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第十二章第2节
滑轮
我们先来观察一幅科学漫画
这个故事中起到关键作用的是哪个部件？你在哪里见到过？
滑轮
升旗：升旗手往下拉绳子，国旗冉冉升起。
升降衣架
健身器材
一
滑轮
凹槽
轴
小轮
滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
一
滑轮
试想利用一只滑轮提升物体，有几种方法？
一
滑轮
试想利用一只滑轮提升物体，有几种方法？
区别在哪？
一
滑轮
滑轮的分类
使用时，滑轮的轴固定不动。
1、定滑轮
2、动滑轮
使用时，滑轮的轴随物体一起运动。
1、如图是手摇升降晾衣架的结构示意图，使用它可以方便地升降衣架来晾晒衣物。该装置通过一些机械的组合来实现此功能。该装置有　 　个定滑轮，有 个动滑轮。
练一练
2
2
二
滑轮特点的探究——定滑轮
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}物重G物/N
物体移动方向
物体上升的高度h/m
拉力F/N
拉力
方向
自由端移动的距离s/m
1、使用定滑轮拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？?
2、绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？
二
滑轮特点的探究——定滑轮
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}物重G物/N
物体移动方向
物体上升的高度h/m
拉力F/N
拉力
方向
自由端移动的距离s/m
2N
向上
0.1
2N
向下
0.1
2N
向上
0.1
2N
向左
0.1
结论：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。
二
滑轮特点的探究——定滑轮
F
G物
O
① 实质：等臂杠杆
② F G物
③ 距离？
F’
l2
l1
=
绳子自由端移动的距离等于物体提升高度：s=h
（不计绳重及摩擦）
改变力的方向
④优点？
各个方向拉，拉力一样大！
1、定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物，若在定滑轮右端的绳子自由端分别沿三个方向用力（如图所示），力的大小分别为F1、F2、F3，则（ ）
A．F1最大
B．F2最大
C．F3最大
D．三个力一样大
练一练
D
F2
F1
F3
结论：在定滑轮中，拉力的大小与拉力的方向无关。
二
滑轮特点的探究——动滑轮
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}物重G物/N
物体移动方向
物体上升的高度h/m
拉力F/N
拉力
方向
自由端移动的距离s/m
1、使用动滑轮拉动物体时，拉力与物体的重力有什么关系呢？?
2、绳端（自由端）移动的距离与物体上升的距离有什么关系呢？
二
滑轮特点的探究——动滑轮
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}物重G物/N
物体移动方向
物体上升的高度h/m
拉力F/N
拉力
方向
自由端移动的距离s/m
1N
竖直向上
0.05m
0.6N
竖直向上
0.1m
2N
竖直向上
0.05m
1.2N
竖直向上
0.1m
4N
竖直向上
0.05m
2.2N
竖直向上
0.1m
结论：使用动滑轮省力，但费距离；且不改变力的方向。
二
滑轮特点的探究——动滑轮
O
A
B
G
F
如图，OA＝AB，请计算出F＝＿＿＿G。
可以省一半的力!
二
滑轮特点的探究——动滑轮
① 实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
② 在上述情况下，动力是阻力的______。
F＝
1
2
G物
即
④ 拉力方向与重物移动方向______。
相同
一半
竖直向上拉才能最省力，能省一半的力！
s=2h
（不计动滑轮重、绳重及摩擦）
③ 距离？
F
G物
O
F’
l2
l1
二
滑轮特点的探究——动滑轮
考虑动滑轮重！！！
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}物重G物/N
物体移动方向
物体上升的高度h/m
拉力F/N
拉力
方向
自由端移动的距离s/m
1N
竖直向上
0.05m
0.6N
竖直向上
0.1m
2N
竖直向上
0.05m
1.2N
竖直向上
0.1m
4N
竖直向上
0.05m
2.2N
竖直向上
0.1m
二
滑轮特点的探究——动滑轮
若动滑轮重G动不能忽略，
那么图中的拉力F应等于多少？
F
G物
F＝
1
2
G物
（不计动滑轮重、绳重及摩擦）
F＝
1
2
（G物+G动）
（不计绳重及摩擦）
1、如图所示，用5N的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2m。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（　　）
A．G＝2.5N s＝0.1m
B．G＝2.5N s＝0.4m
C．G＝10N s＝0.1m
D．G＝10N s＝0.4m
练一练
D
若动滑轮重G动=5N？
F
G
2、如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体。不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（ ）?
