活动2:定滑轮和动滑轮的实质
1. 定滑轮在使用时可以看作一个杠杆,请在图 11 - 2 - 1(b)(c)中标出杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂,然后根据杠杆平衡条件说明使用定滑轮不省力的道理。

2. 动滑轮在使用时同样也可以看作一个杠杆,请在图 11 - 2 - 2(b)中标出杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂,然后根据杠杆平衡条件说明使用动滑轮能省力的道理。

填一填
1. 使用滑轮时,轴固定不动的滑轮叫做,其实质是杠杆,使用它(选填“能”或“不能”)省力,但力的方向。
2. 使用滑轮时,轴随物体一起运动的滑轮叫做,其实质是杠杆,使用它(选填“能”或“不能”)省力,但力的方向。
思考:由动滑轮的实质可知,拉力等于物重的二分之一;通过测量发现,拉力却大于物重的二分之一,请你分析其中的原因。使用定滑轮是否也存在类似的问题?
1. 定滑轮在使用时可以看作一个杠杆,请在图 11 - 2 - 1(b)(c)中标出杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂,然后根据杠杆平衡条件说明使用定滑轮不省力的道理。
2. 动滑轮在使用时同样也可以看作一个杠杆,请在图 11 - 2 - 2(b)中标出杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂,然后根据杠杆平衡条件说明使用动滑轮能省力的道理。
填一填
1. 使用滑轮时,轴固定不动的滑轮叫做,其实质是杠杆,使用它(选填“能”或“不能”)省力,但力的方向。
2. 使用滑轮时,轴随物体一起运动的滑轮叫做,其实质是杠杆,使用它(选填“能”或“不能”)省力,但力的方向。
思考:由动滑轮的实质可知,拉力等于物重的二分之一;通过测量发现,拉力却大于物重的二分之一,请你分析其中的原因。使用定滑轮是否也存在类似的问题?
答案
解:
活动2 第1题
1. 标注:
图11-2-1(b):
支点O:滑轮的轴心;
动力$ F $:绳子自由端向下的拉力;
动力臂$ L_1 $:从O到$ F $作用线的垂直距离(滑轮半径);
阻力$ G $:物体对绳子的拉力(等于物重);
阻力臂$ L_2 $:从O到$ G $作用线的垂直距离(滑轮半径)。
图11-2-1(c):
支点O:滑轮的轴心;
动力$ F $:绳子自由端斜向下的拉力;
动力臂$ L_1 $:从O到$ F $作用线的垂直距离(滑轮半径);
阻力$ G $:物体对绳子的拉力(等于物重);
阻力臂$ L_2 $:从O到$ G $作用线的垂直距离(滑轮半径)。
2. 省力分析:
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $,定滑轮的$ L_1=L_2 $,因此$ F=G $,故使用定滑轮不省力。
活动2 第2题
1. 标注:
图11-2-2(b):
支点O:滑轮左侧与固定绳的接触点;
动力$ F $:绳子自由端向上的拉力;
动力臂$ L_1 $:从O到$ F $作用线的垂直距离(滑轮直径);
阻力$ G $:物体对滑轮的拉力(等于物重),作用在滑轮轴心;
阻力臂$ L_2 $:从O到$ G $作用线的垂直距离(滑轮半径)。
2. 省力分析:
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $,动滑轮的$ L_1=2L_2 $,因此$ F=\frac{1}{2}G $,故使用动滑轮能省力。
填一填
1. 定滑轮;等臂;不能;可以改变
2. 动滑轮;动力臂是阻力臂2倍的省力;能;不能改变
思考
原因:动滑轮自身有重力,且滑轮与绳子间存在摩擦,实际拉力需要克服动滑轮重力和摩擦,因此拉力大于物重的二分之一。
