滑轮与滑轮组

2：使用动滑轮的好处是＿省＿力＿＿。 能否利用定滑轮和动滑轮的优点把它们组合 起来，使它们即省力又方便呢？
能。把它们组合成滑轮组。
四、简单机械—滑轮组
把几个动滑轮和几 个定滑轮组合在一起 应用，这种组合叫做 滑轮组。滑轮组一般 可以分为两类：
左图所示的是第一 类：用一根绳子联结 起来的滑轮组。
滑轮组
F
用如图所示滑轮组匀速提升重物G，不计动
滑轮质量及摩擦，则两个弹簧秤上示数比FA ：FB是（C ） A.3：1 B.3：2
C.2：1 D.l：l
练：如图所示，已知物重 G＝120N，那么各弹簧测 力计的示数是多少? (滑轮重及摩擦不计)
FC=40N FB=120N FA=160N
练：如图所示,整个装置处于静止状态,弹簧
2、实质：等臂杠杆。 二、动滑轮： 转动轴 与重物一起移动的滑轮。
1、特点：能省力一半，但不能改变力的方向。 2、实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。
三、滑轮针对性练习
1、如图，用滑轮将重物提起，弹簧测力
计示数为5N，人拉绳所用力F是 N，
物体和滑轮的总重力是
N。（不计
滑轮和绳的摩擦）
解析：弹簧测力计示数是5N，拉力F与 弹簧测力计在一根绳子上，所以F=5N； 动滑轮可以省一半的力，所以物体和滑轮 总重力为2F=10N。
(a)
(b)
F=G/3 F=G/2
(c)
F=G
(d)
F=G/3
如图所示装置处于平衡状态，在不计滑轮重 及绳子的摩擦情况下，G1:G2为（ A ） A、1：2 B、1：1 C、2：1 D、3：1
G2 G1
练：甲、乙两滑轮组中物体重均为100N，
不计滑轮重和摩擦，滑轮组平衡时，作用
在甲、乙两组滑轮上的力F甲和F乙的关系是 （A ）
组装方法
根据上面的题目要求， 在确定定滑轮个数N定时：如 果拉力F的方向要求改变（如 题目中要求“站在地面上匀 速提起”即拉力方向改变）； 则n为奇数，N定=N动+1。 这样， N定为：3个。见图2 所示。
本题拉力的方向没有具体要求，故有 两种装配方法。
图1
图2
组装方法
题二：有一根绳子能承受的最大拉力为290牛顿，请设 计一个滑轮组，使站在地面的人利用这根绳子能提起重 1000牛顿的重物。不计动滑轮的重力及摩擦）
2、对动滑轮的探究实验 演示
你发现了什么？
A：F1=2F2 B：不能使作用力的方向改变
L1 L2
G
FF
G
根据杠杆平衡原理得：
F
F L1 =G L2 ∵动力臂是阻力臂两倍的杠杆 ∴动滑轮可以省力，但不可以 改变施力方向
根据力的平衡条件得：
2F=G ∴F=G/2
小结：动滑轮的特点
F
F
动滑轮：
2r
O
分析：关于滑轮组最后拉力F的大小的判断，可根据 “动滑轮和重物由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的 几分之一”来判断。所以，弄清楚几段绳子承担物体重力 是解答此类问题的关键。
丙图分析：要从绳子自由端开始
分析，绳子a对物体的拉力为F丙，绳子 b的拉力为2F丙，绳子c对物体的拉力
也是2F丙，依次类推，最后物体共受a、 c、e三段绳子的拉力，拉力总和为F丙
右图所示的是第二 类：用几根绳子联结 起来的滑轮组。
滑轮组的作 用：既可以 改变力的大 小，又可以 改变力的方 向。
滑轮组的特点
滑轮组集中了动滑轮
和定滑轮的优点，既能省
力，又能改变力的方向。
使用滑轮组时，滑轮组用
几段绳子吊着物体，提起
物体所用的力就是物体重
力的几分之一，用公式表
示：
F=
G物 n
G
Ｆ＝ （Ｇ物+G动）
n
S绳＝nh物． n为绳子的段数，省了力就要多移动
距离．
滑轮组的特点
判断滑轮组绳子的段 数的方法：“横线切割法” 横线下方与动滑轮有直接 联系的绳子的根数即是承 担总重的绳子的段数n。
右图的图1中，n=3.
