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滑轮的应用》教案(1)-掌门1对1

类别:花样轮滑 日期:2018-3-11 13:58:26 人气: 来源:

  《滑轮的应用》教案(1)-掌门1对1_教学研究_教育专区。第2节滑轮的应用-掌门 1 对 1三点剖析: 一、定滑轮 1.滑轮就是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮,滑轮可以看作是杠杆的变形,所以可以用杠杆 原理来分析它的作用。 2.当我们使用滑轮时,滑

  第2节滑轮的应用-掌门 1 对 1三点剖析: 一、定滑轮 1.滑轮就是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮,滑轮可以看作是杠杆的变形,所以可以用杠杆 原理来分析它的作用。 2.当我们使用滑轮时,滑轮的轴固定不动的是定滑轮。例如:图 9-2-1(甲)中提起重物的滑轮 就是定滑轮,它的轴是固定不动的。定滑轮实质上是一个等臂杠杆支点在滑轮的轴上,力臂就是滑轮的 半径。 3.使用定滑轮不省力。由于定滑轮实质 是一个等臂杠杆,所以就具有等臂杠杆的特点: 既不省力又不省距离。 如图 9-2-2 所示的实验中F1 ? F2 ? F3 ? G ,即可证明定滑轮不省力。另外, 重物上升多少距离, 右边弹簧秤就要下降多 图 9-2-1 少距离,所以也不省距离。 4.定滑轮可以改变力的方向。例如:升旗时人施力的方向是向下的,但 是旗子受到的力是向上的。滑轮使人的力的方向由向下变为向上。 图 9-2-2 二、动滑轮 1.在使用中轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。例如:图 9-2-1(乙)中提起重物的滑轮就是 动滑轮,它的轴可以随重物上升而上升。 动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆,支点在滑轮 的边缘上,阻力加在滑轮的转轴上动力臂就是滑轮的直径,阻力臂就是滑轮的半径; 2.使用动滑轮能够省力一半,但是要费一倍的距离。动滑轮的实质是动力臂是阻力臂二倍的省力 杠杆,就符合省力杠杆的特点:省力但是费距离。根据杠杆原理:动滑轮能省一半力,但是要费一倍的 距离。 3.动滑轮不能改变力的方向。如图所示,提起重物时力的方向向上,物体就在力的作用下向上运 动,所以动滑轮不能改变力的方向。 三、滑轮组 1.定滑轮和动滑轮组合在一起使用叫做滑轮组。如图 9-2-2 所示就是两种 最基本的滑轮组,较复杂的滑轮组还可以是多个定滑轮和多个动滑轮组合而成。 2.使用滑轮组时,滑轮组由几段绳子吊着动滑轮,提起物体所用的力就是 物重的几分之一;使用滑轮组虽然省了力,但是费了距离。 3.使用滑轮组时,在不计摩擦和轮重的情况下,加在绳子端的力 F 与1 G ;如果动滑轮的重力不能忽略,则加在绳子端的力 F n 1 与物重 G 及滑轮重 G′之间的关系是 F ? (G ? G?)(其中 n 为吊着动滑轮的绳子 n 的段数) 。绳子端移动的距离 S 与物体上升的高度 h 之间的关系为 S ? nh 。物重 G 的关系是 F ?图 9-2-3问题与探究 问题:李刚在利用滑轮组提起重物的实验中发现,滑轮组除了提起重物的力和重力之间有倍数关系 外,滑轮组的绳子端移动的距离和重物的距离之间也有倍数关系。另外滑轮组绳子端的方向以 及绳子的缠绕都有一定的规律可循。这引起了李刚的极大兴趣,决定探个究竟: 请你探究: (1).在滑轮组的使用中,提起重物所用的拉力和重物自身重力之间存在什么关系?