A. 20N
B. 25N
C. 30N
D. 35N
练一练
D
一、定滑轮：
转轴固定不动的滑轮。
1、特点：
不省力，但可改变力的方向。
2、实质：
二、动滑轮：
转动轴与重物一起移动的滑轮。
1、特点：能省力，但不能改变力的方向。
F=G物（不计绳重及摩擦）
s=h
s=2h
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
F＝
1
2
（G物+G动）
（不计绳重及摩擦）
2、实质：
小结
F＝
1
2
G物
（不计动滑轮重、绳重及摩擦）
F3
F2
F1
若不计动滑轮重、绳重及摩擦，
求拉力F与物体重力G物的关系，
以及绳端（自由端）移动的距离s与物体上升的距离h的关系。
甲：定滑轮
乙：动滑轮拉绳
丙：动滑轮拉轴
F3
F2
F1
甲：定滑轮
乙：动滑轮拉绳
丙：动滑轮拉轴
F = G物
不计动滑轮重、绳重及摩擦
s = h
s = 2h
F =
1
2
G物
F = 2G物
s =
1
2
h
1、如图所示，滑轮??? ??可以看作是等臂杠杆（选填“A”或“B”）若两物体所受重力均为10N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为??? ??牛，力F2的大小为??? ??牛；当乙物体匀速上升时，它所受合力的大小为??? ??牛。
练一练
A
A
B
10
5
0
2、同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和滑轮的摩擦力不计，则（　　）
A．手的拉力：F甲＝F乙
B．手的拉力：F甲＜F乙
C．手的拉力：F甲＞F乙
D．无法确定
练一练
C
甲
乙
3、用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（ ）
A． F1>F2>F3 　 B． F2>F3>F1 　
C． F2>F1>F3 D． F3>F1>F2
练一练
D
乙
F2
甲
F1
丙
F3
4、如图所示，在竖直方向大小为20N的拉力F作用下，重物A沿竖直方向，以0.2m/s的速度匀速上升。不计滑轮重、绳重、摩擦，物体A的重力及滑轮移动的速度是（　　）
A．40N 0.4m/s
B．10N 0.1m/s
C．20N 0.1m/s
D．10N 0.4m/s
练一练
B
1. 拉绳头是动滑轮正确用法，省一半力费一倍距离；
2. 拉滑轮是动滑轮的反用，费一倍力省一半距离。
5、如图所示，用同一滑轮匀速提升同一重物（不计摩擦），图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是（ ）
练一练
B
动滑轮拉力必须竖直向上拉，否则拉力会变大。
6、如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做功的功率分别是P甲和P乙。若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是（ ）
A. F甲＜F乙、P甲＝P乙
B. F甲＞F乙、P甲＞P乙
C. F甲＞F乙、P甲＝P乙
D. F甲＜F乙、P甲＜P乙
练一练
C
②t相等，看W
F甲=2G，s甲=h/2
F乙=G/2，s乙=2h
①以动滑轮为研究对象
F甲=mg+mg
F乙+F乙=mg
定滑轮与动滑轮
定滑轮
轴不随物体一起运动的滑轮
不省力，也不费距离，但可以改变力的方向
实质：等臂杠杆
轴随物体一起运动的滑轮
省力，但费距离，且不能改变力的方向
实质：省力杠杆
动滑轮
思考题：
1、使用定滑轮的好处是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、使用动滑轮的好处是＿＿＿＿。
能否利用定滑轮和动滑轮的优点把它们组合起来，使它们即省力又方便呢？
把它们组合成滑轮组——
能改变用力的方向
能省力
由定滑轮和动滑轮组成！
三
滑轮组
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
结论：使用滑轮组既可以省力；又可以改变力的方向。
想一想：还有别的绕线方法吗？
三
滑轮组
F与G有什么样的关系呢?
