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探究实验:比较定滑轮和动滑轮的特点

作者:何原华
2019-10-09
信息

【提出问题】定滑轮工作时的特点是什么?动滑轮工作时的特点是什么?

【猜想与假设】

生活经验告诉我们:要将重物从低处移动到高处,可以采用多种方式,例如:①人位于高处,用绳子拴住重物,直接用力向上提拉重物;②人位于低处,利用高处的定滑轮,人用力向下拉绳子的一端,与重物相连接的另一端不断提高,最终将重物提到高处;③人位于高处,在动滑轮挂钩上挂上重物,用力向上提拉绳子的一端,重物被提到高处。

在家庭装修时,工人师傅经常采用这些方法运送水泥等建筑材料。

那么,这些方法有些什么特点呢?由此,猜想:

对于定滑轮来说:

(1)使用定滑轮不省力。

即在不计摩擦和绳重的情况下,若定滑轮处于匀速转动或静止状态,拉力的大小始终等于重物的重力大小。

(不省力也不费力)

(2)使用定滑轮时,拉过的绳长等于重物升高的高度。

(不省距离)

(3)使用定滑轮,能改变动力的方向。

对于动滑轮来说:

(1)在不计摩擦、绳重和滑轮重量的情况下,若动滑轮处于匀速转动或静止状态,拉力的大小始终等于重物的重力一半。

(省一半的力)

(2)使用动滑轮时,拉过的绳长等于重物升高的高度2倍。

(费距离)

(3)使用动滑轮时,不能改变动力的方向。

【设计实验方案】

(1)怎样改变物重的大小?——加挂钩码;

(2)怎样测定拉力的大小?——用弹簧拉力计;

(3)怎样测定重物升高的高度与绳自由端(拉力作用点)移动的距离?——重物升高的高度,在铁架台竖杆上固定一张空白纸画刻度线标记,并用刻度尺度量;绳自由端(拉力作用点)移动的距离,用记号笔标记,并用刻度尺度量;

(4)用到什么科学方法?——转换法、控制变量法;

【实验探究方法】

本探究实验采用了转换法:通过计算加挂的钩码的重量来测细绳对滑轮的阻力(拉力)。

本探究实验也采用了控制变量法。

(略,从实验方法与步骤中可以看出来)

【实验应注意的问题】

(1)本实验得出的定滑轮和动滑轮结论,其前提是忽略摩擦、绳重和不计动滑轮重力,因此,实验要求钩码尽可能大些,滑轮质量尽可能小些,且要求轮与轴之间的摩擦尽可能的少(想一想减少摩擦有哪些措施?);

(2)定滑轮虽然能改变动力的方向,使我们工作方便,但不能省力;而动滑轮虽然能省一半力,但不能改变力的方向,使用时经常感觉不便。

希望帮助到你,若有疑问,可以追问~~~

祝你学习进步,更上一层楼!(*^__^*)

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