绳 子的端移动的距离和重物上升的高度之间又存在什么关系? (2). 如何确定滑轮组中悬挂动滑轮的绳子的段数? (3). 如何按要求缠绕滑轮组上的绳子? (4).绳子端的移动方向和什么因素有关? 探究:本题的探究是以准确的实验为基础的。通过在实验中的详细测量和多次比较,以及对滑轮组 的仔细观察和对滑轮组绕绳情况的研究,从中得到滑轮组的省力情况、移动距离的情况以及绳子缠绕方 面的规律。 1. 在滑轮组的使用中,提起重物所用的拉力和重物自身重力之间的倍数关系是由滑轮组自身悬挂 动滑轮的绳子条数决定的。滑轮组中有几根绳子吊着动滑轮,提起重物所用的拉力就是重物自身重力的 几分之一。 使用滑轮组虽然可以省力,但是却费了距离。滑轮组中重物提升的高度和绳子端移动的距 离之间的关系也是由滑轮组自身悬挂动滑轮的绳子条数决定的。滑轮组中有几根绳子吊着动滑轮,绳子 端移动的距离就是重物提升高度的几倍。 2. 确定滑轮组中悬挂动滑轮的绳子的段数可以采用画图的办法。在一个 给定的滑轮组中,用一条虚线将连接动滑轮和定滑轮的所有绳子全部分割如图 9-2-4 所示。 然后数出被虚线分割后与动滑轮相连的绳子一共有几条, 这个条数 就是滑轮组中悬挂动滑轮绳子的段数。例如,在图中的甲图,分割后与动滑轮 相连的绳子条数是四个,则此滑轮组中悬挂动滑轮的绳子是四段;乙图中分割 后与动滑轮相连的有五个,则此滑轮组中悬挂动滑轮的绳子是五段。 3. 按要求给滑轮组绕绳子是滑轮组应用的一个重点内容。给滑轮组绕绳 图 9-2-4 子首先要明确在滑轮组的应用中有几段绳子吊着重物, 当吊着物体的绳子段数 N 是偶数时,绳子固定端应该结在定滑轮的框架上;当悬挂物体的绳子段数是奇数时,绳子的固定端应该 结在动滑轮的框架上(即所谓的“奇动偶定” ) 。另外,为了使绳子不至于相互缠绕,在绕绳时,应先绕 里边的小轮,后绕外边的大轮(即所谓的“先里后外” ) 。 4.绳子端的移动方向是和绳子的缠绕方式有关的。一般情况下,当绳子缠绕时的固定端固定在 滑轮组的定滑轮上 ,即承担动滑轮的绳子段数是偶数时 ,绳子的端的移动方向是向下的 ;而当绳子缠 绕时的固定端固定在动滑轮上,即承担动滑轮的绳子段数是奇数时,绳子的端向上移动。 精题精讲 【例 1】 (05 泰州)如图 9-2-5 所示,建筑工人用滑轮组提升重为 220N 的泥桶,动滑 轮重为 20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。 若工人在 5s 内将绳子匀速向上拉 6m,则 泥桶上升___________m,手拉绳子的力为______N。 思解析:本题对滑轮组的省力情况和其费距离的情况进行了考察。对于滑轮组来 说, 其中悬挂动滑轮绳子的段数决定了滑轮组的省力倍数和费距离的倍数。 在这个滑轮组1 G ,此题中动滑轮的重力不能忽略, 图 9-2-5 3 G ? 220 ? 20 ? 240 N , 即 F ? 80 N ; 绳子上升的距离 S 是泥桶上升高度 h 的 3 倍, 即 S ? 3h 。 由 S ? 6m , 可得 h ? 2 m 。中,悬挂动滑轮的绳子是 3 段,所以拉力 F ? 答案:2m;80N 黑色陷阱:在有关滑轮应用的问题中,除了要考虑到滑轮省力和移动距离与承担滑轮的绳子段数之 间的关系外,还要注意题目中的滑轮自身重力是不是可以忽略。当可以忽略时就只计算重物的重力,不 可忽略时就要将滑轮自身重力和重物重力一起计算。在这一类题目中,学生容易忽略这一点而计算出错 误的结果。 【例 2】 (05 天津)如图 9-2-6 所示,物体 A 重 20N,滑轮重 1N,绳重不计,弹簧秤示数为 25N,则 物体 B 的重为_________N。 