八年級物理系列學(xué)案第十三章簡單機械

1、教學(xué)內(nèi)容：第十三章簡單機械(二). 重、難點.定滑輪、動滑輪的工作特點和實質(zhì).滑輪組的工作特點和裝配方法.輪軸的原理及作用三.知識點分析(一) 滑輪.定滑輪：(1 )定義：工作時軸固定不動的滑輪叫定滑輪。(2)工作特點：不省力，但可改變力的方向。(3)實質(zhì)：是一個以軸為支點，以輪半徑為力臂的等臂杠桿。.動滑輪：(1 )定義：工作時軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪。(2 )工作特點：能省一半力，但不能改變力的方向。(3)實質(zhì)：是動力臂(直徑)是阻力臂(半徑)2倍的省力杠桿。.滑輪組：(1 )定義：定滑輪和動滑輪組合在一起就叫做滑輪組。分之(2)工作特點：物重和動滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起物體所

2、用的力就是總重的幾 一，即： F1=F2/ n o注：n是承擔(dān)總重的繩子段數(shù)(直接與動滑輪接觸的繩子段數(shù))。(3)滑輪組的裝配方法：滑輪個數(shù)：1若要改變力的方向，n段繩子需要用n個滑輪2只省力，不改變力的方向，n段繩子需要(門-1)滑輪3定滑輪和動滑輪的個數(shù)最多相差1個 接線方法：奇數(shù)根繩子從動滑輪開始接線，偶數(shù)根繩子從定滑輪開始接線。(二)輪軸：.輪軸是一個可連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿。.由杠桿的平衡條件可知：F1R=F2r,所以輪軸可以省力.應(yīng)用：汽車方向盤、門把手、轆翔等?！镜湫屠}】例1如圖所示，用四個滑輪組分別提起重力為G的物體。如果不計摩擦和動滑輪的重力那么拉繩子的四個力F F2、F3、F4的

3、大小分別是()A. G/2、G/3、G/4、G/3B. G/3、G/3、G/4、G/4C. G/2、G/2、G/3、G/3D. G/2、G/2、G/4、G/2分析：此題的關(guān)鍵是正確分析由幾段繩子承擔(dān)重物。由于繩子自由端沒有連接重物，則只需要數(shù)出與動滑輪（包括滑輪框）接觸的繩子段數(shù)即可確定no在本題中甲圖承擔(dān)重物的繩子段數(shù)為2,乙圖承擔(dān)重物的繩子段數(shù)為3,丙圖承擔(dān)重物的繩子段數(shù)為4, 丁圖承擔(dān)重物的繩子段數(shù)為3。解答：正確選項為Ao說明：此題考查滑輪組承擔(dān)重物的省力問題。段數(shù)的確定可以采取在動、定滑輪間畫一條 水平直線，數(shù)繩子和直線交點的方法， 由于繞過定滑輪的繩子的自由端沒有連接重物，此段繩子

4、不計在n數(shù)之內(nèi)。例2如圖所示，用200N的拉力拉著物體 A以3m/s的速度在水平面上勻速前進，若 A與滑 輪相連 的繩子C中的拉力大小是120N,不計滑輪重力、繩的重力及滑輪上各處的摩擦，則A與地面的摩擦力為N, B與地面間的摩擦力為No分析：要隔離A、B、滑輪三個物體，分別分析他們在水平方向的受力情況，便可以解出A、B物體與地面間的摩擦力。解答：物體A在水平方向上受三個力作用：向左的拉力F、繩C對A向右拉力Fc和水平向右的摩擦力fAo由于A物體在水平面上做勻速直線運動，所以：fA=F Fc=80N由于B物體在水平桌面上做勻速直線運動，所以地面對B的摩擦力fB等于繩上拉力Fb,對滑輪進行受力分

