体时的拉力大小，先用弹簧测力计拉着小车沿竖直方向匀速运动，如图7(a)所示；又拉着同一个小车沿不同倾斜角度的光滑斜面匀速向上运动，几次实验如图7(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。‎ ‎（a）‎ ‎（b）‎ ‎（c）‎ ‎（d）‎ 图7‎ ‎①分析比较图(a)与(b)或(a)与(c)或(a)与(d)可得： (21) ；‎ ‎②分析比较图(b)与(c)与(d)可得： (22) 。‎ ‎2.如图所示，物体A重G＝80N，在F＝60N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）‎ ‎【PK答案】 1.定，改变力的法方向； 2.= ； 3.定滑轮 6cm，3cm； 4.200,6，6,1.2米每秒 ；5.动，50,0.4,0.2米每秒；6.（1）使用定滑轮不能省力，但可以改变拉力方向（2）使用定滑轮提升重物时，沿不同方向拉力大小相等；7.（1）使用动滑轮可以省力，但不能改变拉力方向；（2）使用动滑轮提起重物费一半距离 ‎【课后答案】1.改变拉力方向，省力；2.100，运动；3.动，75,8,0.4；4.1.5,500；5.200，平衡，不是；6.120；7.12,8；8.10,10,4,0.8；9.D;10.D;11.B;12.D;13.（ 1）由表中实验数据可知，在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下拉力F大于物体的重力，所以不省力．（2）由图示可知，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，由动滑轮特点可得：F=（G+G0）；‎ 附加题答案：1.用斜面匀速提升物体时拉力大小比拉着物体沿竖直方向拉力小 不同斜面匀速提升物体时拉力不同，斜面越平缓拉力越小 ‎2.120‎