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第3节　滑轮
定滑轮和动滑轮
1．概念：轴固定不动的滑轮叫作定滑轮；轴随物体一起运动的滑轮叫作动滑轮．
2．特点：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离．
滑轮组
1．概念：定滑轮和动滑轮组合在一起就构成了滑轮组．使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向．
2．特点：用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一．
3．滑轮组的组装与设计
(1)确定称重绳子的段数n：方法一，利用F＝，求出承担总重的绳子段数n，若n不是整数，则小数点后“只入不舍”使它取为整数；方法二，根据移动距离的关系，s＝nh.
(2)确定定、动滑轮的个数
①不改变力的方向，需(n－1)个滑轮．n为奇数，定、动滑轮各半；若n为偶数，动滑轮比定滑轮多一个；
②改变动力方向，需n个滑轮．若n为偶数，定、动滑轮各半；若n为奇数，定滑轮比动滑轮多一个．
(3)判定绳子固定端位置：n为偶数，采用“上结法”，即绳子固定在定滑轮上；n为奇数，采用“下结法”，即绳子固定在动滑轮上，又称“奇动偶定”
4．滑轮及滑轮组的比较
轮轴与斜面
1．轮轴：由轮和轴组成，能绕共同的轴心旋转的简单机械．扳手、方向盘、门把手、自行车前把等都是轮轴．当动力F1作用在轮上，阻力F2作用在轴上时，轮轴是一个省力杠杆，如图所示．如果轮半径为R，轴半径为r，则根据杠杆平衡条件可得F1R＝F2r，由于R＞r，所以F1＜F2，能够省力．轮轴实质上是可以连续转动的变形杠杆．
当把动力施加在轴上时，此时由于轴半径小于轮半径，如图所示，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，得F1r＝F2R，由于R>r，则F1>F2，即使用轮轴费力，但节省距离．因此不要错误地认为轮轴只能省力．
2．斜面：是一种可以省力的简单机械．例如，盘山公路就是斜面，因为多通过了距离，所以可以省力．
探究动滑轮和定滑轮的特点
典例1 如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置．他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如表所示．
编号 钩码重G/N 钩码提升高度h/m 测力计的示数F/N 测力计移动距离s/m
甲 1 0.2 1 0.2
乙 1 0.2 1 0.2
丙 1 0.2 0.55 0.4
典例1图
请你分析：
(1)比较甲、乙两图及实验数据，可得到的初步结论是使用定滑轮不省力也不费力，可以改变力的方向．
(2)比较甲、丙两图及实验数据，可得到的初步结论是使用动滑轮能省力．
(3)把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可得到的初步结论是使用动滑轮可以省力，但费距离．
(4)如果要得到正确的结论，还必须进行多次测量，目的是C．
A．从三次实验中选取最准确的数据
B．三次测量取平均值，减小误差
C．从特殊现象中得到普遍规律
D．利用控制变量法
通过分析甲、乙、丙实验数据可知，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离．
变式图
变式 如图所示，小明在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体都被匀速向上提起．已知物体重力为G物．若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是( C )
A．该实验中，需要测量的物理量只有物重G物和测力计示数F
B．F2＝G物
C．F1的力臂为OA
D．F1动滑轮和定滑轮的应用
典例2 如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做( A )
典例2图
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
根据动滑轮特点．
变式 学校每周一都有庄重而严肃的升旗仪式，如图所示的旗杆顶部有一个滑轮，它的主要作用是( D )
变式图
A．省力 B．省距离
C．省功 D．改变力的方向
滑轮组的特点
典例3 如图所示，用甲、乙两滑轮组匀速向上提升重物，物重都是600 N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为200N；F乙为300N．若将重物提高1 m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距离为3m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为2m.
典例3图
先确定n，再根据公式F＝， s＝nh可求得．
变式1 两个滑轮组合后匀速提升重20 N的物体，如图所示，其中A是定滑轮；若不计摩擦和滑轮重，F的大小为10N；要使重物上升1 m，绳子自由端应拉下2m.