5、析可得 B對滑輪的拉力Fb等于繩C對滑輪拉力Fc的一半，即：fB=FB=Fc/2=60 （N）說明：此題考查物體受力分析和動滑輪使用特點。不能機械的記住“使用一個動滑輪就省力一半”，要理解為：使用動滑輪時，作用在輪邊緣上的力（作用在繩上的力）是作用在軸上的力的一半，即這是個費力滑輪。這樣，不管動滑輪是豎直還是水平使用，判斷力的關(guān)系就不會錯了。例3如圖所示，某人在筐內(nèi)，人重 400N ,筐重90N,動滑輪重20N。此人用動滑輪將自己 勻速拉起。不計摩擦和繩重，求人對繩子拉力多大？人對筐底壓力是多大？分析：從草圖可以看到雖然有2段繩子連接動滑輪，但承擔(dān)總重的是3段繩子(C、D、E),將人和動滑輪、

6、筐視為一個整體，總重是G人+G輪+G筐。解答：依據(jù)滑輪組的省力特點，在不計繩重及摩擦的情況下：F=G/n= ( G 人+G 輪+G 筐)/3=( 400+90+20 )/3=170 ( N) 即:人對繩子的拉力為 170N o 再選擇人作為受力物體，人受3個力作用：重力 G人、繩子對人拉力F和筐對人的支持力No人處于平衡狀態(tài)，則：G a=F+N ,所以卑N=G人一 F=400 170=230 (N )由于力的作用的相互性，人對筐底壓力為230N o說明：此題考查滑輪組作用和物體平衡時受力分析。此題易錯的地方是誤認為總重由兩根繩子A和B來承擔(dān)，誤認為繩拉人的力是總重的二分之一。應(yīng)該從圖中看出A和

7、B不是一根繩子，此時受力是不相同的。在使用滑輪組省力公式時，F(xiàn)動=F阻/n的前提是一根繩子被分成受力相同的n段，如本題中的C、D、E三段繩子。還要注意的是，B段繩子弁未承擔(dān)滑輪重，B段繩子受力應(yīng)是 Fb=2F G輪=340 20=320 ( N ) 例4 一輛汽車不慎陷入公路旁的泥地中，采用如圖所示的滑輪組裝置將汽車?yán)氐焦飞?。已知汽車的重力?X 104N ,拉繩子的力為900N，繩端向前運動4.5m時，汽車受阻力是多少？汽車向前移動了多少？解析：這是一個利用滑輪組達到省力目的的實際問題。只要根據(jù)“滑輪組有幾段繩子承擔(dān)重力，拉力就是重力的幾分之一，繩子末端移動的距離就是動滑輪移動距離的幾倍

8、”的結(jié)論就不難得出結(jié)果了。答案：由題目當(dāng)中的草圖可知，承擔(dān)阻力的繩子為3段，在忽略繩重、滑輪重及摩擦?xí)r：F 拉=彳阻/3,所以 f rn=F 拉/3=3 X 900=2700 ( N)再根據(jù)滑輪組動、定滑輪連接情況，判斷出動滑輪與汽車向左移動距離是繩端移動距離的1/3，則汽車向前移動了 1.5m。說明：此題考查橫向(或稱臥式)滑輪組使用時各力之間的關(guān)系。橫向與豎向使用滑輪組本質(zhì)上沒有區(qū)別，但要注意與豎向不同，橫向使用滑輪組，重物的重力不是直接阻力，此時重力已和支持力相平衡了。物體水平運動時，所受阻力是與運動方向相反的摩擦力例5如圖所示，用一組合機械提一物體，若輪半徑為R,軸半徑為r,且R:r=

