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6.6 滑轮
第六章 力和机械
知识点
定滑轮和动滑轮
知1－讲
1
1. 滑轮 滑轮是一个周边有槽并可以绕轴转动的轮子。(如图1 所示)
知1－讲
2. 滑轮的种类 使用滑轮工作时，根据滑轮的轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。定滑轮的轴固定不动，而动滑轮的轴与重物一起移动。(如图2 所示)
知1－讲
知识链接
(1)安装滑轮时，绳子要放在槽内，以免绳子脱落或使摩擦力变大。
(2)使用滑轮时，要保证滑轮的轮与轴间有良好的润滑。
知1－练
例 1
如图3，是手摇晾衣架的示意图。其中定滑轮是___________ 、动滑轮是______。(均填对应的字母)
B、C、E、F
A、D
知1－练
解题秘方：根据转动轴是否随物体一起运动来判断。
解析：在摇动手柄时，B、C、E、F 滑轮的轴固定不动，故B、C、E、F 是定滑轮，A、D 滑轮的轴随晾衣架一起运动，故A、D 是动滑轮。
知1－练
1. 以下滑轮中，动滑轮与定滑轮的个数相比_______(填“ 定滑轮”“动滑轮”或“一样”)多。
定滑轮
知2－讲
知识点
探究两类滑轮的作用
2
1. 实验探究
分类 定滑轮 动滑轮
实验装置
知2－讲
分类 定滑轮 动滑轮
设计实验与 制订方案 (1)按如图所示方式组装定滑轮； (2)在它的左侧挂钩码，右侧竖直向下匀速拉弹簧测力计，观察比较弹簧测力计示数与钩码所受重力的大小关系； (3)改变弹簧测力计拉力的方向，进行观察和比较； (4)改变钩码的个数，重做上述实验 (1)按如图所示方式组装动滑轮；
(2)竖直向上匀速拉弹簧测力计，观察比较弹簧测力计示数与钩码所受重力的大小关系；
(3)改变钩码的个数，重做上述实验
知2－讲
获取与处理 信息 定
滑
轮
动
滑
轮
次数 G/N h/m F/N s/m 拉力方向
1 1 0.2 1 0.2 竖直向下
2 1 0.2 1 0.2 水平向右
3 2 0.2 2.1 0.2 竖直向下
次数 G/N h/m F/N s/m
1 1 0.2 0.6 0.4
2 2 0.2 1.1 0.4
3 3 0.2 1.6 0.4
知2－讲
分析与论证 使用定滑轮不省力、不省距离，但可以改变施力的方向 使用动滑轮省力，费一倍的距离，不能改变施力的方向
知2－讲
总结归纳：(1)使用定滑轮提升物体时：F=G，s=h。
(2)使用动滑轮提升物体时：F= G(不考虑动滑轮重及摩擦)，F=(G+G动)(考虑动滑轮重，不考虑摩擦)，s=2h。
知2－讲
2. 滑轮的本质
分类 定滑轮 动滑轮
简化过程
知2－讲
分类 定滑轮 动滑轮
等效为杠杆的示意图
知2－讲
总结归纳：(1)定滑轮实质上是一个等臂杠杆。(2)动滑轮实质上是一个L1=2L2的省力杠杆。
知2－讲
关联思考由对动滑轮实质的分析，可知使用动滑轮应该省一半力，但实际上所用力会比一半力稍大，这是为什么？
关联结果
使用动滑轮提升物体时，除了要提升物体外，还要提升动滑轮，且还要克服绳重、绳与滑轮间的摩擦等，因而实际拉力比理想情况的一半力要大一些。
知2－讲
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4 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5 所示。
知2－讲
规律总结
定滑轮既不省力，也不省距离；动滑轮省力，但费距离。滑轮是变形的杠杆，既省力又省距离的杠杆是不存在的，所以既省力又省距离的滑轮也是不存在的。
知2－练
[科学思维科学分析]期末·北京在动滑轮使用特点的实验中，晓松探究了绳子自由端拉力F与物重G的静态关系(不计绳重，物体始终处于静止状态)，测得6组数据。
例 2
G/N 1 2 3 4 5 6
F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3
知2－练
(1)分析数据可以得到拉力F 与物重G 的关系式：F=
____________。
×(G+0.6 N)
知2－练
解题秘方：利用F=(G+G动)求出动滑轮重力，代入原表达式中，进而得出F与G的关系式。
解析：设动滑轮的重力为G动，不计绳重，物体静止，
所以不计摩擦，拉力F=(G+G动)，由表中第1 组数据可得：
0.8 N=×(1 N+G动)，解得G动=0 .6 N，则拉力F 与物重G
的关系式是F=×(G+0.6 N)。
知2－练
(2)当物体重力为6 N 时，晓松匀速提升时发现自由端的拉力变为3.5 N，请你帮他分析一下拉力变大的原因：_____________________________。
绳与滑轮、轮与轴之间存在摩擦
知2－练
解题秘方：使用滑轮拉动物体后，绳与滑轮、轮与轴间的摩擦会使所需拉力增大。
解析：当物重为6 N 时，由表格数据知物体静止不动时拉力F=3.3 N，当匀速提升时，由于绳与滑轮、轮与轴之间存在摩擦，所以自由端的拉力变大，变为3.5 N。
知2－练
