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第十二章 简单机械
第2节 滑轮
滑 轮
一
下面这些都是滑轮，它们的结构有什么特点？
1.滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。
小轮
凹槽
轴
旗杆顶端的滑轮
电动机下面的滑轮
国旗上升时，旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动。
货物上升时，电动机下面的滑轮随物体一起移动。
滑 轮
一
想想议议：下面两个滑轮在使用上有什么不同呢？
根据滑轮是否随物体一起运动可以把滑轮分为两类：
①定滑轮：
②动滑轮：
工作时，轴固定不动的滑轮。
工作时，轴随着物体移动的滑轮。
滑 轮
一
定滑轮
动滑轮
2.滑轮种类
研究定滑轮的特点 1.使用定滑轮是否省力（或费力）？
2.使用定滑轮是否省距离（或费距离）？
定滑轮
二
实验次数 勾码所受 重力G\N 勾码移动的方向 勾码上升的距离h\m 测力计示数F\N 拉力方向 测力计移动的距离s\m
1 2 竖直向上 0.1 2 竖直向下 0.1
2 2 竖直向上 0.1 2 水平 0.1
3 1 竖直向上 0.1 1 竖直向下 0.1
4 2 竖直向上 0.1 2.2 竖直向下 0.1
5 4 竖直向上 0.1 4.3 竖直向下 0.1
定滑轮
二
由表中数据可知
F≥G
s=h
s
h
1.定滑轮特点：不省力也不省距离，但可以改变力的方向
定滑轮
二
思考：使用定滑轮为何不省力但可改变力的方向呢？
G
O
L1
L2
F
F
F
支点在轴心O处
L1=L2
F=G
2.定滑轮的实质：是一个等臂杠杆.
不考虑绳重和摩擦力时，F拉= G物
拉力改变时其力臂L1大小始终不变
练习：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
D
F2
G
F1
F3
定滑轮
二
动滑轮
三
研究动滑轮的特点 1.使用动滑轮是否省力（或费力）？
2.使用动滑轮是否省距离（或费距离）？
实验次数 勾码所受 重力G\N 勾码移动的方向 勾码上升的距离h\m 测力计示数F\N 拉力方向 测力计移动的距离s\m
1 1 竖直向上 0.05 0.6 竖直向上 0.1
2 2 竖直向上 0.05 1.2 竖直向上 0.1
3 4 竖直向上 0.05 2.2 竖直向上 0.1
动滑轮
三
s=2h
由表中数据可知
F≥ G
O
L1
L2
动滑轮
三
1.动滑轮的特点：可以省力，但不改变力的方向，而且费距离
2.动滑轮的实质：是动力臂为阻力臂2倍 的杠杆。
s
h
2h
h
思考：使用动滑轮为何可以省力但不能改变力的方向呢？
支点在轮边0处
L1＝2L2
不考虑动滑轮重、绳重和摩擦力时
拉力改变时，其力臂变小
如果使用动滑轮时斜拉绳子，拉力会怎么变化？
L1
O
F1＇
L1＇
注意：使用动滑轮时斜拉绳子自由端，拉力会变大。
想想议议：
动滑轮
三
L1 ﹤L1
'
F1＞F2
'
由F1L1=F2L2 得
定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。
动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。
能否把它们组合起来，做到既可省力，又可改变力的方向呢？
滑轮组
四
想想议议：
定义：定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。
滑轮组
四
特点： 既可以省力，又可以改变力的方向。
观察思考：左图两个滑轮组有什么不同？
（1）确定承担物重绳子的段数n的方法：
在动滑轮和定滑轮之间画条虚线，将它们分开，有几段绳子拉着动滑轮，段数就是几。
（2）拉力移动距离s与重物移动距离h的关系：
s=nh
（n为承担重物的绳子的段数）
（3）绳子移动速度v绳与重物移动距离速度v物的关系：
v绳=nv物
（n为承担重物的绳子的段数）
（4）拉力F和重力G的关系：
F拉=G/n 或 F拉=（G+G动）/n
滑轮组
四
1．绳子的起点 2．拉力的方向
3．拉力的大小 4．自由端移动的距离
图1
图2
F
F
滑轮组
四
试一试练一练：