思解析:在本题中弹簧秤悬挂在滑轮的轴心的,充当了杠杆的支点,它的图 9-2-6 承担着滑轮自身的重力以及杠杆两端的动力和阻力。此滑轮是一个定滑轮,实质是一个等臂杠杆,因此 动 力 应 该 等 于 阻 力 。 综 上 所 述 , 弹 簧 秤 的 读 数 =2 动 力 + 滑 轮 自 身 重 力 , 即动力 ?1 (读数 ? 滑轮重力)=12N ,动力由 B 物体的重力提供。 2答案:12N 绿色通道:对于单个的滑轮应用来说,根据滑轮的实质是杠杆的原理,解决不同情况下的滑轮就将 其等同于杠杆,找到所对应的杠杆中的动力、动力臂、阻力、阻力臂以及支点,利用杠杆的平衡原理进 行计算。另外,还要注意题目中的二力平衡条件的应用。 【例 3】使用滑轮组把同一重物提到同一高度,当不计滑轮重及摩擦时,重物的重力若由原来的由 两段绳子承担改为由四段绳子承担,则( ) A.动力作用点移动的距离增大到原来的两倍 B.动力增大到原来的两倍 C.动力作用点移动的距离减少为原来的 1/2,D.动力减小到原来的 1/2 思解析:用滑轮组提升重物,在滑轮组中有几段绳子承担着动滑轮的重量和重物的重量,作用 于绳子端的动力就是两者重量之和的几分之一;绳子端移动的距离就是重物上升高度的几倍。 题目中在其他因素不变的情况下将承担的绳子由两根改为四根,作用在绳子上的动力就由原来的二分之 一变为四分之一;绳子移动的距离由原来的二倍变为四倍。所以选项 A、D 是正确的。 答案:A、D 绿色通道:滑轮和杠杆一样,不同的滑轮就有不同的特点,不同的滑轮组也有其各自的特点。对 于滑轮组使用的题目来说,搞清楚承担动滑轮绳子的段数是极其重要的。滑轮组中有几段绳子承担动滑 轮,就能省力几分之一,动力移动的距离就是重物移动距离的几倍。同样的道理,绳子段数的变化倍数 和力以及距离的变化也存在同样的倍数关系。 【例 4】分别用如图 9-2-7 所示的滑轮组匀速提起同一重物时,所用拉力分别为 F1、F2、F3。若不计 滑轮重和摩擦,这三个拉力按从小到大排列的顺 序 。 思解析: (1)在图 9-2-7 中甲所示的滑轮 组是有一个定滑轮和一个动滑轮组成的,力 F1 施 加在动滑轮的轮轴上,根据此动滑轮的实质,力 甲 乙 丙 F1 的力臂是绳子上作用力力臂的 2 倍; 根据定滑轮 图 9-2-7 的实质绳子上作用力等于重物的重力。所以 F 1 ? 2G (2)在图 9-2-7 中乙所示的滑轮组全是由定滑轮组成的,根据定滑轮的实质知道:定滑 轮不能省力,只能改变力的方向。所以用这样的滑轮组提升物体,绳子端的拉力 F2 等于重物自身的 重力。即: F2 ? G (3)在图 9-2-7 中丙所示的滑轮组是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的。重物悬挂在动 滑轮的轮轴上,根据动滑轮的实质绳子上的拉力是重物自身重力的二分之一;F3 通过定滑轮作用在动滑 轮上,由于定滑轮不改变力的大小。所以 F3 ?1 G 2综上所述;三个力从小到大的排列顺序是:F3<F2<F1 答案:F3<F2<F1 黑色陷阱:在滑轮组使用这类题目中,首先要注意的是滑轮组的构成,不同滑轮组成的滑轮组,就 有不同的省力效果。其次还要注意滑轮的组成方式,滑轮以不同的方式组合,也会产生不同的效果。另 外,滑轮组中的绳子缠绕方式也会影响滑轮组的省力效果。所以在有关滑轮组的题目中要特别注意滑轮 组的构成、滑轮组的组成方式以及滑轮组上绳子的绕法。 【例 5】如图 9-2-8 所示,置于水平桌面上的物体 A 重 100N,物体 B 重 60N, 当 B 匀速下降时,A 与桌面的滑动摩擦力是 N。 