变式1图
变式2 [2024·珠海一模]如图所示，站在地面上的小明利用滑轮组将重物G提到高处，请画出绳子最省力的绕法．
变式2图
答案：如图所示：
变式2图
滑轮组中力的计算
典例4 如图所示，甲、乙两个滑轮组的轮重、物重均相同，把物体匀速提升相同的高度，绳子自由端受到的拉力大小分别为F1和F2.若不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是( C )
典例4图
A．F1＝F2 B.F1＜F2
C．F1＞F2 D.无法判断
根据公式F＝(G＋G动)可得．
变式1 在图示的装置中，已知重物G1＝500 N，重物G2＝1 200 N，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物G1保持平衡的拉力F应等于( A )
A．500 N　 B．600 N　 C．1 200 N　 D．250 N
变式1图
变式2 如图所示，绳子质量和摩擦都不计，人重600 N，平板重200 N，小滑轮重力为60 N，要使平板处于平衡状态，则人拉绳子的力为185N，人对平板的压力为415N.
变式2图
1．[2024·宝山三模]如图所示，用滑轮提起重物的一种使用方法，可将此滑轮看成一个杠杆；选项关于此杠杆支点、动力、阻力的四种画法，其中正确的是( D )
第1题图
2．[2024·盐城]下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是( A )
3．[2024·常州一模]用如图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和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是( C )
第3题图
A．F1最小 B．F2最小
C．F3最小 D．一样大
4．[2024·扬州二模]如图所示，动滑轮重20 N，不计绳重及滑轮和绳之间的摩擦，当动滑轮上挂重力为100 N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向左做匀速直线运动．则B受到的摩擦力( B )
第4题图
A．方向水平向左，大小是100 N
B．方向水平向右，大小是40 N
C．方向水平向左，大小是40 N
D．方向水平向右，大小是20 N
5．[2024·阳江一模]用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100 N的物体A水平向左移动2 m，物体A受到地面对它的摩擦力为30 N(不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦)，下列说法正确( A )
第5题图
A．拉力F为15 N
B．绳子自由端移动的距离为6 m
C．物体A受到的摩擦力方向水平向左
D．物体A受到的重力和物体A对地面的压力是一对平衡力
6．如图甲所示是某风景区盘山公路，盘山公路相当于简单机械中的斜面，利用它可以省力，图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是乙(填“乙”或“丙”)钉．
第6题图第3节　滑轮
定滑轮和动滑轮
1．概念： 固定不动的滑轮叫作 ； 随物体一起 的滑轮叫作动滑轮．
2．特点：使用定滑轮 力，但可以 ；使用动滑轮可以 力，但不能 ，而且 距离．
滑轮组
1．概念： 和 组合在一起就构成了滑轮组．使用滑轮组既可以 ，又可以 ．
2．特点：用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是 ．
3．滑轮组的组装与设计
(1)确定称重绳子的段数n：方法一，利用F＝，求出承担总重的绳子段数n，若n不是整数，则小数点后“只入不舍”使它取为整数；方法二，根据移动距离的关系，s＝nh.
(2)确定定、动滑轮的个数
①不改变力的方向，需(n－1)个滑轮．n为奇数，定、动滑轮各半；若n为偶数，动滑轮比定滑轮多一个；
②改变动力方向，需n个滑轮．若n为偶数，定、动滑轮各半；若n为奇数，定滑轮比动滑轮多一个．
(3)判定绳子固定端位置：n为偶数，采用“上结法”，即绳子固定在定滑轮上；n为奇数，采用“下结法”，即绳子固定在动滑轮上，又称“奇动偶定”
4．滑轮及滑轮组的比较
轮轴与斜面
1．轮轴：由 和 组成，能绕共同的轴心旋转的简单机械．扳手、方向盘、门把手、自行车前把等都是轮轴．当动力F1作用在 上，阻力F2作用在 上时，轮轴是一个省力杠杆，如图所示．如果轮半径为R，轴半径为r，则根据杠杆平衡条件可得F1R＝F2r，由于R＞r，所以F1＜F2，能够省力．轮轴实质上是 ．
当把动力施加在轴上时，此时由于轴半径小于轮半径，如图所示，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，得F1r＝F2R，由于R>r，则F1>F2，即使用轮轴费力，但节省距离．因此不要错误地认为轮轴只能省力．
2．斜面：是一种可以省力的简单机械．例如，盘山公路就是斜面，因为多通过了距离，所以可以省力．
探究动滑轮和定滑轮的特点
典例1 如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置．他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如表所示．
编号 钩码重G/N 钩码提升高度h/m 测力计的示数F/N 测力计移动距离s/m
甲 1 0.2 1 0.2
乙 1 0.2 1 0.2
丙 1 0.2 0.55 0.4
典例1图
请你分析：