图1是两个定滑轮和两个动滑轮，想要利用它们提升重物可以怎样绕绳子呢？
图2图3拉力有什么不同？
1
2
3
奇动偶定法：(由里到外）
当承担重物的绳子n为偶数时，绳子的起端（或末端）在定滑轮上；
当承担重物的绳子n为奇数时，绳子的起端（或末端）在动滑轮上。
F =
1
5
(G物＋G轮)
F =
1
4
(G物＋G轮)
图2拉力为
图3拉力为
F =
1
5
G物
F =
1
4
G物
或
或
n=4
n=5
解释图中的科学漫画。一个人要拉起比他体重大的重物，用定滑轮行吗？应该怎么办？
定滑轮只能改变动力方向，不能省力，物体间力的作用是相互的，一个人向下拉绳子的最大拉力只能等于人的体重。一个人要拉起比他体重大的物体，不能用定滑轮，应该用滑轮组，既可以省力，又可以改变方向。
滑轮组
四
滑轮组
四
看一看，回答下面各滑轮组中的物理量各是多少？（不计轮重和摩擦）
讨论：若每个滑轮重30N，结果如何？
1．轮轴
轻轻转动门把手，就可以把门打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力使汽车转弯。门把手、方向盘等属于又一类简单机械——轮轴。
轮轴和斜面
五
轮轴是由一个轴和一个大轮组成能绕共同的轴线转动的简单机械。我们通常把大轮叫轮，小轮叫轴。
轮轴实质：是一个可连续转动的省力杠杆。
特点：轮轴使用时，当轮半径是轴半径的n倍时，在不计摩擦情况下，作用在轮上的力的大小为作用在轴上的力的大小的n分之一。
即
轮轴和斜面
五
O
F1
r
R
F2
2．斜面:是一个省力但费距离的简单机械
特点：斜面长是斜面高度的n倍时，在不计摩擦的情况下，所用的推力为物重的n分之一.
即
轮轴和斜面
五
课堂总结
1.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
D
课堂练习
2. 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？
解：由图可知，动滑轮由3段绳子拉着，由动滑轮的省力特点可得拉力为
F =
1
3
f
=
1
3
×
3×103 N
=1×103N
答：至少要用1×103N的力才能将汽车拉出
3.用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm，如果动滑轮的重为1N，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F =2N
B．拉力F =1.5N
C．绳子向上移动的距离为10cm
D．绳子向上移动的距离为5cm
4.如图所示，G=80N，在力F的作用下，滑轮以0.4m/s的速度匀速上升，不计摩擦及滑轮重，则物体的速度和力F的大小分别是（ ）
A．0.8m/s，160N B．0.8m/s，40N
C．0.4m/s，160N D．0.2m/s，40N
A
A
课堂练习
5.如图所示的两个滑轮重均为20N，物体G的重力均为100N，若要使物体匀速上升，则加在绳子自由端的拉力分别为FA=____ N，FB=___ N。
100
60
1.物体重1000N，如果用一个定滑轮提起它，需要用多大的力？如果用一个动滑轮提起它，又要用多大的力（不计摩擦及滑轮自重）？
解答：当用定滑轮时，F=G=1000N;
当用动滑轮时，F=1/2G=500N.
2.仔细观察自行车，看看它上面有几种简单机械，分别说明它们各起到了什么作用.
解答：自行车的齿盘的飞轮可以看成是定滑轮，中轴和踏板可以看成轮轴.自行车的车把，说它是轮轴可以，说它是杠杆也可以，它们分别起改变力的方向和省力的作用.
动手动脑学物理
3.利用如图12.2-7甲所示的滑轮组提起一个重为2000N的物体，不计摩擦及滑轮自重，绳子的拉力F等于多少？如果要用这个滑轮组达到更加省力的效果，绳子应该怎样绕？请在图12.2-7乙中画出绳子的绕法，并计算此时拉力的大小.
动手动脑学物理
解：由图可知，滑轮组由4段绳子拉着，拉力为
F= G=2000N× =500N，
绳子绕法如图乙
答：绳子拉力为500N；更加省力时拉力为400N。
想要达到更省力的效果必须由5段绳子拉着，拉力的大小
F= G=2000N× =400N

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