思分析:由题中的 B 物体是匀速下降可知,B 物体所受的力是平衡的,即 B 的重力等于滑轮对重 物向上的拉力。此滑轮是动滑轮,所以绳子上的拉力是 B 物体自身重力的一半;绳子上的拉力是由 A 物 体与桌面的滑动摩擦力提供。所以 A 与桌面的摩擦力就是 B 物体自身重力的一半 答案:30N 图 9-2-8 绿色通道:滑轮和其他力学知识的综合应用是综合题中常见的类型。对于此种类型的题目除了考虑 滑轮应用时所需注意的问题外还必须结合有关的力学知识。首先搞清楚滑轮中动力和阻力的来源,通过 滑轮中动力和阻力的关系,从而知道提供动力和阻力的那些力之间的关系,按照题目要求进行计算。 自主广场 我夯基,我达标 1.如图 9-2-9,重 10N 的物体静止地被滑轮组吊起。已知每个滑轮重 2N,则三个轻 弹簧秤的示数分别是 F1= N,F2= N,F3= N。 思解析:题中的弹簧秤分别连接在滑轮组的不同,他们的示数由他们承担的 力决定。其中弹簧秤 1 承担了重物的重量,他的示数和重物的重量相同是 10N;由图可知 弹簧秤 3 承担了重物和两个滑轮的全部重量, 所以弹簧秤 3 的示数是重物和两个滑轮重量 之和是 14N;弹簧秤 2 连接在动滑轮的其中一根绳子上,根据动滑轮省力的特点可得弹簧 秤 2 的示数为重物重量的一半,即为 5N。 图 9-2-9 答案:10N;5N;14N 2.用图 9-2-10 中的三种装置分别将重物 G1、G2、G3 匀速提起,不计摩擦和绳子的重力及滑轮重力。 若用拉力,F1=F2=F3,则 G1、G2、G3 的关系是( ) A、G1=G2=G3 B、G1<G2<G3 C、G1<G2=G3 D、G1>G2>G3 思解析:图 9-2-10 中(1)是一个定滑轮,它只能改变 力的方向,不能改变力的大小,即:G1 ? F1 ;图 9-2-10 中(2) 图 9-2-10 是个简单的滑轮组,其中悬挂动滑轮的绳子段数是 2 段,所以: G2 ? 2 F2 ;图 9-2-10 中(3)也是一个 滑轮组,但是因为其绳子绕法和图 9-2-10 中(2)的不一样,悬挂动滑轮的 绳子段数是 3 段,所以:G3 ? 3F3 。综上所示:在 F 1 ? F2 ? F 3 的条件下,G 1 < G2 < G3 。 图 9-2-11答案:B 3.如图 9-2-11,用 10N 的力拉着轻质滑轮匀速前进,物体重 50N。不计绳与滑轮间的摩擦,物体 所受的摩擦力大小为( ) A、10N B、50N C、20N D、5N 思解析:本题中的滑轮是一个动滑轮,但是应该注意的是这里的动力 F 作用在滑轮的轴心上,阻 力(物体与地面间的摩擦力)作用在滑轮的边缘。根据滑轮的本质,这时阻力臂是动力臂的 2 倍,即阻 力是动力的二分之一。因为力 F=10N,所以摩擦力大小为 5N。 答案:D 4.做出图 9-2-12(甲)中动滑轮的杠杆五要素 思解析:做图前应该先明确杠杆的五要素是:支点、动力、 阻利、动力臂、阻力臂。根据杠杆五要素的基本概念,支点应该在绳 子固力、动力臂、阻力臂。根据杠杆五要素的基本概念,支点应该在 绳子固定一侧的滑轮边缘,即为图 9-2-12(乙)中 O 点;动力就是提 甲 乙 图 9-2-12 升绳子使滑轮上升的力,即图乙中的 F1;阻力就是重物对滑轮向 下的拉力,即图 9-2-12(乙)中的 F2;相应的动力臂,阻力臂就是图 9-2-12(乙)中的 L1 和 L2。 答案:如图 9-2-12(乙)所示 5.绕图 9-2-13(甲)中滑轮组使 F ?1 G 。 4 物思解析:本题中给出了两个动滑轮和两个定滑轮,根据题 目要求,在此滑轮组中悬挂动滑轮的绳子端数应该是 4 根,所以 在这些滑轮上绕绳子要满足有 4 根绳子悬挂动滑轮。