F
F
G
G
F
G
①
②
③
G
F与G又有什么样的关系呢?
1/2G
1/2G
动滑轮省一半力:
定滑轮不省力:
1/2G
F1
F2
F
F=F1
F1=F2=1/2G
①
（不计绳重、摩擦和动滑轮的重力）
F =
1
2
G
F
动滑轮？
定滑轮不省力
F
F
G
所以 F+F+F = G
②
（不计绳重、摩擦和动滑轮的重力）
F =
1
3
G
F与G又有什么样的关系呢?
1/2G
1/2G
动滑轮省一半力
定滑轮不省力
1/2G
F
G
③
（不计绳重、摩擦和动滑轮的重力）
F与G又有什么样的关系呢?
F =
1
2
G
F
F
【找规律】
n=2
n=3
n=2
F
F
G
G
F
G
①
②
③
（不计绳重、摩擦和动滑轮的重力）
拉力F大小与吊起动滑轮的绳子股数n有关:
F =
1
2
G
F =
1
3
G
F =
1
2
G
F =
1
n
G
F＝ G
应用：
（a）若动滑轮重G动不计，F是多少？
（b）若动滑轮重G动不能忽略，那么图中的拉力F应等于多少？
G动
G
1
5
F＝
（G+G动）
1
5
F
如图，匀速拉绳子的A端，使物体向左运动，若物体与水平面之间的摩擦力为15 N，你能求出拉力F的大小为多少吗？
F
.
F＝
1
3
f
拓展1：若物体共前进了3 m的距离，你能求出绳子的A端共移动多少距离吗？
A
f=15 N
＝
5 N
s = 3s′= 9 m
s = nh
拓展2：若物体前进速度为1 m/s，你能求出绳子的A端移动的速度吗？
v = 3v′= 3 m/s
v = nv′
总结：
很显然：吊起动滑轮的绳子股数越多，就越省力，但越费距离。
s=nh
不计动滑轮重时：
不计绳重、摩擦
考虑动滑轮重时：
F= G物
1
n
F= （G物+ G动）
1
n
设吊起动滑轮的绳子股数为n，则关系式：
v=nv′
练一练
F= G
3
1
3
F= G
1
4
F= G
1
5
F= G
1
n=3
n=3
n=4
n=5
忽略摩擦、绳重和动滑轮重，求绳子拉力F与物重G的关系。
练一练
【奇动、偶定！】
n=2
n=3
n=4
n=5
F= G
2
1
3
F= G
1
4
F= G
1
5
F= G
1
给定动滑轮绳子的股数n，求绕法。
当n为偶数时，绳子的起端（或末端）在定滑轮上；
当n为奇数时，绳子的起端（或末端）在动滑轮上。
滑轮组绳子的绕法：
F
F
F
F
练一练
按要求画出绳子的绕法。
n=5
n=4
n=4
n=2
n=3
【奇动、偶定！】
1. 用尺画
2. 线要拉直不能弯曲
3. 绳头画箭头标F
n=5
n=4
n=4
n=2
n=3
答案：
【奇动、偶定！】
练一练
1、工人师傅用如图所示的装置竖直提升重为 600 N 的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（ ）
A．两个滑轮均为定滑轮
B．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 200 N
C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 300 N
D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向
C
四
其它简单机械——轮轴
轮轴
由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。
轮
轴
轮
轴
轮
轴
轮
轴
扳手
方向盘
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
动力在轮，阻力在轴，
动力臂大于阻力臂，
相当于_____杠杆。
省力
四
其它简单机械——轮轴
船舵
门的把手
螺丝刀
轮轴应用
水龙头
单车的踏板
F1
l2 = R
l1 = r
O
F2
四
其它简单机械——轮轴
动力在轴，阻力在轮，
阻力臂大于动力臂，
相当于_____杠杆。
费力
轮轴应用
自行车后轮
四
其它简单机械——斜面
L
h
G
F
W=
FL
= Gh
< 1
使用斜面可以省力!
