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第6节 课时2 滑轮组和轮轴
第六章 力和机械
课前回顾：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？
新知学习
1. 知道滑轮组的使用及特点。
2.了解轮轴和斜面的简单应用。
学习目标
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？
新知学习
01 滑轮组
用如图甲、乙所示的滑轮组分别提高重力相同的物体，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力多大？拉力移动的距离与物体升高的距离是什么关系？
甲
乙
n:表示承担重的绳子段数.
s:表示绳子末端移动的距离.
图甲中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s=3h。
分析动滑轮受力可知，四个力平衡：F1+F2+F=G物
同一根绳子上的力相等：F1=F2=F
3F=G物
①分析判断甲滑轮组的省力与费距离的情况
F2
F1
G物
结论：使用滑轮组省了力，但是费距离。
n=3
S=3h
F2
F1
G物
②分析判断乙滑轮组的省力与费距离的情况
图乙中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重。物体受F1和F2两个力，用这个滑轮组提起重物，只要用物重12的力，就可以提起重物。
?
图乙中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，所以拉力移动的距离为2h。
n=2
S=2h
实验结论：使用滑轮组省了力，但是费距离。
思考：利用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，可以怎样绕绳子呢？有几种方法？绕线方法有什么不同？
不同点
①绳子的起点（固定点）不同：甲固定在定滑轮的钩上；乙固定在动滑轮的钩上。
②拉力的方向不同：甲中拉力的方向向下，乙中拉力的方向向上。
甲
乙
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 =G物
同一根绳子上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F
同一根绳子上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F5= F
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 + F5=G物
s=4h
s=5h
两个滑轮组的省力费距离情况比较（不计动滑轮重和摩擦）
G
G
同学们发现了什么规律？
使用滑轮组的特点：
1.动滑轮上绳子段数n越多，越省力；
3.移动距离的关系：s = nh
2.若忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦，物重与拉力的关系：????=????????????。
?
F=?
s=?
G=100 N
h=10 m
例题：一位同学组装了如图所示的滑轮组，将重100N的重物匀速提升10m，若每个滑轮重20 N，且不计绳重和摩擦。求：绳自由端的拉力F和移动的距离s。
动滑轮+物体
G总
2F
解：因为重物匀速上升，
所以，2F=G总=G + G动
G+G动
F=
2
=
100N+ 20N
2
=60N
s=2h=2×10m=20m
答：绳自由端的拉力F是60N，其移动的距离s是20m 。
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面等。
02 轮轴
1. 轮轴
由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械就是轮轴。
轮轴上中间靠近转动轴线半径较小的是轴，离轴线较远半径较大的是轮。
动力一般作用在轮上，阻力作用在轴上，此时，轮轴是省力机械。
轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。
轮
动力
阻力
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.
支点
R
r
F1
F2=G
O
注意：轮轴不一定省力，关键看动力施加在轮上还是轴上。
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
因为： R >r
所以：F1用螺丝刀拧螺丝时，手抓的木柄较粗的部分是轮，金属杆部分较细的是轴，因此螺丝刀拧螺丝是轮轴。
当动力作用在轴上时，轮轴是一个费力杠杆，但省距离。
思考：螺丝刀是轮轴吗？
斜面也是一种简单机械，使用斜面能够省力。
斜面
变形的斜面
1.如图所示，工人用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
课堂练习
2.如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）
B
3.为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
C
滑轮组
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
轮轴：实质是一个可以连续转动的杠杆
滑轮组
和轮轴
课堂小结

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