图2中，n=5。
图1
图2
滑轮组的特点
使用滑轮组时，滑轮 组由n段绳子吊着物体， 绳子自由端移动的距离就 是物体移动距离的n倍， 用公式表示为：s=nh。
组装方法
2、确定动滑轮个数N动：本题中n为奇数，
N动=
n-1 2
本题需动滑轮 N动=
5-1 2
=2（个）。
3、确定定滑轮个数N定：如果拉力F的方向不要求改变； 则n为奇数，N定=N动。本题N定为：2个。
4、在绕绳子时，遵循“奇动偶定法”，即如果n为奇数， 绳子应该从动滑轮开始连起（奇动）；如果n为偶数，绳 子应该从定滑轮开始连起（见下页图1）。
A、F甲＝F乙＝200N
B、F甲＝2F乙＝100N
C、F乙＝2F甲＝200N D、F甲＝F乙＝100N
F甲
F乙
物体重100N，地面与物体之间的摩擦力为 60N，不计滑轮重及滑轮的摩擦，求拉力F
F =20N
.
f=60N
5秒钟内，物体前进了1米，拉力做了多少功 ？
F
.f
当滑轮组水平放置时，
F f n
G1
a
G2
N F
. T
f
G
如图所示，拉力F的大小等于＿f＿/3＿＿。
如图所示，物体A重G＝80N，在F＝60N拉力下 匀速前进，此时物体A受到的摩擦力等于＿12＿0N＿ ＿N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）
N
解析：因为
. F T A
f
F＝
1 2
f
所以
f=2F=120N G 综合分析得： 1:竖直方向上有一对平衡力N和G
O
轴随重物一起移动的滑轮。
r
G
在动滑轮中，动力臂是滑轮的
G
直径2r,阻力臂是它的半径r。
动滑轮的特点：（1）能省一半力，即F= 1 G ，
2
但不能改变方向。
（2）距离关系：动滑轮能省一半的力，但多移动了距离，动 力移动的距离等于物体上升距离的二倍，即s=2h 。
总结
一、定滑轮： 转轴固定不动的滑轮。 1、特点： 不能省力，但可改变了力的方向。
F A
图中的三个滑轮拉同一物体沿水平地面做匀 速直线运动，所用拉力分别是F1，F2，F3， 比较三者的大小。(不考虑滑轮摩擦与重力)
F3>F1>F2
F1=f
F2=f/2
F3=2f
练：重为100牛的物体，在拉力F=20N的作 用下1秒钟移动了0.2米，若滑轮摩擦和滑轮 重不计，物体受到的摩擦大小等于10____N， 拉力做了2 焦耳的功，拉力移动的速度为 0.1米/秒，拉力做功的功率是 2瓦特。
思考题：在左图所示的滑轮组中，
分析：图中吊起动滑轮的绳子股数为5
(a)若动滑轮重G/不计，拉力F是多少？
F
F＝
1 5
G
G/
(b)若动滑轮重G/不能忽略，那么图中
的拉力F应等于多少？
G
F＝
1 5
(G+G/)
F F
G
F=1/3（G + G动）
G
F= 1/2（G + G动）
如图，用滑轮组来提升物体，若物体重力均为560N， 如果不计动滑轮的重力及绳子与滑轮之间的摩擦，则拉力F 甲、F乙、F丙分别是多少？
引入
想一想
要把钢材、木 料、水泥等运 到楼上通常会 怎样做呢？
一、滑轮
1：将等臂杠杆的中间部分加宽
2：使之变成一个绕中心轴转动的圆轮
3：再把圆轮的外缘加工成槽状
这种周边有槽、绕轴心转动的圆轮叫 做滑轮。
常见滑轮
问题：利用一只滑轮来提升物体，你有
几种方法？你所使用时有什么特点？
根据滑轮在使用 时，轴的位置是 否移动，又分为 定滑轮和动滑轮 两种。
分析与解答：
1、根据
F=
G物 n
得出
n=
G物 F
，求出绳子的段数n（注
意结果用收尾法）
本题 n= 1000N 290N
=3.45 ，取N=4。
组装方法
2、确定动滑轮个数N动：本题中n为偶数，
则
N动=
n 2
本题需动滑轮
N动=
4 2
=2（个）。
3、确定定滑轮个数N定：本题中拉力F的方向 不要求改变；因为n为偶数，故N定=N动-1。 本题N定为：1个。
测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC ，以下有关弹簧测力计的示数的关系，正确 的是（C ）
A.FA=FB=FC
根据“奇动偶定法”，n为偶数时， 绳子应从定滑轮连起（偶定）。由左图 所示如何连？
组装方法
滑轮组的构造不外三种：动滑 轮个数比定滑轮个数少1个、多1 个或相等。对于动滑轮和定滑轮个 数不等的滑轮组，绳子的自由端最 后必通过多一个的滑轮。具体绕绳 方法见下一页：
组装方法
绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮
G=N=80N
2:水平方向上有一对平衡力T和f T=f=120N
总结
一、定滑轮：转轴固定不动的滑轮。 1、特点：不能省力，但可改变了力的方向。 2、实质：等臂杠杆。
