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第十一章 简单机械
滑轮组
第2节
第2课时
02
能了解机械的使用对社会发展的推动作用。
01
知道滑轮组的特点，知道滑轮组在生产生活中的应用。
想一想：有哪些新的解决办法？
能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向？
滑轮组
三
1.滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。
由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合 这样的组合各有什 么特点？
讨论交流
2.滑轮的组合
n:承担重的绳子段数.
S:绳子末端移动的距离.
在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时:
使用滑轮组省了力，但是费距离。
n=2
S=2h
n=3
S=3h
3.使用滑轮组的特点：
(1)拉力 F 的大小与吊起动滑轮的绳子段数 n 有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一即:
(2)拉力 F(绳子自由端)移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即: s = nh.
F= (G + G动)
1
n
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：
F =
1
n
G
不计动滑轮重、绳重和摩擦：
(3)绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：
V绳=n.V物
确定承担物重的绳子的段数n
(1)首先要分清哪个是定滑轮，哪个是动滑轮。
(2)在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开来，数出与动滑轮相接触的绳子段数，即为n。
4.组装滑轮组
“奇动偶定”
(1)当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上(即“偶定”)。
(2)当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上(即“奇动”)。
分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是(　　)
A
解析　A项承重绳子的段数n=3，则拉力F1=G
B项承重绳子的段数n=2，则拉力F2=G
C项定滑轮相当于等臂杠杆，则拉力F3=G
D项动滑轮相当于省力杠杆，则拉力F4=G
综上，四种装置匀速提升同一重物，最省力的是A中的装置。
其他简单机械
四
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面、螺旋等。
1.轮轴
(1)轮轴：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。
轮轴
各种轮轴
(2)轮轴的实质：
轮轴实质可看做是一个可以连续转动的杠杆
如图所示：轮轴作为杠杆的支点在轴心0，轮半径R是动力臂，轴半径r阻力臂.
(3)轮轴的原理：
根据杠杆的平衡条件：F1· R = F2 · r
当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
由F2=G
得：F1· R = G · r
当动力作用在轴上，轮轴又将起到什么作用？
因为： R >r
所以：F12.斜面
(1)斜面：是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。
(2)使用斜面可以省力。
通过斜面将一个大箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬到车厢省劲多了斜面可以省力。
徒手搬运
利用斜面搬运
(3)斜面的原理
根据功的原理,如果不计斜面和物体的摩擦： Gh=FL F=Gh/L
如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一。斜面是一种省力的机械。
如图所示：把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用大小为F的力推上去的过程中：
斜面的分析
盘山公路
斜面的分析
实验证明，沿斜面向上推重物所需的推力F小于物体所受的重力G。即利用斜面可以省力，当斜面高度h一定时，长度L不同的斜面所需要的推力F也不同；L越长，F越小，越省力。
螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看做是绕在圆柱上的斜面。
螺丝钉较容易被旋进木板,螺旋千斤顶能轻松把汽车顶起来,都是利用斜面的原理.除了省力,还可以将旋转运动与沿轴向运动进行互相转化。
螺杆
木螺丝
把三角形的纸片绕在铅笔上,你可以体会到斜面变形成为螺旋的过程
讨论交流
千斤顶
1.用如图所示的装置提升重为600 N的物体。不计摩擦和滑轮与绳的自重，下列说法正确的是(　　)
A.两个滑轮均为动滑轮
B.物体匀速上升时，人对绳子的拉力为300 N
C.若人将绳子匀速拉过2 m，物体也上升2 m
D.使用该装置不能省力，但能改变力的方向
B
解析　由题图可知，此装置是由一个动滑轮和一个
定滑轮组成的滑轮组，故A错误；
由题图得n=2
不计摩擦和滑轮与绳的自重，拉力为F===300 N，故B正确；
人将绳子拉过2 m，n=2，物体上升的距离h===1 m，故C错误；
使用该装置既能省力，又能改变力的方向，故D错误。
2.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1=60 N，G2=38 N，甲、乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为(　　)
A.3 N
B.6 N
C.11 N
D.22 N
B
解析　由题图知，使用甲、乙滑轮组承担物重的绳子段数分别为：n1=3，n2=2，
已知每个滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G动，
不计绳重和摩擦力，则甲、乙拉力分别为：F1=(G1+G动)，F2=(G2+G动)，
由题知F1=F2，
所以，(G1+G动)=(G2+G动)，
即：×(60 N+G动)=×(38 N+G动)，
解得动滑轮的重力：G动=6 N，故选B。
3.如图所示表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为G的相同重物，在A端所用的拉力分别为F1=　　，F2=　　，F3=　　，不计滑轮本身的重力和摩擦。
G
G
G
解析　甲图：n=3，F=G；乙图：n=4，F=G；丙图：n=5，F=G。
4.用如图所示的滑轮组提起重物，不计动滑轮自重和摩擦，若拉力F为50 N，则重物G为　　　 N，若绳子的自由端向上拉升了0.6 m，则重物升高了　　　 m。
150
0.2
解析　由题图知，承担物重的绳子段数n=3，
绳子的自由端移动的距离s=nh，
则重物上升的高度：h===0.2 m
不计动滑轮自重和摩擦，
拉力F=G；
则提升物体的重：G=3F=3×50 N=150 N。
5.工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800 N的建材匀速竖直向上提升了6 m，所用的拉力为300 N，求：
(1)动滑轮的重力；
解：由题图可知，n=3，
滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，由F=(G+G动)可得，
动滑轮的重力：G动=3F-G=3×300 N-800 N=100 N；
(2)钢绳自由端移动的距离；
解：已知建材上升的高度为6 m，
则钢绳自由端移动的距离：s=3h=3×6 m=18 m；
(3)当所运送建材的重为1 100 N时，工人作用在绳子上的拉力。
解：滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，当所运送建材的重为1 100 N时，工人作用在绳子上的拉力：F′=(G′+G动)=×(1 100 N+100 N)=400 N。

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