第三章 第一节1.3动滑轮——【全国青少年人工智能】.pdf

旗开得胜 读万卷书 行万里路 1 第三章 机械传动 第 1 节 1.3 动滑轮---吊车 【知识点】三章情景引入 1. 滑轮结构 2. 定滑轮的结构特点 3. 动滑轮的结构特点 【重难点】 1. 掌握动滑轮省力的算法 2. 滑轮组的应用 【情景引入 】 我们在升国旗的时候，通过向下拉线，国旗可以向上升起来，是因为国旗 上方有一个滑轮，绳子绕过滑轮，可以将国旗拉上去这里面就用到了一个物 理结构滑轮 我们来看看下面几个我们常用的东西，如图 1-3-1 所示： 旗开得胜 读万卷书 行万里路 2 图 1-3-1 升旗用的滑轮 思考 1. 这个滑轮会随着国旗向上动而移动么？ 2. 用滑轮与不用滑轮有什么区别呢？ 小知识 ： 1. 像国旗上这种滑轮，它是定在上面的，只会在转位置旋转，不会 移动，叫做定滑轮 2. 还有一种滑轮，它会随着物体的移动跟着一起移动，叫做定滑 轮，比如我们从刚出想把低处的东西搬上去，就会用到动滑轮 旗开得胜 读万卷书 行万里路 3 一、基本结构 1.定滑轮 定滑轮顾名思义，它是固定住的，只能旋转，不能移动。

如图 1-3-3 所 示： 图 1-3-2 定滑轮 【想一想】 （1）当我们使用定滑轮，拉绳子时，物体会随着绳子一起上升，那么是我 们拉绳子的长度和物体上升的长度是什么关系呢？ （2）当我们使用定滑轮拉东西时，有没有感觉的省力？ （3）定滑轮给我们带来了什么好处？ 2.动滑轮 动滑轮跟定滑轮相似，但是它不是固定住的，是随着物体一起移动的如 图 1-3-4 所示 旗开得胜 读万卷书 行万里路 4 图 1-3-3 【想一想】 （1） 当我们拉动绳子时，随着物体上升的不只是物体本身，还有滑轮，那么 这种方式和定滑轮有什么区别呢？ （2） 我们使用动滑轮拉动物体时，我们拉动绳子的长度和物体上升的长度是 什么关系？ 小结： 1. 如果我们想要搬起物体，需要向上施力，但是当我们使用定滑轮时，如果 想让物体上升，我们则可以向下施力，所以，当我们想把物体运送到高处 时，不需要人也跑到高处，只需要使用定滑轮，站在地面上就可以完成 定滑轮可以改变我们的施力方向，同时我们拉动绳子的长度与物体上升的 长度是相等的。

最后，定滑轮并不能帮助我们省力，只能帮助我们改变施 力方向定滑轮实质是一个等臂杠杆如图 1-3-4 所示 旗开得胜 读万卷书 行万里路 5 图 1-3-4 2. 我们通过观察动滑轮，发现物体向上移动时，我们拉动绳子的方向也是向 上的，所以我们可以知道，动滑轮与定滑轮不同，它不能改变施力方向 但是，我们使用动滑轮时，可以帮助我们省力，这是由于动滑轮本身也是 一个“变形”的杠杆结构，并且是一个省力杠杆，如图 1-3-5 所示 图 1-3-5 根据我们上一节关于杠杆的学习，我们知道杠杆平衡的条件是： 动力动力臂=阻力阻力臂 通过图可知，动力臂 L1=2 倍的阻力臂 L2，所以动力 F1=1/2 阻力 F2，是一个省力 杠杆，并且可以帮助我们省掉一半的力，但缺浪费了一倍的距离 3.滑轮组 旗开得胜 读万卷书 行万里路 6 经过前面的学习，我们知道了定滑轮可以改变施力方向，动滑轮可以省 一半的力，那么当我们想既省力又可以改变施力方向的时候，我们该怎么做 呢？我们可以引进一个装置，叫做滑轮组 图 1-3-6 滑轮组 由定滑轮和动滑轮组成的滑轮装置叫做滑轮组。

利用滑轮组，可以省力的同时改变力的方 向 小知识 滑轮组的绕绳方式： 1. 滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向 的目的使用中，省力多少和绳子的绕法，决定于滑轮组的使用效果绕绳的原则： 旗开得胜 读万卷书 行万里路 7 图 1-3-7 滑轮组的不同绕绳方式 （1）定滑轮和动滑轮数量相等时，绳子的自由端可以从动滑轮出来，也可以从 定滑轮出来，而且从定滑轮出来时，绳子的固定端挂在定滑轮上；从动滑轮出来时，绳子 的固定端挂在动滑轮上定滑轮和动滑轮数量差不会超过 1 （2）定滑轮和动滑轮数量不相等时，绳子的自由端从数量多的滑轮那一边出 来，绳子的固定端挂在数量少的滑轮一边动滑轮一定时，当绳子的固定端挂在动滑轮上 时，滑轮组要比绳子的固定端挂在定滑轮时省力（因为有更多段绳子承担物重） 设 n 为承受物重的绳子段数（即绕过或固定在动滑轮的绳子数量如上面图 1-3-7 左边的滑轮组 n=5，右边 n=4），则使用滑轮组时，重物有 n 条绳索承重，提起物体所 用的力就是物重的 n 分之一 二、设计构建 吊车的原理：利用滑轮组，制作一个可以把重物吊起来的吊车，达到即省 力又能改变力的方向的目的 1. 滑轮组的设计 你的机器人要用到什么零件呢，把你需要的零件写入清单里面吧。

旗开得胜 读万卷书 行万里路 8 物料清单 1. 两个滑轮 2. 线（绳） 3. 车轮 4. 杆，板等结构件 5. 轴，拴的配件 2. 机械传动 你的机器人传动部分要用到什么零件呢，把你需要的零件写入清单里面吧 物料清单 1. 滑轮 2. 线（绳） 旗开得胜 读万卷书 行万里路 9 【比一比】 你设计搭建的机器人与示意图中的机器人的不同之处，比较一下各有什么优点 和不足吧图 1-3-8 吊车 图 1-3-8 吊车示意图 三、课程目标 本课应该完成和所要达到的目标是： 1.认识定滑轮，动滑轮 2.掌握定滑轮和动滑轮的特性 旗开得胜 读万卷书 行万里路 10 3.学会计算动滑轮的省力原理 4.掌握滑轮组的计算方式 。