根据滑轮组 绕绳时遵循的“奇动偶定”和“先里后外”的原则就可以按要求 绕出滑轮组的绳子了。 答案;如图中 9-2-13(乙)所示甲 图 9-2-13乙6.使用如图 9-2-14 所示的装置匀速提起重物所用的拉力中( ) A.F1 最大 B.F2 最大; C.F3 最大 D.F1\ F2\ F3 一样大 思解析:图中的滑轮就是一个最基本的定滑轮,根据定滑轮的特点:定滑轮只 能改变力的方向,不能改变力的大小。所以图中所示三种情况下拉力的大小相等,均等 于重物自身重力。即 F 1 ?F 2 ?F 3 ?G 答案:D 7.如图 9-2-15 所示,物体 A 的重力为 10N ,滑轮重力为 2N,弹簧测力计示数 20N,求: (1)物体 B 的重力。 (2)物体 A 对地面的压力。 思解析: (1)由于定滑轮的轴心悬挂在弹簧秤上,所以弹簧秤承担了滑轮自身 的重量和在滑轮上的动力和阻力。 根据定滑轮的实质是一个等臂杠杆可知动力等于 阻力,而动力又有 B 物体的重力来提供,所以 B 物体的重力等于弹簧秤示数与滑轮重力 差值的一半,即 GB ? 图 9-2-15 (2)因为在滑轮上的动力和阻力都是 9N,所以物体 A 也就受到 9N 向上的拉力。而 物体 A 处于静止的平衡状态,根据力的平衡条件可知物体 A 对地面的压力为 1N。 答案: (1)9N; (2)1N 8.如图 9-2-16 所示,物体 A 通过动滑轮在水平拉力 F 的作用下 沿水平面以 lm/s 的速度做匀速直线运动, 此时弹簧测力计的读数为 5N, 若不计动滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和动滑轮与绳间摩擦,那么物 体 A 与水平面的摩擦力大小为多大?拉力 F 在 2s 内移动的距离是多少? 图 9-2-16 思解析:物体 A 在一个动滑轮的作用下做匀速运动的,根据动滑 轮的实质,绳子上的拉力应该是 A 物体与地面间摩擦力的一半。连接绳子的弹簧秤的读数是 5N,所以物 体 A 与地面间的摩擦力 f ? 2F ? 10 N ;使用动滑轮虽然可以省力但是却费距离,并且动力移动的距离 是物体移动距离的 2 倍。在 2s 内物体 A 移动的距离 S A ? vt ? 1? 2 ? 2m ,则 2s 内拉力 F 移动的距离 图 9-2-141 1 ( F ? G滑) ? ? (20 ? 2) ? 9N 2 2SF ? 2S A ? 4m 。答案:10N;4m 9.建筑工地上,工人用动滑轮来提升货物,如图 9-2-17 所示。 目的是为了 () B.减少的多少 D.减少物体移动的距离A.减少拉力的大小 C.改变拉力的方向思解析:采用动滑轮提升货物,就是为了利用动滑轮的特点。动滑轮的使 用可以省力,但是却费了距离。另外动滑轮不能改变力的方向,也不能省功。所以 B、C、D均错误,只有A正确。 答案:A图 9-2-17我综合,我发展 10. (04 丰台区) 如图 9-2-18 所示滑轮组,正方体 A 在水平地面上处于静止状态,已知 A 的 边长为 1 分米,密度为 千克/米 ,动滑轮总重为 2 牛,若使 A 对水平地面产生3600 帕的压强,作用在绳端的拉力 F 为(忽略摩擦和绳重,g=10 牛/千克) ( ) A . 4 牛 B . 5 牛 C . 1 牛 D. 22 牛 3 思解析:根据题目中所给的正方体边长计算出正方体的体积为 0.001 米 ,由体积和密度计算出 图 9-2-18 正方体的质量为 2 千克,从而得到正方体的重力是 20 牛;根据正方体 的边长及题目要求对地面的压强是 600 帕可计算出物体 A 对地面的压力是 6 牛;对 A 物体进行受力 分析,根据力作用的相互性及物体平衡的条件可知物体 A 受到滑轮组的拉力是 14 牛;动滑轮的总重是 1 牛,所以在这个滑轮组中由 4 根绳子承担了 16 牛的拉力,即作用在绳端的力 F 为 4 牛。 