2. [中考·内江] 如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一
端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为( )
A. F1 ＞ F2
B. F3 ＞ F4
C. F1 ＜ F4
D. F1=F2=F3=F4
D
知3－讲
知识点
滑轮组
3
1. 滑轮组 两个或多个滑轮的组合简称滑轮组。如图6 所示均为滑轮组。
知3－讲
2. 实验探究 使用滑轮组时拉力与物重的关系。
滑轮 组的 几个 概念
s：绳子自由端移动的距离 h：重物被提升的高度n：承重的绳子段数
知3－讲
用两个相同的滑轮组成如图7 所示的滑轮组，并测出不同情况下的拉力F 和钩码的重力G。
知3－讲
数据记录表
实验 序号 钩码的重G/N 弹簧测力计的示数F/N 吊起动滑轮的绳子段数/n 钩码被提升高度h/cm 绳子自由端移动距离s/cm
1 10 6 2 10 20
2 10 6 2 10 20
3 10 4 3 10 30
知3－讲
归纳总结：滑轮组的特点：
(1)不计动滑轮自重、绳重和摩擦时，动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一，即F=；若考虑动滑轮自重，则F=。
(2)滑轮组由几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是物体上升距离的几倍，即s=nh。
知3－讲
关联思考关于滑轮组的组装，有何规律可以遵循？
关联结果
n 为偶数，绳端始于定滑轮；n 为奇数，绳端始于动滑轮，即“奇动偶定”。
n 为动滑轮个数的2 倍或动滑轮个数的2倍加1。
知3－练
例 3
用如图10 所示的三个装置先后提升同一个物体G，若不考虑滑轮的自重、绳重和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3 的大小关系是( )
A.F1 最小
B.F2 最小
C.F3 最小
D. 一样大
知3－练
解题秘方：本题考查定滑轮和滑轮组的省力特点，确定承担物重的绳子段数是关键。
解析：不计滑轮自重、绳重和摩擦，图甲中使用定滑轮提
升物体，不省力，也不省距离，所以F1=G；图乙中与动滑轮相连的绳子有2 段，故F2=；图丙中与动滑轮相连的绳子有3 段，故F3=。
答案：C
知3－练
规律总结：使用滑轮或滑轮组时，不计滑轮重、绳重和摩擦，有几段绳子承担物体的重力，拉力就是物体重力的几分之一。
知3－练
3. 家用的手摇晾衣架如图所示，假设衣服和晾衣架的总重为100 N(不计动滑轮重、绳重及摩擦)，以下说法正确的是( )
A. 静止时，绳子自由端的拉力是50 N
B. 绕在动滑轮上的绳子段数是5 段
C. 如果晾衣架上升1 m，则绳子自由端移动4 m
D. 此滑轮组能省力，但不能改变力的方向
C
知4－讲
知识点
轮轴
4
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11 甲所示，通常把
大轮叫轮，小轮叫轴。
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。
知4－讲
3. 公式 F1R=F2r 或=，即轮半径是轴半径的几倍，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(如皮卷尺)。
知4－讲
规律总结
●杠杆、滑轮和轮轴都属于简单机械。
●凡是省力的机械都会费距离。既省力又省距离的机械是不存在的。
知4－讲
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。
知4－练
[立德树人 家国情怀]如图12 甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轳，图乙是它提水时的示意图，为方便提
水，应按照_____(填“省
力”或“费力”)杠杆来
设计，支点是_____(填
“A”“B”或“C”)点；
例 4
省力
B
知4－练
图丙中水龙头开关的设计也应用了同样原理，开关选用_____(填“①”或“②”)效果更好。
①
知4－练
解题秘方：辘轳的实质是轮轴，根据轮轴的作用分
析。水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以更省力。
解析：辘轳的实质是轮轴，动力作用在大轮上，可以省力；
支点是轮轴绕着转动的固定点，即B 点。水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图丙中的①可以更省力。
知4－练
4. 如图甲所示是用于松紧内六角螺丝的扳手，AB ＞ BC。其使用方法如图乙、丙所示， 该工具属于______(填简单机械名称)， 使用时可以______。图乙与图丙两种使用方法相比，图______可以更轻松地拧动螺丝。
轮轴
省力
乙
滑轮
滑轮
定滑轮
动滑轮
滑轮组
改变力的方向
省力

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