- 2021-06-01 发布 |
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文档介绍
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
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 F1查看更多