(1)比较甲、乙两图及实验数据，可得到的初步结论是使用定滑轮 ．
(2)比较甲、丙两图及实验数据，可得到的初步结论是 ．
(3)把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可得到的初步结论是使用动滑轮可以 ，但费 ．
(4)如果要得到正确的结论，还必须进行多次测量，目的是 ．
A．从三次实验中选取最准确的数据
B．三次测量取平均值，减小误差
C．从特殊现象中得到普遍规律
D．利用控制变量法
通过分析甲、乙、丙实验数据可知，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离．
变式图
变式 如图所示，小明在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体都被匀速向上提起．已知物体重力为G物．若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是( )
A．该实验中，需要测量的物理量只有物重G物和测力计示数F
B．F2＝G物
C．F1的力臂为OA
D．F1动滑轮和定滑轮的应用
典例2 如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做( )
典例2图
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
根据动滑轮特点．
变式 学校每周一都有庄重而严肃的升旗仪式，如图所示的旗杆顶部有一个滑轮，它的主要作用是( )
变式图
A．省力 B．省距离
C．省功 D．改变力的方向
滑轮组的特点
典例3 如图所示，用甲、乙两滑轮组匀速向上提升重物，物重都是600 N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为 N；F乙为 N 若将重物提高1 m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距离为 m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为 m.
典例3图
先确定n，再根据公式F＝， s＝nh可求得．
变式1 两个滑轮组合后匀速提升重20 N的物体，如图所示，其中A是 滑轮；若不计摩擦和滑轮重，F的大小为 N；要使重物上升1 m，绳子自由端应拉下 m.
变式1图
变式2 [2024·珠海一模]如图所示，站在地面上的小明利用滑轮组将重物G提到高处，请画出绳子最省力的绕法．
变式2图
滑轮组中力的计算
典例4 如图所示，甲、乙两个滑轮组的轮重、物重均相同，把物体匀速提升相同的高度，绳子自由端受到的拉力大小分别为F1和F2.若不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是( )
典例4图
A．F1＝F2 B.F1＜F2
C．F1＞F2 D.无法判断
根据公式F＝(G＋G动)可得．
变式1 在图示的装置中，已知重物G1＝500 N，重物G2＝1 200 N，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物G1保持平衡的拉力F应等于( )
A．500 N　 B．600 N　 C．1 200 N　 D．250 N
变式1图
变式2 如图所示，绳子质量和摩擦都不计，人重600 N，平板重200 N，小滑轮重力为60 N，要使平板处于平衡状态，则人拉绳子的力为 N，人对平板的压力为 N.
变式2图
1．[2024·宝山三模]如图所示，用滑轮提起重物的一种使用方法，可将此滑轮看成一个杠杆；选项关于此杠杆支点、动力、阻力的四种画法，其中正确的是( )
第1题图
2．[2024·盐城]下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是( )
3．[2024·常州一模]用如图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和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是( )
第3题图
A．F1最小 B．F2最小
C．F3最小 D．一样大
4．[2024·扬州二模]如图所示，动滑轮重20 N，不计绳重及滑轮和绳之间的摩擦，当动滑轮上挂重力为100 N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向左做匀速直线运动．则B受到的摩擦力( )
第4题图
A．方向水平向左，大小是100 N
B．方向水平向右，大小是40 N
C．方向水平向左，大小是40 N
D．方向水平向右，大小是20 N
5．[2024·阳江一模]用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100 N的物体A水平向左移动2 m，物体A受到地面对它的摩擦力为30 N(不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦)，下列说法正确( )
第5题图
A．拉力F为15 N
B．绳子自由端移动的距离为6 m
C．物体A受到的摩擦力方向水平向左
D．物体A受到的重力和物体A对地面的压力是一对平衡力
6．如图甲所示是某风景区盘山公路，盘山公路相当于简单机械中的 ，利用它可以省力，图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是 (填“乙”或“丙”)钉．
第6题图

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