2019-2020年九年級(jí)物理 滑輪組問(wèn)題的資料學(xué)案 人教新課標(biāo)版.doc
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2019-2020年九年級(jí)物理 滑輪組問(wèn)題的資料學(xué)案 人教新課標(biāo)版 關(guān)于“滑輪組用力的問(wèn)題”,在中考和初中物理競(jìng)賽中曾多次考過(guò),有的較難,有的易錯(cuò).滑輪組一般可以分為兩類:第一類是簡(jiǎn)單滑輪組;第二類是復(fù)雜滑輪組(設(shè)本文述及的滑輪組均處于平衡狀態(tài)).這兩類滑輪組各有通用解法和特殊解法.“通用解法”具有廣泛性,用其解題較為穩(wěn)妥;“特殊解法”有時(shí)具有局限性,用其解題較為快速. l 簡(jiǎn)單滑輪組的特點(diǎn)及其解法 簡(jiǎn)單滑輪組(不含差動(dòng)滑輪)(如圖1、圖2所示)是用同一根繩子連結(jié),其中一端(始端)固定,其它部分依次繞過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪,拉力作用在另一端(末端).其特點(diǎn)是系動(dòng)滑輪的每段繩子所受的拉力(下簡(jiǎn)稱張力)相等.求簡(jiǎn)單滑輪組的用力情況有如下兩種方法. ?。?)通用解法;整體受力分析法 此法是將動(dòng)滑輪及其吊著的重物視為一個(gè)整體,對(duì)該“整體”作受力分析,最后據(jù)“該整體受到的力平衡”列方程、解方程. 例如,在圖1所示的滑輪組中(繩的末端來(lái)吊重物),據(jù)上述方法, 又如,對(duì)圖2所示的滑輪組(繩的末端吊著重物),由整體的受力 由(1)式和(2)式可得到求簡(jiǎn)單滑輪組用力情況的一般公式: ?。?)式中的n代表繩子的段數(shù);當(dāng)繩的末端來(lái)吊物體時(shí),則n代表“系動(dòng)滑輪的繩子的段數(shù)”;當(dāng)“末端”吊著物體時(shí),則n代表“系動(dòng)謂輪繩子的段數(shù)”再加“吊重物時(shí)的那一段”.這樣一來(lái),“整體受力分析法”就把求兩種簡(jiǎn)單滑輪組用力情況的方法統(tǒng)一到了(3)式中. ?。?)特殊解法:“截線法” 此法是在定滑輪和動(dòng)滑輪之間作一條水平輔助線.假設(shè)它把滑輪組的繞線“截?cái)唷保?dāng)繩的末端未吊物體時(shí),則接動(dòng)滑輪的繩頭的個(gè)數(shù)等于”繩子的段數(shù)”.例如圖1的滑輪組中,“繩頭”為3個(gè)(A、B、的末端吊著物體時(shí).則按動(dòng)滑輪頭的個(gè)數(shù)再加吊物體的那段繩為“繩子的段數(shù)”.例如圖2中的滑輪組中共有4個(gè)繩頭(D、E、M、N),繩子的末端吊著物體,則“繩子的段數(shù)”為“4”+“l(fā)”=5段.若不 2 復(fù)雜滑輪組的特點(diǎn)及其解法 復(fù)雜滑輪組(如圖3、圖4所示)是由幾根繩子分別繞過(guò)動(dòng)滑輪、定滑輪(有的沒有定滑輪)而構(gòu)成的.其特點(diǎn)是同一根繩子各段的張力相等,不同繩子的張力不相等,這是復(fù)雜滑輪組與簡(jiǎn)單滑輪組的重要區(qū)別之一.求復(fù)雜滑輪組用力情況的兩種解法如下.(動(dòng)滑輪重均忽略不計(jì)) ?。?)通用解法:“隔離體”法 “隔離體”法就是把“有關(guān)”的滑輪和“所帶的物體”從這個(gè)“整體”中逐個(gè)隔離出來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的受力分析,然后根據(jù)“物體受到的力平衡”列方程、解方程.此法對(duì)一般復(fù)雜滑輪組都是適用的.也可利用”動(dòng)滑輪能省一半力”求解圖3所示的問(wèn)題. ∵“物體間力的作用是相互的”,∴F1=F2,F(xiàn)3=F4;又∵使用“動(dòng) 滑輪組繩的末端未系物體時(shí)(如圖4甲所示),∵“物體間力的作用是相互的”,∴F1=F2,F(xiàn)3=F4,又∵動(dòng)滑輪1和動(dòng)滑輪2以及物體P (2)特殊解法:公式法 A.