结论：斜面可以省力，但费距离，不省功。
光滑
四
其它简单机械——斜面
斜面应用
物体能被提起吗？
动滑轮对物体的拉力？
地面对物体的支持力？
物体对地面的压力？
F=10 N
G动=5 N
G=50 N
不能
15N
35N
35N
1、如图所示，物体重100 N，在力F作用下匀速上升，F=_____N，物块移动的距离为1 m，绳子自由端移动的距离为_____。（不考虑滑轮的重力大小，不计摩擦）
50
练一练
2 m
F
2、如图所示的四个滑轮组中，＿＿可省一半力，＿＿最费力，＿＿和＿＿用力大小一样。
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(a)
(d)
n=3
n=1
n=2
F=1/3G
n=3
F=1/2G
F=G
F=1/3G
练一练
3、汽车重2×104 N，陷入泥中，受到的阻力为3×103 N。用如图所示装置，则至少要用多大的力才能将汽车拉出？
F
练一练
练一练
4、若每个滑轮重30 N，结果如何？
G = ?
h = ?
F=100 N
s=10 m
F=?
s=?
G=100 N
h=10 m
F=100 N
s=?
G = ?
h=10 m
F
s= ?
物体以0.2 m/s的速度匀速上升10 s。
练一练
5、如图所示，质量为50 kg的人，站在质量为30 kg的吊篮内，他至少用_____N的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止。（g取10 N/kg，不计轮重和摩擦）
200
练一练
6、关于斜面，下列说法中错误的是（ ）
A. 斜面越长就越省力?
B. 斜面也是一种简单机械
C. 省力但要多移动距离
D. 等高的斜面，斜面越长越省力
A
滑轮组
、
轮轴和斜面
滑轮组
轮轴与斜面
定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组
绳子自由端的拉力
绳子自由端的距离
1、如图所示的简单机械，属于斜面应用的是（　　）
D
A．剪刀
C．自行车手闸
B．指甲钳
D．盘山公路
2、下列各种机械中，不省力的机械是（　　）
D
B．钢丝钳
C．动滑轮
D．旗杆顶定滑轮
A．斜面
3、斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，甲、乙两人分别用如图所示的两种方法，将同样的物体拉到斜面顶端，下列说法正确的是（　　）
A．甲的方法可以省力，也能省功
B．甲的方法可以省力，但不能省功
C．乙的方法可以省力，但不能省功
D．乙的方法不可以省力，但能省功
B
4、甲图是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路，汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰，盘山公路弯弯曲曲，主要是为了省______。乙图是用螺丝刀将螺丝钉拧紧的情景，手柄______（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力。
力
粗
5、搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120 N的物体匀速提升3 m，所用的拉力为50 N，不计绳重及摩擦。求：
（1）动滑轮的重力；
（2）若用该滑轮组同时提升4个这样的物体，拉力为多大？
解：（1）由图可知，n＝3，
由F＝????????（G＋G动）可得，
?
G动＝3F－G＝ 3×50 N－120 N＝30 N；
（2）若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，则拉力：
F′ ＝????????（G′ ＋G动）
?
＝?????????×（4×120 N＋30 N）＝170 N。
?
答：（1）动滑轮的重为30 N；
（2）若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为170 N。
6、如图所示装置，水平装置拉力的大小为20 N，物体A重200 N，若物体在水平面匀速移动了2 m，不计滑轮重、绳重、滑轮和绳子间的摩擦，求：（1）物体A和水平面之间的摩擦 f ；
（2）拉力F 所做的功W。
解：（1）由图可知，n＝3，
由于物体做匀速直线运动得F＝?????????f ，
?
则 f＝3F＝ 3×20 N＝60 N；
（2）拉力F所作的功为：
W ＝ Fs绳
＝ 20N×3×2m＝120J
答：（1）物体A和水平面之间的摩擦为60 N；
（2）拉力F所作的功为120 J。
＝F·3s物

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