二、滑　轮

图11－2－1

一　滑轮

项目

定义

作用

实质

图例

定

滑

轮

工作时，________的位置固定不动的滑轮

_______省力，但可以改变__________

_______

杠杆

动

滑

轮

工作时______的位置随被拉动的物体一起运动的滑轮

最多可以省_______力，但不能改变_________

_______

杠杆

滑

轮

组

定滑轮与动滑轮组合在一起

既可以_______，又可以改变________

1.绕法：当吊起重物的绳子是奇数段时，绳子的起点在动滑轮的挂钩上；当吊起重物的绳子是偶数段时，绳子的起点在定滑轮的挂钩上(奇动偶定)．

2．省力规律：用滑轮组吊起重物时，滑轮组用n段绳子吊物体，则提起物体的力就是总重的.用公式表示：F＝.[说明]

(1)①F＝的适用条件是滑轮组竖直放置使用，且不考虑绳重、摩擦和动滑轮的重．②若只考虑动滑轮的重力，不考虑绳重和摩擦，F＝，其中G动为动滑轮的总重力．③若滑轮组水平放置使用(匀速)，公式变为F＝，其中f是物体与地面之间的摩擦力．

(2)分析滑轮装置中力的关系所利用的物理知识有两条：①不计绳重及绳轮间的摩擦时，同一根绳上拉力处处相等；②物体受力平衡．

二　轮轴

在生产、生活中，人们经常会用到轮轴．轮轴由具有__________的轮和轴组成，也可看成________的变形．由杠杆原理可得：当轮半径大于轴半径时，动力________阻力，这时的轮轴相当于一种________杠杆．

类型一　探究定滑轮和动滑轮的特点

例1

如图11－2－2所示是探究定滑轮和动滑轮改变力的大小和方向的实验．

图11－2－2

(1)图中弹簧测力计的示数F1、F2、F3、F4之间的关系是：F1________F2________F3________F4.(2)探究得出的结论：使用定滑轮________省力，________改变施力的方向；使用动滑轮________省力，________改变施力的方向．(均选填“能”或“不能”)

(3)使用________滑轮费距离．

[实验点拨](1)该实验中使用弹簧测力计拉绳时，应手拉测力计的拉环，用挂钩拉绳，这样弹簧测力计的示数才是绳子末端所受拉力的大小．(2)定滑轮可以改变施力的方向，不仅体现在本题的图乙中，也体现在图丙中，即使用定滑轮时，可以将提升重物竖直向上的施力方向改变为水平、倾斜、竖直向下等方向．(3)由于绳重、绳轮间摩擦的存在，实验中用定滑轮匀速提升重物时，弹簧测力计的示数会略大于物重，拉力等于物重只在理想状态下成立．(4)动滑轮的特点是“最多可以省一半力”，而不是“省一半力”，因为动滑轮“省一半力”的前提是不计滑轮重、绳重及绳轮间摩擦，且拉力的方向竖直向上．

类型二　定滑轮和动滑轮

例2

一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图11－2－3所示的(a)、(b)两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出．若汽车受到的阻力为800

N，则图(a)中人拉动汽车的拉力至少为________，将汽车拉动1

m，拉力需移动________m；图(b)中人拉动汽车的拉力至少为________，将汽车拉动1

m，拉力需移动________m．(绳与滑轮及轴间的摩擦不计)

图11－2－3

[方法指导]定滑轮和动滑轮的解题技巧

(1)判断滑轮类型的方法：观察滑轮装置图时，首先观察滑轮被固定的位置，判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，轴位置固定的滑轮为定滑轮，轴随物体一起移动的滑轮为动滑轮．

(2)使用滑轮的几种情况

种类

图示

表达式

定滑轮

F＝G

F＝f，f为物体A所受的摩擦力

动滑轮

F＝，s绳＝2s物，v绳＝2v物

F＝，s绳＝2s物，v绳＝2v物

F＝2G

＋G动，s动＝，v动＝

F＝2f，s动＝，v动＝

注：以上几种情况均不计绳重和绳与滑轮间的摩擦．

类型三　滑轮组

例3

如图11－2－4所示，小明利用滑轮组提升重为300

N的重物，该滑轮组提升动滑轮和重物的绳子的股数n＝________．若不计摩擦，动滑轮的重力为30

N，则拉力F＝________N时，可以将重物匀速提升；若物体被提升的高度为9

m，则绳子自由端上升的距离为________m.图11－2－4

[方法指导]滑轮组的受力分析(动滑轮同样适用)

依据

说明

不计绳轮间摩擦、绳重时，同一根绳上拉力处处相等

分析滑轮装置的受力时，首先应看清绕滑轮的那根绳子，当我们在绳子末端用力F时，绳子就会被绷紧，使得该绳子上处处拉力均为F，当物体被n段绳子拉时，自然就同时受n个力F拉动

