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实验3:滑轮组组装

生活中的简单机械 · 四年级
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 将定滑轮与动滑轮组合,通过绳子缠绕改变力的方向并省力,用于提升重物的装置。

从哪来 基于“简单机械原理”中关于杠杆平衡及力的传递规律,理解滑轮作为变形杠杆的工作机制。

为什么 定滑轮实质是等臂杠杆,只改变力的方向不省力;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆。滑轮组将两者结合,通过增加承担重物的绳子段数(n),将总重力分散到多段绳子上,从而使得拉力 $F = G/n$(忽略摩擦和绳重),既实现了省力,又保留了改变用力方向的灵活性。

实物拆解法
先展示一个定滑轮和一个动滑轮,分别演示其特点。然后拿出滑轮组,让学生观察绳子的走向,数一数直接连接在动滑轮上的绳子有几段。强调“谁吊着动滑轮,谁就分担重力”,适合视觉型、喜欢动手操作的学生。
生活类比法
把滑轮组比作“多人抬重物”。一个人抬不动石头(直接拉),两个人抬就轻松了(两段绳子),四个人抬更轻松(四段绳子)。滑轮组就是让多段绳子像多个人一样一起分担重量,适合抽象思维较弱、喜欢生活联系的学生。
逻辑推导法
从杠杆原理出发,画出动滑轮的杠杆模型,证明 $F=G/2$。再引入定滑轮改变方向,最后组合推导 $F=G/n$。强调数学关系和物理本质,适合逻辑思维强、喜欢探究原理的学生。
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练一道
基础题
一个滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,绳子的一端固定在定滑轮挂钩上,绕过动滑轮,再绕过定滑轮,最后向下拉。若物体重 100N,忽略摩擦和绳重,求拉力 F 是多少?
变式
若上述滑轮组中,绳子的一端固定在动滑轮挂钩上,绕过定滑轮,再绕过动滑轮,最后向上拉。物体重 100N,忽略摩擦和绳重,求拉力 F 是多少?
试试手自己判
检测题
如图所示(描述:一个定滑轮在上,一个动滑轮在下,绳子一端固定在定滑轮下端的挂钩上,向下绕过动滑轮,向上绕过定滑轮,最后手向下拉绳子)。若物体重 60N,不计滑轮重、绳重及摩擦,求手拉绳子的力 F 为多少?若物体上升 0.5m,绳子自由端移动了多少米?
看答案和判分标准
答案:F = 30N;绳子自由端移动 1m。
判对标准:
1. 正确判断 n=2(因为固定端在定滑轮,且最后向下拉,只有两段绳子承担动滑轮)。
2. 正确计算 F = 60/2 = 30N。
3. 正确计算距离 s = n * h = 2 * 0.5 = 1m。
若 n 判断为 3 或距离计算错误,则视为未掌握。
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