答案:A 11. (04 上海) 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 9-2-19 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。 比较 A. .B.两图可知:______________________________________________________; 比较 B. .C. .D.三图可知:____________________________________________________。图 9-2-19 思解析:此题是要研究定滑轮的使用特点的,图中的 A、B 两图进行比较,从弹簧秤的读数上就 可以看出定滑轮的使用是不是省力,如果两种情况下弹簧秤的读数相同,就说明定滑轮不省力;比较图 中的 B、C、D 三图,从弹簧秤的读数上就可以看出定滑轮在拉力方向不同的情况下提升物体拉力大小上 的关系。如果三种情况下,弹簧秤的读数相同,则说明定滑轮虽然不能改变力的方向但是可以改变力的 大小。 答案:定滑轮不改变力的大小;定滑轮只能改变力的方向。 12.产市的岩滩红水河奇石闻名全国乃至世界,采石工人用如图 9-2-20 所示 的装置将一块奇石从 5m 深的水底提升到离水面 1m 高的船上。 已知石头在出水前人的拉 力 F1 ? 4.5 ?10 N,石头出水后人的拉力 F2 ? 7.0 ? 10 N,不计摩擦及动滑轮重,求:3 3(1) 石头的重力;(2)石头的体积。 思解析: (1)采石工人使用的滑轮组有 4 根绳子悬挂着动滑轮,则人对绳子的 图 9-2-20 拉力是石头重力的 1/4。当石头提出水面时,石头只受到滑轮向上的拉力和自身的重力,反之则石头对滑 轮向下的拉力就等于自身重力,所以有 G石 ? 4F2 。 (2)当石头还没有提出水面时,石头受到重力、浮力和滑轮的拉力而处于平衡状态,即G石 ? F拉 ? F浮 ;由于人对绳子的拉力是石头对滑轮拉力的 1/4,即 F1 ?可以求出浮力,根据 F浮 ? ?水 gV石 就可以计算出石头的体积。 答案:解:(1) G石 ? 4F2 ? 4 ? 7.0 ?103 N ? 2.8 ?104 N (2)∵ F1 ?1 1 F拉 ? (G石 ? F浮 ) ,由此就 4 41 (G石 ? F浮 ) 4∴ F浮 ? G石 ? 4F1 ? 2.8 ?104 N ? 4 ? 4.5 ?103 N ? 1.0 ?104 N1.0 ? 104 N V石 ? ? ? 1.0m3 3 3 ? 水 g 1.0 ?10 kg / m ? 10N / kg F浮13.如图 9-2-21 所示装置中,若拉力 F 为 2 牛,不计摩擦,甲、乙 弹簧秤的读数分别是_____牛和____牛。 思解析:题目中的滑轮组是由两个滑轮组成,但是这两个滑轮都可 以看作是动滑轮, 。如果和甲连接的滑轮是动滑轮,则有两段绳子悬挂,甲 图 9-2-21 的示数就是拉力 F 的 2 倍,即为 4 牛;如果和乙连接的滑轮是动滑轮,则有三段绳子悬挂,乙的示数就 是拉力的 3 倍,即为 6 牛。 答案:4;6 14.如图 9-2-22 所示,使用滑轮组匀速地提起重物,物体受到的重力为 1000 牛,人体受到的重 力为 600 牛,人对地板的压力是___________牛。 