使用定滑轮也存在类似问题:定滑轮与绳子间存在摩擦,实际拉力需要克服摩擦,所以实际拉力略大于物体重力。
活动2 第1题
1. 标注:
图11-2-1(b):
支点O:滑轮的轴心;
动力$ F $:绳子自由端向下的拉力;
动力臂$ L_1 $:从O到$ F $作用线的垂直距离(滑轮半径);
阻力$ G $:物体对绳子的拉力(等于物重);
阻力臂$ L_2 $:从O到$ G $作用线的垂直距离(滑轮半径)。
图11-2-1(c):
支点O:滑轮的轴心;
动力$ F $:绳子自由端斜向下的拉力;
动力臂$ L_1 $:从O到$ F $作用线的垂直距离(滑轮半径);
阻力$ G $:物体对绳子的拉力(等于物重);
阻力臂$ L_2 $:从O到$ G $作用线的垂直距离(滑轮半径)。
2. 省力分析:
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $,定滑轮的$ L_1=L_2 $,因此$ F=G $,故使用定滑轮不省力。
活动2 第2题
1. 标注:
图11-2-2(b):
支点O:滑轮左侧与固定绳的接触点;
动力$ F $:绳子自由端向上的拉力;
动力臂$ L_1 $:从O到$ F $作用线的垂直距离(滑轮直径);
阻力$ G $:物体对滑轮的拉力(等于物重),作用在滑轮轴心;
阻力臂$ L_2 $:从O到$ G $作用线的垂直距离(滑轮半径)。
2. 省力分析:
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $,动滑轮的$ L_1=2L_2 $,因此$ F=\frac{1}{2}G $,故使用动滑轮能省力。
填一填
1. 定滑轮;等臂;不能;可以改变
2. 动滑轮;动力臂是阻力臂2倍的省力;能;不能改变
思考
原因:动滑轮自身有重力,且滑轮与绳子间存在摩擦,实际拉力需要克服动滑轮重力和摩擦,因此拉力大于物重的二分之一。
使用定滑轮也存在类似问题:定滑轮与绳子间存在摩擦,实际拉力需要克服摩擦,所以实际拉力略大于物体重力。
活动3:探究滑轮组的省力情况
1. 把一个定滑轮和一个动滑轮组合成滑轮组,你能设计出几种组合方式?
2. 按照你设计的方案组装滑轮组,提升重物。用弹簧测力计测量拉力,比较拉力与物重的大小关系,再数一数承担物重的绳子有几股,你能发现什么?
填一填
和组合在一起叫做滑轮组。使用滑轮组时,滑轮组用几股绳子吊着物体,拉力就是物重的。
1. 把一个定滑轮和一个动滑轮组合成滑轮组,你能设计出几种组合方式?
2. 按照你设计的方案组装滑轮组,提升重物。用弹簧测力计测量拉力,比较拉力与物重的大小关系,再数一数承担物重的绳子有几股,你能发现什么?
填一填
和组合在一起叫做滑轮组。使用滑轮组时,滑轮组用几股绳子吊着物体,拉力就是物重的。
答案
解:
1. 可以设计出2种组合方式:
(1)绳子一端固定在定滑轮的挂钩上,依次绕过动滑轮、定滑轮;
(2)绳子一端固定在动滑轮的挂钩上,依次绕过定滑轮、动滑轮。
2. 实验发现:拉力小于物重;在忽略动滑轮自重和摩擦时,滑轮组用n股绳子吊着物体,拉力就是物重的$\frac{1}{n}$,承担物重的绳子股数越多,拉力越小。
填一填:
定滑轮;动滑轮;几分之一
1. 可以设计出2种组合方式:
(1)绳子一端固定在定滑轮的挂钩上,依次绕过动滑轮、定滑轮;
(2)绳子一端固定在动滑轮的挂钩上,依次绕过定滑轮、动滑轮。
2. 实验发现:拉力小于物重;在忽略动滑轮自重和摩擦时,滑轮组用n股绳子吊着物体,拉力就是物重的$\frac{1}{n}$,承担物重的绳子股数越多,拉力越小。
填一填:
定滑轮;动滑轮;几分之一
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