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初中物理苏科版（2024）九年级上册
第十一章 简单机械和功
第2节 滑轮
滑轮在日常生活中有着广泛的应用，这些滑轮究竟起到了什么作用？
健身器材上的滑轮
升国旗旗杆上的滑轮
起重机上的滑轮
1.认识什么是定滑轮和动滑轮。
2.了解定滑轮和动滑轮的特点及其作用。
3.知道滑轮组的特点及其作用。
①滑轮的主要部分是能绕轴转动的轮子。
轴
轮
槽
请你观察滑轮的结构：
1. 滑轮
知识点一：定滑轮和动滑轮
【想想议议】下面两个滑轮在使用上有什么不同呢?
工作时，轴固定
不动的滑轮
②滑轮分为：定滑轮、动滑轮。
叫定滑轮。
叫动滑轮。
轴随被拉动的物体
一起运动的滑轮。
旗杆顶端的滑轮
定滑轮
起重机下面的滑轮
动滑轮
（一）探究定滑轮工作时的特点
【实验器材】
铁架台、定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
【实验装置】
如图所示组装定滑轮，在它的左侧挂上钩码，竖直向下拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数。
G
拉力F
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E}钩码重力G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/cm
拉力F/N
拉力
方向
拉力移动
距离S/cm
【数据表格】
活动：探究定滑轮和动滑轮的特点
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h物、拉力移动的距离s绳及拉力的方向。
【实验步骤】
h物
F
s绳
G
③改变拉力的方向：
分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F1、 F2、 F3、的大小。把实验数据记入表格中。
F1
F2
F3
④改变钩码的重力，重复上述实验。
①拉力与重力的大小关系：F=G，即使用定滑轮不省力。
②拉力的方向：可以改变。
③拉力（绳末端）移动距离S绳等于钩码上升高度h物： S绳=h物
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E}钩码重
G/N
钩码移动
方向
钩码移动
距离h/m
拉力
F/N
拉力
方向
拉力移动
距离s/m
1.5
竖直向上
0.3
1.5
竖直向下
0.3
1.5
竖直向上
0.3
1.5
斜向下
0.3
1.0
竖直向上
0.4
1.0
竖直向下
0.4
【实验数据】
【分析数据】
①使用定滑轮不能省力；
②使用定滑轮可以改变用力的方向；
③使用定滑轮可以改变拉力的方向，但不能改变拉力的大小；
④使用定滑轮不省距离。
【归纳结论】
可以改变力的方向是指：
拉力的方向与物体运动
方向相反（或不同）。
物体运
动方向
拉力方向
（二）探究动滑轮工作时的特点
【实验器材】
铁架台、动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
【实验装置】
测出钩码和动滑轮的总重力，然后按图组装动滑轮，竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数。
【数据表格】
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}总重力G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/cm
拉力F/N
拉力
方向
拉力移动
距离S/cm
①用弹簧测力计直接测出钩码和动滑轮的总重力G。
②用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。
③将测量结果填入表格。改变钩码的个数，重复上述实验过程。
【实验步骤】
F
h
s
①拉力与重力的关系： F=G/2 ，即使用动滑轮省一半力。
②拉力的方向：不能改变。
③拉力（绳末端）移动距离S是钩码上升高度h的2倍：S绳=2h物。
{69012ECD-51FC-41F1-AA8D-1B2483CD663E}物重
G/N
物体移动
方向
物体移动
距离h/m
拉力
F/N
拉力
方向
拉力移动
距离s/m
2.0
竖直向上
0.3
1.0
竖直向上
0.6
3.0
竖直向上
0.4
1.5
竖直向上
0.8
6.0
竖直向上
0.2
3.0
竖直向上
0.4
【实验数据】
【分析数据，归纳结论】
结论
拉力（绳末端）移动的距离S是物体上升高度h的2倍：S拉=2h物。
①使用动滑轮最多能省一半的力；
②使用动滑轮不能改变用力的方向；
③使用动滑轮拉力（绳末端）移动距离S是钩码上升高度h的2倍。
G
F
1. 定滑轮的实质——等臂杠杆
0.