9、3:1 ,作用在輪上的力F=50N 。若要物體勻速上升，求物體G的質(zhì)量是多少？ ( g=1ON/Kg )解析：輪軸是一種可以看成連續(xù)旋轉(zhuǎn)的不等臂杠桿的機械，利用已推導(dǎo)出的輪軸公式就可以求出拉動動滑輪及重物勻速上升的力。答案：由輪軸公式可求出軸上作用力為F F r=FR則：F :F=R:r所以 F =FR/r=3 50/ 仁 150 ( N)再依據(jù)使用動滑車O勺特點：F =G/2所以G=2 F =2 150=300 (N )因為 G=mg ,所以 m=G/g=300/10=30 ( Kg )說明：本題考查輪軸公式的應(yīng)用和動滑輪使用時的特點，特別是考查綜合分析解決組合簡單機械的能力。組合的簡單機械

10、往往可以分成有聯(lián)系的單個簡單機械來進行處理，這個聯(lián)系通常是由繩子來充當(dāng)?shù)模K子各處受力是相同的。例6如圖所示的兩組裝置中，不計滑輪重和繩重及摩擦力，當(dāng)物體重為G時，求繩端拉條，每條繩r受力是不相同的。圖甲分析：由圖可知，兩種裝置中滑輪組的繞繩都不是中承擔(dān)重物的段數(shù)也不是 3段，因此應(yīng)從下向上或從上向下依次分析每個動滑輪(或定滑輪)受力情況。解答：設(shè)繩子末端所受拉力為 F,則每段、每根繩子受力可以標(biāo)出，由此可求得：甲圖中F ?=G/8，乙圖中 F 乙=6/7。說明：此題考查隔離法分析滑輪受力的技能，解決的關(guān)鍵是認清各條繩子的負載量不同【模擬試題】(答題時間：40分鐘)填空題：.定滑輪實質(zhì)是一個

11、杠桿，使用定滑輪時不能 ，但能 。.動滑輪實質(zhì)是一個動力臂是阻力臂 的 杠桿，使用定滑輪時能省力 ，但費。輪軸是有輪和軸組成，能繞 旋轉(zhuǎn)的,輪軸是一種 的杠桿。如圖所示的輪軸， 是支點，作用在輪上的是 ，作用在軸上的是 動力臂是 ,阻力臂是 ,由杠桿的平衡條件可知F2 /Fi= 。使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提重物所用的力就是物重的 。在下圖中，動滑輪和所掛的重物的總重是500牛，則所用的拉力 F大小是 牛。.選擇題：1.使用如圖所示的裝置來提升物體時，既能省力又能改變力的方向的裝置是2.牛，物體勻速上升 及摩擦，則(用如圖所示的滑輪組提升物體，已知物體重2001米，不計滑輪組重

12、)A.拉力為50牛B.拉力為40牛C.繩的自由端拉出4米D.繩的自由端拉出1米和軸的半徑之比為處掛一個重物 G2,剛好靜止不動；現(xiàn)要在兩邊再加一些重物,如圖是輪軸的截面圖，輪軸的輪半徑3:1 ,在A處掛一個重物 Gi在B仍使輪軸保持靜止不動，則A、 B兩邊所加重物質(zhì)量之比應(yīng)為（A. 1:1 B. 3:1 C. 1:3 D. 1:9圖，左邊兩個輪軸的輪半徑與軸半徑之比為和軸半徑之比為2:1,根據(jù)圖中所示情況，要提起相同的重物如圖是四個輪軸的截面3:2,右邊兩個輪半徑G,所用的力最小的是（）,3BC5.用圖所示的滑輪或滑輪組來提相同的重物時，最省力的辦法是（iD如圖所示，不計滑輪重，Gi=100牛,G2=500牛，若彈簧秤上的讀數(shù)為 Fi,物體G2對地面的壓力為口 2,則（）Fi=200 牛，F(xiàn)2=400 牛Fi=300 牛，F(xiàn)2=300 牛Fi=400 牛，F(xiàn)2=300 牛Fi=600 牛，F(xiàn)2=400 牛對于使用滑輪組，下列說法中正確的是（）A.可以省力，但必須改變用力方向B.可以省力，但不能改變用力方向C.可以省力，同時有可省距離D.可以省力，同時可以改變用力的方向，但不能同時省距離三.作圖題：如圖所示的是用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組