二、动滑轮：转动轴 与重物一起移动的滑轮。
1、特点：能省力一半，但不能改变力的方向。
2、实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。
三、滑轮组
使用滑轮组时，动滑轮被几股绳子吊起， 所用力就是物重和动滑轮的几分之一
(a)
(b)
(c)
(d)
4、按要求画出绳子的绕法
F
F
F
F
F
n=5
n=4
n=4
n=2
n=3
要利用滑轮组提起1250牛的货物，而串连滑
轮的绳子最多只能承受250牛的力，不计摩
擦和滑轮的重力，则组成滑轮组的定滑轮和
动滑轮至少分别为（ B ）
A、1个，2个
B、2个，2个
C、2个，3个
D、3个，2个
不考虑动滑轮重和滑轮的摩擦， 物体重为G，求拉力的大小。
+2F丙+4F丙=7F丙。
d e
b
c a F丙
如图所示，重物G1和G2满足什么条件滑轮组才能平衡？ （不计滑轮重和摩擦）
分析：本题中有两根绳子绕成滑轮组，
应从绳子的一个自由端入手分析。如图
中a段绳子的拉力为G2，则b、C段绳子
的拉力应为2G2，c段绳子受到向下的 拉力为G1，所以G1=2G2。
b
c
五、组装滑轮组的方法
题一：一根绳子最多能承受2×103N的力，用这根绳子 匀速提起重力为8.2×103N物体，不计滑轮重力和摩擦， 请设计滑轮组并画出装配图。
组装滑轮组的步骤：
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1、根据
F=
G物 n
得出
n=
G物 F
，求出绳子的段数n（注
意结果用收尾法）
本题 n= 8.2×103N =4.1 应该用5段绳子来承担物重。 2×103N
F3
F2
F1
G
G
G
结论：使用定滑轮虽不省力， 但可以改变施力的_方__向__。
拓展：在不记摩擦的情况
下，同一条绳上各处拉力
大小相等。
图28
小结：定滑轮的特点
O
F G
L2
L1
G
F
定滑轮：
轴固定不动；等臂杠杆；不省力， 但可以改变力的方向。
在定滑轮中，动力臂和阻力臂都是 滑轮的半径r，故属于等臂杠杆，表示使 用这种机械既不省力，也不费力；其作 用是改变了动力的方向。
使用时，轴 固定不动的 滑轮，叫定 滑轮。
使用时，轴和 重物一起移动 的滑轮，叫动 滑轮。
二、滑轮的探究
框 轴 轮
滑轮的结构
1、对定滑轮的探究实验
演示 你发现了什么？
A、F1=F2 B、可以使作用力的方向改变 C：不省力也不费力
L2 L1
L1 = L2
定滑轮的实质：动力臂等于阻力臂的杠杆
试比较F1 、F2 、F3的大小：F1 = F2 = F3
针对性练习
2、如图，利用定滑轮、动滑
轮匀速向上提升重物。已知物
F乙
体重力都是60N，则：
（1）不计动滑轮重及绳子与
滑轮的摩擦，拉力F甲、F乙分
F甲
别是多少N？
（2）如果物体被提升了2m， 则绳子自由端移动的距离S甲、 S乙分别是多少m？
针对性练习
3、物体A在拉力F的作用下做匀
速直线运动，弹簧测力计的示数
巩固练习：
1：如下图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下 匀速上升时，F应等于＿10＿0 ＿N。（不计摩擦）
F 图(a)
图(b)
2: 如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子 承受的拉力是＿10＿0 N.人匀速拉绳子的力是＿50＿N （动滑轮自重不计）
3:如图所示的四个滑轮组中，图＿(b＿) 可省一半力，图＿(c＿) 最费力，图＿(＿a)＿和图＿(d＿) 用力大小一样。
s绳 ns物
练：物体A重G＝80N，在F＝60N拉力下匀 速前进，滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计 此时物体A受到的摩擦力等于＿12＿0＿N。 物体移动的速度为1米/秒，拉力的功率是 __1_2_0___瓦。
F 2m/s
A
1m/s
练：如图所示，物体A重500牛，受到的摩擦力为 40牛，在拉力F作用下作匀速直线运动，若物体的 运动速度为1米/秒，则拉力F的大小及绳子移动的 速度分别为（ D ） A、20牛 、 1米/秒 B、20牛、 0.5米/秒 C、250牛、 2米/秒 D、20牛、 2米/秒
F
为10N，那么拉力F为多少N？
A
解析：滑轮被横过来之后，要利用动滑轮的特点来判断
滑轮受力之间的关系。本题可以动滑轮为研究对象，它在
水平方向上受到向右的拉力F和两根绳子向左的拉力F1和F2
的作用而处于平衡状态，则F有=F1+F2
F且1=F2
答案：F=20N
F2
F
F1
思考题： 1：使用定滑轮的好处是＿改＿变＿用＿力＿的＿方＿向＿。