如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。
F＝G
F1l1=F2l2
l1=l2=r
l1
Fl1=Gl2
通过理论分析可知，定滑轮实质上
是一个等臂杠杆，所以不省力。
l2
（三）滑轮的实质——变形的杠杆
2. 用平衡力的知识研究定滑轮的特点
在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力。
F＝G 。
F
G
使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
物体向上运动，用力却是往下拉，所以，使用定滑轮能改变力的方向.
F1
F2
3. 动滑轮的实质
l1
l2
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
动滑轮相当于一根杠杆，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。
根据杠杆原理：F1l1=F2l2
l1＝2l2　 F1＝ F2＝ G
（不计摩擦和动滑轮重）
1
2
1
2
O.
4. 用平衡力的知识研究动滑轮的特点
在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。
2F＝G ，F=12????。
?
若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足：
2F＝（G+G动）， F=12=（????+????动）
?
F
F
G
G动
1. 滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合在一起就组成了滑轮组。
滑轮组有什么特点？
【想想议议】
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？
知识点二：滑轮组
思考：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？
组合一
组合二
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？
如图甲、乙所示的两个滑轮组，这两种绕线方法有什么不同？
绳子的固定点不同：甲固定在动滑轮的轴上，乙固定在定滑轮的轴上。
拉力的方向不同：甲作用在动滑轮上竖直向上，乙作用在定滑轮上竖直向下。
2.滑轮组的特点
用如图所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
图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。
F=13????物
?
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
甲
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。
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。用这个滑轮组提起重物，只要用物重1/2的力，就可以提起重物。
F=12????
?
n=2
S=2h
n：承担物重的绳子段数；
S：绳子末端移动的距离;
h：物体升高的距离。
（2）分析判断乙滑轮组的省力与费距离的情况
①
②
用如图乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}滑轮组
甲
乙
拉力F
拉力（绳子末端）
移动的距离S
（3）对比两个滑轮组的省力与费距离的情况
如图所示，物体的重力为G，把物体提高h，不计绳重、摩擦及动滑轮自重。所用拉力F大小、拉力移动的距离s如表所示。
F1=12????物
?
F2=13????物
?
s1=2?
?
s2=3?
?
滑轮组用几段绳子吊物体，提起物体的力就是物重的几分之一。
结论
（4）确定绳子的段数（n）的方法
③
②
①
①
②
①在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线。
②数出吊着（拉着）动滑轮的绳子段数。
n＝2
n＝3
生活?物理?社会
在生活、生产中，人们经常会用到轮轴。轮轴由具有共同转轴的大轮和小轮组成。如下图所示，轮轴也可看成是杠杆的变形，轴心O 为支点，大轮半径R和小轮半径r 分别为动力臂和阻力臂。
根据杠杆原理：
F1R = F2r
当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
当 R >r
F1F1
F2
O
l1
l2
r
R
轮 轴
生活?物理?社会
轮 轴
生活中的一些轮轴：
门把手
自行车链条盘、把手
汽车方向盘
轮轴
滑轮
定滑轮
既能省力，又能改变力的方向
省力费距离，但不能改变
力的方向，实质是省力杠杆
不省力，不费距离,可以改变
力的方向，实质是等臂杠杆
滑轮组
其他简单机械
动滑轮
A ．这是一个定滑轮，费力
B ．这是一个定滑轮，可省力
C ．这是一个定滑轮，不能改变力的方向
D ．这是一个定滑轮，可改变用力的方向
1.升旗的旗杆顶上有一个滑轮，如图所示，升旗时往下拉动绳子，旗子就会上升，对该滑轮的说法中，正确的是 ( )
D
2．如图所示，用水平拉力 F 通过滑轮匀速拉动重力 80 牛的物体 A ，已知 A 与水平地面的滑动摩擦力为 20 牛。则拉力 F 的大小为 ( )
A ．10 牛 B ．20 牛 C ．40 牛 D ．80 牛
B
3．某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体 A 在 5s 内匀速上升了 2m 。已知物体 A 重 400N ，每个滑轮重 20N，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是 ( )
A ．人对绳子的拉力为 210N
B ．绳子自由端移动的距离为 6m
C ．绳子自由端移动的速度为 0.8m/s
D ．使用此滑轮组能改变力的方向
B

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