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第十二章 简单机械
12.3 滑轮
1.能识别定滑轮和动滑轮；
2.通过实验，掌握定滑轮和动滑轮的特点；
3.了解滑轮组的使用及特点。
升国旗时，旗手向下拉动绳子，国旗却向上缓缓升起，你知道原因吗？
01 定滑轮和动滑轮
除了杠杆，滑轮也是一种常用的简单机械，它的主要部分是一个能绕轴自由转动、周边有槽的轮子。
定滑轮：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。
动滑轮：物体和滑轮同时被提起，这种滑轮叫做动滑轮。
提出问题：
（1）使用定滑轮、动滑轮是否省力（或更费力）？
（2）使用定滑轮、动滑轮是否省了距离（或需要移动更大的距离）？
演示：研究定滑轮和动滑轮的特点
物重G 拉力F 物体移动方向 拉力方向 物体移动距离h 自由端移动距离s
定滑轮 F = G 可以改变方向 s = h 动滑轮 不能改变方向 s = 2h 实验数据：
实验结论：
1.使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。
2.使用动滑轮可以省力，但费距离；且不改变力的方向。
定滑轮的实质
定滑轮实质上是等臂杠杆。支点在轴心O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；两个力臂 L1、L2 都等于轮半径。
改变拉力方向，还是等臂杠杆，所以使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h相等：S绳=h物
L1＝ L2　； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦）
根据杠杆的平衡条件：F1·L1=F2·L2
l2
l1
O
F2
F1
动滑轮的实质
支点在绳和轮相切的 O 处；拉力 F1 是动力，重物的拉力是阻力 F2；动力臂 l1 是轮直径；阻力臂 l2 是轮半径。
动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆
根据杠杆的平衡条件：F1. L1=F2. L2
L1＝ 2L2　； F1＝F2 ＝ G （不计摩擦和动滑轮重）
1
2
绳子自由端移动的距离s和物体升高的高度h：s绳=2h物
杠杆的支点在 O 点处
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
我们知道：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。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？
02 滑轮组
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？
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：。
轮轴和斜面
1.轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
2.斜面也是一种简单机械。可以省力，但费距离。
定滑轮和动滑轮
含义
滑轮
滑轮组
动滑轮的特点
含义
绳子自由端的拉力
定滑轮的特点
绳子自由端的距离
轮轴和斜面
1．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
C
甲
乙
2.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
乙
F2
甲
F1
丙
F3
3.小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5N的物体匀速提高了1m，每个滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是　 　m，施加在绳端的拉力F是　 　N，悬挂定滑轮处拉力F′是　 　N。
2
3
10
F
F’

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