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第十二章 简单机械
第2节 滑轮
人教版 物理 八年级下册
1.定滑轮和动滑轮。
2.滑轮组。
3.轮轴与斜面。
学习目标
1. 滑轮 周边有槽，能绕中心转动的轮。
2. 定滑轮
(1)定义：轴不随物体一起移动
的滑轮，如图1 甲所示。
新知一 定滑轮和动滑轮
探究新知
(2)实质：定滑轮可以看成一个支点在中心，动力臂和阻力臂都等于轮半径的等臂杠杆，如图1 乙所示。
(3)特点：不能省力，但能改变力的方向。
3. 动滑轮
(1)定义：轴随物体一起移动的滑轮，如图2 甲所示。
(2)实质：动滑轮可以看成一个支点在一端，动力臂(等于轮直径)是阻力臂(等于
轮的半径)两倍的杠杆，
如图乙所示。
(3)特点：
①不能改变力的方向。
②不计摩擦和动滑轮的重力时，使用动滑轮能省一半力，即F= (理想情况)。
③不计摩擦时，有F= (半理想情况)。
知识图解:
定滑轮中，物体与绳子连接，使用时，物体上升的高度h与绳子末端通过的距离s相等，如图3所示。
动滑轮中，物体与动滑轮轴心连接，使用时，物体上升的高度h与动滑轮上升高度相同，是
绳子末端通过的距离s 的一半，即s=2h，
如图4 所示。
例 1
[中考·台州] 使用简单机械可以给人们的生活带来便利。如图5 所示，旗杆的顶端安装着一个_______滑轮，用来改变拉力的方向。
定
解题秘方：可根据定滑轮和动滑轮的定义判断旗杆顶端滑轮的类别，也可以根据定滑轮和动滑轮的特点进行分析。
动滑轮和定滑轮在工作过程中都能绕轴心转动。绕过滑轮的每段绳子承受的拉力都是相同的。
解析：由图知，旗杆顶端的滑轮轴不随旗一起移动，是定滑轮；由题知，该滑轮能改变力的方向，是定滑轮。
1-1. [中考·盐城] 如图6 所示，工人用轻质动滑轮匀速提升重物，这样做(　　)
A. 省力，不改变施力的方向
B. 不省力，改变施力的方向
C. 既省力，也改变施力的方向
D. 既不省力，也不改变施力的方向
A
1. 组成 用绳子将定滑轮和动滑轮串绕而成。
2. 特点 既可以省力，又可以改变力的方向。
起改变力的方向的作用。
起省力的作用。
新知二 滑轮组
3. 承担物重的绳子的段数n
(1) n 等于与动滑轮相连的绳子的段数，可以利用隔离法判断n 的数值：如图7 所示，在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，将两者隔离开，数出
与动滑轮相连的绳子的段数就可以
得到n 的数值。
(2) n 和动滑轮个数的关系：n 为动滑轮
个数的2 倍或动滑轮个数的2 倍加1。
4. 省力情况 使用滑轮组时，若动滑轮上有n 段绳子承担物重：
(1)不计摩擦、绳重和动滑轮重：提起物体所用的力就是物重的n 分之一，即F= 。
(2)不计摩擦和绳重：提起物体所用的力就是物体和动滑轮总重的n 分之一，即F= 。
5. 费距离情况 使用滑轮组匀速提升重物时，若动滑轮上有n 段绳子承担物重，则绳子自由端移动的距离s 就是物体上升高度h 的n 倍，即s=nh。
特别提示:
1. 如图8 所示，用力F 拉着物体匀速向左运动，此时克服的阻力是物体受到的摩擦力f，则有F=(理想情况)、s 拉力=3s 物。
2. 滑轮组的绕线方法：当n为动滑轮个数的2 倍时，n 为偶数，绳子起始端系在定滑轮的钩子上；当n为动滑轮个数的2倍加1 时，n 为奇数，绳子起始端系在动滑轮的钩子上；概括为“奇动偶定”。
请在图9 中画出绳子的绕法，使滑轮组达到最省力的效果。
例2
解：如图10 所示。
解题秘方：先判断由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组承担物重的绳子段数n 的最大值；再根据n 的奇偶性确定绳子的起始端所系的位置，最后由内至外依次绕线。
解析：由n 和动滑轮个数的关系知，使用滑轮组提升重物，n 的最大值为n=1×2+1=3，n 为奇数；由滑轮组绕线“奇动偶定”的规律知，绳子起始端应系在动滑轮的钩子上，然后再给滑轮组绕线。
2-1. 如图11 所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
解：如图所示。
1. 轮轴
(1)定义：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械，如图12 甲所示(通常把大轮叫轮，小轮叫轴)。
新知三 轮轴与斜面
(2)实质：轮轴可以看成一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图乙所示，设轮半径为R，轴半径为r。
(3)公式：F1R=F2r 或= ，即轮半径是轴半径的几倍，则作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一。
(4)特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，由于R>r，则F1F2，此时轮轴会费力，也可改变力的方向，但会省距离。
2. 斜面
(1)组成：如图丙所示，将木板搭在车厢上就构成了一个斜面。
生活物理:
骑自行车上坡时走“S”形线路更容易上坡， 这是在重力G、坡高h一定的情况下，通过增加斜面的长l达到更省力的效果。
(2)特点：如图丁所示，若不考虑斜面摩擦，则沿斜面向上的推力F= ，即斜面的长是斜面高的几倍，推力F 就是物重G 的几分之一。
误区警示:
不要误认为使用轮轴一定会省力，要看动力是作用在轮上还是作用在轴上。
规律总结:
●杠杆、滑轮、轮轴和斜面都属于简单机械。
●凡是省力的机械都会费距离。省力又省距离的机械是不存在的。
螺丝钉是被做成圆柱形的类似斜面的机械，螺丝钉上的螺纹就像图13 甲中形成的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图乙、丙所示的两个螺丝钉，你认为，使用
_______更省力。
例 3
乙
解题秘方：根据斜面的特点分析解答。
解析：由图知，乙、丙螺丝钉高度相同，乙螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长。斜面高度一定时，斜面越长越省力，所以乙螺丝钉使用起来更省力。
拓展延伸：盘山公路相当于斜面。如图14 所示，汽车要从A 位置到达B 位置，由于AB 间太陡车辆无法直接开上去，因此要沿盘山公路经过CD 才能到达
B 位置，这样做拉长了车的行驶距离l，又因
为AB 之间垂直高度h 和车重G 一定，由公式
F= 知车辆上坡需要的牵引力更小。
3-1. 生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关，小华发现，如图15 甲所示的水龙头很难徒手拧开，但将如图乙所示的钥匙安装并旋转后(如图丙所示)，水龙头就能正常出水，此钥匙相当于一个________(填“斜面” “ 滑轮” 或“ 轮轴”)，
属于________ (填“省力”或
“费力”)机械。
轮轴
省力
第2节 滑 轮
滑轮
定滑轮
改变力的方向
动滑轮
省力
滑轮组
归纳新知
再 见

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