思解析: 题中的滑轮组有一个定滑轮和一个动滑轮组成, 动滑轮有两根绳子 悬挂。则用此滑轮组要匀速的提起 1000 牛的重物,需要拉力为 500 牛;当人提供给 绳子 500 牛的拉力时,根据作用力与反作用力的关系,人也受到绳子 500 牛向上的 拉力。由于人的自身重力是 600 牛,所以人对地面的压力是 100 牛。 图 9-2-22 答案:100 15.如图 9-2-23 所示装置中,重物都处于平衡状态,如果滑轮重和摩擦均不计, 则 G1、G2、G3 的关系是: ( ) A. 2G1=G2=2G3。 B. G1=2G2=G3 C. G1=G2=G3 D. 3G1=2G2=G3。 思分析:本题中的滑轮组由一个动滑轮和两个定滑轮组成。根据定滑轮不省 力的特点及二力平衡原理,悬挂在定滑轮上的 G1 和 G3 的大小应该是相等的;重物 G2 是悬挂在动滑轮上的,它的大小应该是绳子上拉力的 2 倍,即 G2=2G3 。所 G1、G2、 G3 的关系是 2G1=G2=2G3。 答案:A 图 9-2-23我创新,我超越 16.利用滑轮组站在地上提起70N的重物,如果绳子最大只能承受30N的拉力,试画出这个滑 轮组以及绳子的绕法(不考虑摩擦力和滑轮的重力) 。 思解析: (1)本题考察的知识点是如何组装滑轮组。关键是明确绳子上实际受的力不能超过它 的最大能承受的力,而且绳子的段数必须是整数。故绳子的段数 n 在求解时,其取值不能根据四舍五入 原则,而应该采用“进位”的原则。滑轮承重绳子的段数 n ? 3段。G 70 N ? ? 2.3 ,取整数为 F 30 N(2)另外还要注意分析题目隐含的条件“站在地上提起” ,站在地上的 含义指绳子的端向下,即拉力的方向向下。 (3)因为滑轮承重的绳子是3段,并且拉力的方向向下,所以应用两个 定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组。装置和绳子绕法如图所示。 图 9-2-24 答案:如图 9-2-24 所示 17. (04 福州) (7 分)电气化铁的高压输电线,无论在严冬还是盛夏都要绷直,才能使高压线与 列车的电极接触良好,这就必须对高压线恒定的拉力。为此,工程师设计了如图 9-2-25 所示的恒拉 -2 3 力系统,其简化原理图如图 9-2-26 所示。实际测量得到每个水泥块的体积为 1.5×10 m ,共悬挂 20 个 水泥块。已知水泥块的密度 3 3 为 2.6×10 kg/m ,g 取 10N/kg。 (1)请指出图 9-2-26 中的动滑轮、定滑轮; (2)每个水泥块的重力是多少? (3)滑轮组对高压线的拉力是多大? 思解析: (1)根据动滑轮和定滑轮的概念可知 图中的 C 是动滑轮;A、B 是定滑轮。 (2)已知水泥块的体积和密度可以计 图 9-2-25 算出水泥块的质量,根据 G ? mg 就可以计算出水泥块的重力。 图 9-2-26(3)滑轮组中的动滑轮由 3 根绳子承担其所受拉力,所以滑轮组对高压输电线的拉力是 水泥块总重力的 3 倍。已知水泥块的重力,就可以计算出滑轮组对高压输电线的拉力。 答案:解: (1)图 9-2-26 中 C 是动滑轮,A.B 是定滑轮。 (2)每个水泥块质量 m1 ? ?V1 ? 2.6? 10 kg/m ? 1.5 ? 10 m ? 39kg)3 3 ?2 3每个水泥块的重为 G1 ? m1g ? 39kg? 10N/kg? 390N (3)水泥块对钢丝绳的拉力为 F1 ? 20G1 ? 20 ? 390N? 7.8? 10 N3由图可知,动滑轮由 3 段绳子承担,所以滑轮组对高压输电线 ? 104 N共同成长 合作共赢 仔细阅读下面的漫画,思考下面的几个问题: (1) 此漫画中的人使用的是定滑轮,为什么会出现画中所画的情景?