對(duì)圖3所示的滑輪組的“計(jì)算公式” 根據(jù)上述對(duì)滑輪組的受力分析可知,若用一個(gè)動(dòng)滑輪(如圖3甲所示的滑輪1)吊物體, 若用兩個(gè)動(dòng)滑輪(如圖所示的滑輪l和2), 若用3個(gè)動(dòng)滑輪(如圖所示的滑輪1、2和3), 依次類推,若用m個(gè)動(dòng)滑輪,則: ?。?)式中的Fm代表對(duì)繩的末端的拉力,m代表動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù). 當(dāng)繩的末端系重物時(shí)(如圖3乙所示),同理可得: B.對(duì)圖4所示滑輪組的“計(jì)算公式” 當(dāng)繩的末端未系物體時(shí)(如圖4甲所示) 若總共有一個(gè)滑輪(一個(gè)定滑輪和0個(gè)動(dòng)滑輪), 若總共有兩個(gè) 滑輪(定滑輪1和動(dòng)滑輪2) 若總共用三個(gè)滑輪(定滑輪1、動(dòng)滑輪2和3) 依次類推,當(dāng)總共用n個(gè)滑輪(一個(gè)定滑輪和m個(gè)動(dòng)滑輪)時(shí),則有: ?。?)式中,F(xiàn)n代表對(duì)繩的末端的拉力,n代表滑輪的總數(shù). 當(dāng)繩的末端吊物體時(shí)(如圖4乙所示),同理可得到: 淺談最簡(jiǎn)單滑輪組的組裝及繞繩問(wèn)題 山東省利津縣實(shí)驗(yàn)二校 (274000) 崔風(fēng)華 發(fā)表于《數(shù)理化解題研究》01.8 題目1 一根繩子最大能承受400牛的拉力,要使它提起1000牛的重物,請(qǐng)畫出滑輪組最簡(jiǎn)單的裝配圖(要求動(dòng)力方向向上). 題目2 某同學(xué)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率時(shí),測(cè)得鉤碼質(zhì)量為150克,繩子拉力為0.5牛,鉤碼上升0.1米,繩端向上移動(dòng)了0.4米,請(qǐng)你按題意設(shè)計(jì)出滑輪組并畫出裝配圖. 題目3 站在地面上的某工人想用滑輪組把一批貨物從地面吊到樓上,已知貨物重1200牛,該工人的最大拉力為500牛,請(qǐng)畫出裝配圖。 以上是典型的滑輪組設(shè)計(jì)及繞繩問(wèn)題.這在實(shí)際生活和物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到.它又是初中物理教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn).本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐提供一種切合實(shí)際,易于掌握的組裝方法. 滑輪組是定滑輪和動(dòng)滑輪的綜合運(yùn)用.它之所以有著廣泛的應(yīng)用,無(wú)非是因?yàn)樗邆淙髢?yōu)點(diǎn):①能省力.②可改變施力方向.⑧能提高效率.從生活實(shí)際的這三點(diǎn)切入,從整體考慮設(shè)計(jì)和裝配滑輪組是本文的基本思想. 一、省力?—確定動(dòng)滑輪數(shù) 1.確定繩子股數(shù).一般有二種途徑:一是根據(jù)省力情況,用拉力與物重的比值來(lái)求得,如題1,n≥G/F=1000/400=2.5,n取3.二是通過(guò)繩端和物體移動(dòng)距離的比值來(lái)確定,如題2中,n=S/h=0.4/0.1=4. 2.確定動(dòng)滑輪數(shù).繩子股數(shù)一旦確定,僅根據(jù)滑輪的構(gòu)造特點(diǎn)就很容易確定動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù).對(duì)一個(gè)動(dòng)滑輪來(lái)講,至少提供2股,最多提供3股(如圖甲),例如,題1中n=3,所以只需用1個(gè)動(dòng)滑輪即可,且須從滑輪上鉤纏起;題2中n=4>3,則需2個(gè)動(dòng)滑輪(如圖乙).實(shí)踐證明:n≥5時(shí),學(xué)生仍能通過(guò)其構(gòu)造特點(diǎn)很快確定出動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù). 二、動(dòng)力方向?一確定定滑輪數(shù) 3.明確施力方向.動(dòng)力方向的改變是靠定滑輪來(lái)完成的.那么,分析動(dòng)力方向就顯得格外重要.當(dāng)然,有些題目的施力方向是直接給出的(如題1),有的則標(biāo)明“(不)改變力的方向”.而有些實(shí)際問(wèn)題則需要我們從中挖掘隱含,分析出施力方向.如題2,從“鉤碼上升……,繩子向上移動(dòng)”得到施力方向向上;題3中,由“站在地面……吊到樓上”可知,施力方向一定向下. 4.推斷定滑輪個(gè)數(shù).我曾嘗試著根據(jù)n的奇偶性和動(dòng)力方向總結(jié)出四種情況的公式,得出了一般規(guī)律.但有些學(xué)生(尤其后進(jìn)生)卻往往苦于忘記“規(guī)律”而適得其反.為此我改用“虛設(shè)刪除法”和“反向纏繞法”,收到了意外的好效果.如題2,先畫2個(gè)動(dòng)滑輪,虛設(shè)2或3個(gè)定滑輪,然后按反向纏繞法,從繩端起,逆著動(dòng)力方向 由外向里依次纏繞,直到滿足實(shí)際股數(shù)為止,最后將虛設(shè)的多途定滑輪刪掉.由圖丙可知,本題需要2個(gè)定滑輪.到此,組裝工作已基本完成.同理,題3需用2個(gè)定滑輪(如圖丁). 三、機(jī)械效率?一盡可能少用滑輪 我們干任何事情都要有效率意識(shí),在設(shè)計(jì)滑輪組時(shí)也不例外.我們應(yīng)在符合省力和施力方向符合條件的前提下,以最少的滑輪使機(jī)械效率得到最大限度的提高.這種思想應(yīng)貫穿解決問(wèn)題始終.如題1,我們只用1個(gè)動(dòng)滑輪由3股繩子承擔(dān)重物,而不采用4股以上或用更多滑輪.其根本原因是設(shè)法節(jié)約動(dòng)滑輪,減少額外功,提高機(jī)械效率. 四、繞繩問(wèn)題 對(duì)已確定動(dòng)滑輪、定滑輪個(gè)數(shù)的滑輪組的繞繩問(wèn)題,我在反復(fù)實(shí)踐中總結(jié)了三種方法.簡(jiǎn)單易行(篇幅限制,不再舉例). I.奇動(dòng)偶定法.是指利用繩子股數(shù)的奇偶性確定繩子的固定端,然后依次由內(nèi)向外纏繞?!睘槠鏀?shù)時(shí),應(yīng)把繩子一端拴在動(dòng)滑輪上;n為偶數(shù)時(shí),一定從定滑輪(下鉤)纏起.它適用于繩子股數(shù)已知的任何情況! 1.反向纏繞法.它最適用于動(dòng)力方向已確定的情況.由繩子自由端起,逆著動(dòng)力方向由外向內(nèi)纏繞,直到定滑輪下鉤或動(dòng)滑輪上鉤. 3.“最省力起于動(dòng)”.是指題目只要求“最省力”時(shí),一定要從動(dòng)滑輪上鉤開始順次纏繞.它只適用定、動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)相等的情況. 本文介紹的方法似乎沒有明顯的規(guī)律,更無(wú)一般性的定量公式,但它能著眼于生活實(shí)際,引導(dǎo)學(xué)生會(huì)抓住主要矛盾來(lái)解決這類問(wèn)題.它還使學(xué)生從本已繁多的規(guī)律公式中解脫出來(lái).因此,這種思路方法更實(shí)用.正如一位老師所說(shuō):“只有經(jīng)常從生活實(shí)際切人問(wèn)題,才能把物理教活、學(xué)活”?! ?- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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