物体受力平衡条件

首先要确定研究对象，我们通常取“动滑轮和物体的整体”为研究对象，然后对其进行受力分析，最后根据物体平衡条件得到力间的平衡关系式．例如：

类型四　滑轮组的设计组装

例4

用滑轮组拉出陷入泥中的汽车，在图11－2－5中画出最省力的绳子绕法．

图11－2－5

[方法指导]滑轮组的组装方法

课堂反馈(二)A

[定滑轮及动滑轮的特点]

1．使用滑轮时，根据________的位置能否移动可将滑轮分为____________和____________．使用动滑轮可以________，但不能改变施力的方向；使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的________．

2．图C11－2－1甲中的滑轮是一个________滑轮，其实质是一个________杠杆，其支点是图中的________(选填“A”“B”或“C”)，图乙中的滑轮是一个________滑轮，其实质是一个________杠杆，其支点是图中的________(选填“A”“B”或“C”)．

C11－2－1

3．如图C11－2－2所示，物体重10

N，且处于静止状态．若手拉弹簧测力计在1、2、3三个不同位置时的拉力分别是F1、F2、F3，则它们的大小关系是F1_______F2_______F3.这证明使用定滑轮不能改变力的________，只能改变力的________．(滑轮与轴间的摩擦不计)

图C11－2－2

4．如图C11－2－3甲所示，在学校旗杆顶部有一个滑轮，该滑轮的位置固定在旗杆的顶端不动，是________滑轮，其作用是____________．如图乙所示，建筑工人在高处也经常使用滑轮提升重物，该滑轮随同物体一起运动，是________滑轮，使用它的作用是________．

图C11－2－3

5．(1)如图C11－2－4甲所示，钩码重G＝5

N，滑轮重1

N，不计绳重和摩擦，当钩码匀速上升时，拉力F1为________N，若绳子自由端向下拉动0.5

m，则物体向上移动________m.图C11－2－4

(2)如图乙所示，钩码重G＝5

N，滑轮重1

N，不计绳重和摩擦，当钩码匀速上升时，拉力F2为________N，若绳子自由端向上移动0.5

m，则物体向上移动________m.课堂反馈(二)B

[滑轮组]

1．在实际使用滑轮的过程中，人们常将定滑轮和动滑轮组合在一起，这种定滑轮和动滑轮的组合装置称为__________．它结合了定滑轮和动滑轮的特点，既能________，又能__________________．用滑轮组提升重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起重物的力就是物重的________(忽略机械自重和摩擦)．

2．用如图C11－2－5所示的滑轮组，匀速提升重400

N的物体，若动滑轮重力、绳子重力以及摩擦都不计，此滑轮组有________段绳子承担物重．则作用在绳端的拉力是________N．若动滑轮重力是20

N，绳重和摩擦都不计，则作用在绳端的拉力是________N．若物体被提升的高度为3

m，则绳子自由端移动的距离为________m.图C11－2－5

3．用如图C11－2－6所示的装置将重为300

N的物体水平匀速拉动，物体与地面之间的摩擦力为48

N，不考虑滑轮重和滑轮与绳间的摩擦，则水平拉力F为________N．若绳子自由端移动的速度为0.6

m/s，则物体移动的速度为____________．

图C11－2－6

4．在图C11－2－7上按要求组装一滑轮组，要求：作用于绳子末端的拉力F＝G，画出绳子的绕法．(不计动滑轮重、绳重和摩擦)

图C11－2－7

详解详析

【新知梳理】

一、轴　不能　施力的方向　等臂　轴　一半

施力的方向　省力　省力　施力的方向

二、公共转轴　杠杆　小于　省力

【应用示例】

例1(1)＝　＝　＞

(2)不能　能　能　不能(3)动

例2　800

N　1　400

N　2

[解析]拉物体在水平面上前进时，动力需要克服的是物体受到的水平阻力f物，不是重力G，图(a)中是定滑轮，用一股绳子的拉力拉汽车，汽车受到的阻力为800

N，则F1＝800

N(不计绳与轮间摩擦)，将汽车拉动1

m，则s1＝s物＝1

m；图(b)中是动滑轮，利用两股绳子的拉力拉滑轮和汽车整体，则2F2＝800

N(不计绳与轮间摩擦)，F2＝400

N，s2＝2s物＝2

m.例3　3　110　27

[解析]本题取动滑轮和物体为研究对象，有三股绳子向上拉着动滑轮和物体组成的整体，因为处于平衡状态，所以有3F＝G物＋G动＝330

N，F＝110

N．因为有三股绳子向上拉着动滑轮和物体，所以物体上升h，每股绳子收缩h，绳子的自由端移动的距离s＝3h＝27

m.例4　如图所示

【课堂反馈】A

1．轴　定滑轮　动滑轮　省力　方向

2．动　省力　A　定　等臂　B

3．＝　＝　大小　方向

4．定　改变力的方向　动　省力

5．(1)5　0.5(2)3　0.25

【课堂反馈】B

1．滑轮组　省力　改变施力的方向

2．2　200　210　6　3.16　0.2

m/s　4.图略

段绳子向上拉．F＝G总，s＝5h.