这说明了定滑轮的什么特 点? (2) 漫画中人使用的定滑轮没有能够将重物提升到楼上去,试想生活中我们还可以采用那些手 段去达到目的?怎样才能既简单又省力的将重物提升到楼上去? (3) 通过对漫画中的情景进行分析和对这种情况下滑轮应用的设计,从中你能得到什么和 教育? 思分析: (1)漫画中的胖子在地面能够将重 物拉上去,首先说明定滑轮可以改变力的方向;但 是当瘦子接手后,重物反而将瘦子拉了上去,这就 说明定滑轮不能省力,胖子的自身重力大,能够将 重物拉上去,而瘦子的自身重力小,就反被重物拉 了上去。 (2) 胖子的最终目的是想将物体从 二楼的窗户搬进去,但因为瘦子的自身重力小,而 定滑轮又不改变力的大小,只能改变力的方向,胖 子的目的没有能够达到。 在生活中要达到这个目的, 能够采用的办法很多,例如使用滑轮组或由两人将 重物直接太上楼等等,在这里我们完全可以用一种 既简单又省力的办法,即:根据动滑轮的特点,选 用一个动滑轮,这样胖子一个人就可以将物体提到窗口。 (3)漫画中的胖子要将重物提上楼,虽然使用了简单机械,但是他使用的机械不但没有 能够使他的工作方便省力,而且还造成了麻烦。同样是使用简单机械,如果将他使用的定滑轮改为动滑 轮,不但不会有麻烦,而且还可以很方便省力。所以学习讲究学以致用,在生活中不但要用我们学过的 东西,而且还要讲究能够合理正确的使用,要不就会出现适得其反的结果。 见仁见智 如图所示,用一根结实的绳子在两根光滑上绕几圈,一小朋友用力一拉,两位大力士竟撞在一 起了。这幅漫画说明了使用滑轮组能省力。 学生甲: 杠杆、滑轮这些简单机械不仅用于我们的生产生活之中,而且在 我们人体或动物体的某些部位也存在着简单机械的功能。 学生乙:在现今社会,我们已经可以使用各种各样复杂的机械,但是无论 多么复杂的机械,其中的很多部件都是由杠杆、滑轮等简单机械组合起来的。 学生丙:现今社会人们的生产生活已经用到各种先进的机器人。对与这种 先进的机械来说,他的组成中也少不了简单机械。 学生丁:通过对滑轮、滑轮组的学习,不仅使我们了解了滑轮这种简单机械在生产中的应用,而且 也给我们的生活以很大的。 思考:对与各种简单机械都有各自的特点,人们在生产生活中根据自己的需要和机械的特点,在不 同的情况下采用不同的方法,给自己的工作带来了很大的方便,也省了力,例如人们用杠杆撬动石头, 用滑轮提升物体等。不仅如此,在人体和动物体的某些部位,也存在简单机械的功能,例如人的胳膊, 螃蟹的鳌等。 我们将各种简单机械根据其特点进行组合,就可以组成更复杂的机械,当今社会我们使用的 复杂机械都是由各种简单机械有机组合而成的。例如起重机的实质就是由滑轮组和杠杆组合起来的。另 外,对于像机器人等先进的机械来说,也离不开简单机械。任何先进的机械都可以分为机械控制系统和 机械传动系统,机械控制系统是机器的核心。随着电子技术的发展,机械控制系统越来越先进,使人们 操作起来越来越方便。而机械的传动系统就是简单机械的组合。 动滑轮和定滑轮都有自己的长处和自己的缺点,当我们单独使用那一个都不能发挥多大的作 用,但是当我们将它们有机结合起来构成滑轮组的时候,它们各出所长,就能发挥巨大的作用。如图中 所示,一个小朋友就能将两个大力士拉的撞在一起。在生活中,每个人都有自己的长处和缺点,单独一 个人对于社会的发展是起不了多大作用的,但是如果我们每个人团结起来,在社会发展中各尽所能,那 我们就会对社会的发展起到巨大的推动作用。

  

关键词:儿童滑轮教学
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