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其他简单机械

发布时间:2014-01-28 12:55:28  



其他简单机械

想想议议
我们先来观察一幅科学漫画

这个故事中起到关键作用的是哪个部件? 你在哪里见到过吗?

物理与生活
生活中的滑轮

滑轮

滑轮

想想议议
地上有一筐石头,要运到二楼。怎样运? 请你帮 忙想个办法。

一、滑轮 1. 滑轮是一个周边有槽,能绕轴转动的小轮

2. 分类

定滑轮: 使用时轴固定不动。

动滑轮: 使用时轴和重物一起移动。

探究实验
探究动滑轮与定滑轮的特点

定滑轮
(1)能否改变用力方向? 定滑轮可以改变用力方向。 (2)能否省力? 定滑轮不能省力。 (3)能否省距离? 定滑轮不能省距离。 F1 F

受力分析

物体匀速上升: F1 = G物
理论上不省力也不费力。

F1>G物
绳子与定滑轮之间有摩擦,拉力略大

F1 F1
假如摩擦忽略不计

G物

使用定滑轮,既不省力也不费力。

理论分析 转轴固定不动,相当于支点 O,拉力相当于动力, 物体对绳子的拉力相当于阻力。 L1 = L2 F1 = F2 F 1 = G物 定滑轮相当于一个等臂杠杆, 因此,不省力也不费力。 F2 = G物 l2 l1 O

F2

F1

定滑轮
(1)可以改变用力方向。 (2)既不省力也不费力,也不省距离。 (3)本质上,相当于一个等臂杠杆。

动滑轮
(1)能否改变用力方向? 动滑轮不能改变用力方向。 (2)能否省力? 动滑轮能省力。 (3)能否省距离? 动滑轮不能省距离。 F1

F

理论分析 支点是 A 点还是 O 点? F O A O
l 1 = 2R F l2 = R

∵G· R = 2R ·F GR F= 2R 1 = G 2

动滑轮相当于一个动
G

G

力臂是阻力臂二倍的省力

杠杆。因此能省一半力。
杠杆的支点在 O 点处

动滑轮的实质

动滑轮实质可看做是一个动力臂是阻力 臂两倍的杠杆

为什么实验中的拉力比重力的一半大?
2 F2 = G动 + F物 = G 动 + G 物 F2 = (G动 + G物)/2 G物>>G动 一般情况下,忽略动滑轮重及 绳子与动滑轮之间的摩擦。 G 动 F物

F2

F2

动滑轮
(1)不能改变用力方向。 (2)能省一半力,但费一倍距离。 F = G/ 2 s = 2h

(3)本质上,相当于一个动力臂为阻力臂 2 倍的省 力杠杆。

想想做做
1. 在图中,货物 G 重为 100 牛,若不计滑轮的重

力,不考虑绳子与滑轮之间的摩擦力。
由 a 图装置拉,拉 力 F1 = _____ 100 牛; 由 b 图装置拉,拉 力 F2 = _____ 50 牛。 a F1 b F2

2. 物体被匀速升高时,如果 F = 25 牛,滑轮质量 不计,则重物 G 受到的重力为 _____ 50 牛。

F = 25 牛

想想议议
在上面的实验中,拉绳子是竖直拉的,如果斜着

拉,上述实验中的结论还能成立吗?

拉力大小会变化吗?
定滑轮

l1 l2

l2

l1

l2 F1

l1 F1

F2

F1

F2

F2

L1 = L2

F 1L 1 = F 2L 2

F1 = F2

斜着拉时,仍旧既不省力也不费力。

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 其既可以改变力的方向,又能省力?

探究实验
组成滑轮组,探究滑轮组的特点
①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?把你的方案画出来。

F

F

G

F

G

G

2 段绳子承担 2 段绳子承担 3 段绳子承担 F =(1/2)G F =(1/2)G F =(1/3)G

二、滑轮组
拉力 F 的大小与吊起动滑轮的绳子段数 n 有关。动 滑轮被几段绳子吊起,所用的力就是物重的几分之一即: 1 F=nG

拉力 F(绳子自由端)移动距离 s 是物体上升高度 h
的 n 倍,即: s = nh

6 段绳子承担 F =( 1/ 6) G

F
G

F

7 段绳子承担 F =( 1/ 7) G

G

18 段绳子承担 F =(1/18)G

F





1. 在右图所示的滑轮组中: (a)若动滑轮重 G轮 不计,拉力 F

是多少?
1 G 5 物 (b)若动滑轮重 G轮 不能忽略,那么 F= 图中的拉力 F 应等于多少? 1 F = ( G物 + G 轮 ) 5 G轮

F

G物

2. 如图所示,物体 A 重为 100 N,挂重物的钩子 承受的拉力是 _____ 100 N。人匀速拉绳子的力是 _____ 50 N(动滑轮自重不计)。

A

3. 如图所示的四个滑轮组中,图 ______ 可省一半 b c a d 用力大 力,图 ______ 最费力,图 ______ 和图 ______ 小一样。

a

b

c

d

4. 用如图所示的滑轮组拉动物体 A,怎样绕线最
省力,画出绕线图。 F A

科学世界

轮轴和斜面
杠杆、滑轮都是简单机械,它们还可以变形为轮轴。

下面是几种轮轴 1. 井上的辘轳 从右边看过去,可画成下图: F2 l1 = R O l2 = r F1 动力臂大于阻力臂 —— 省力杠杆。

2. 汽车的方向盘 从上边看下去,也可画成下图:

F2 l1 = R O l2 = r

F1
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。

3. 水龙头

从上边看下去,也可画成下图:

F2 l1 = R O l2 = r

F1
动力臂大于阻力臂——省力杠杆。

4. 其他轮轴

门的把手 船舵

螺丝刀

单车的踏板

斜面也是一种省力机械

甲 乙


20公分 20公分

20公分

将玩具车升高 20 公分,甲最费力,丙最省力, 由此可知斜面越缓和越省力。

其他斜面


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