《滑轮及其应用》讲义

《滑轮及其应用》讲义
同学们好，今天咱们要一起学习沪科版八年级全一册第十章机械与人里的第二节——滑轮及其应用。

这滑轮啊，在咱们的生活里可老常见了，像建筑工地上吊东西、升旗的时候国旗升上去，这里面都有滑轮的功劳。

咱们今天就好好研究研究这个有趣又有用的滑轮。

一、滑轮的基本概念
1、啥是滑轮
滑轮就是边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。

就好比一个小轮子，中间有个轴，周围还有个小槽，这就是滑轮的基本模样。

这东西虽然看起来简单，但是用处可大着呢。

2、滑轮的种类
滑轮主要分为两种，定滑轮和动滑轮。

这就好比滑轮家族里的两个兄弟，各有各的特点。

（1）定滑轮
定滑轮啊，就是在工作的时候，它的轴固定不动的滑轮。

比如说咱们学校的升旗杆顶部那个滑轮，不管国旗怎么升上去，那个滑轮就在那一动不动，这就是定滑轮。

那定滑轮有啥特点呢？咱们做个小实验来看看。

假设咱们用一个定滑轮匀速提升钩码。

咱们会发现啊，不管咱们改
变钩码的个数，或者改变拉力的方向，拉力的大小和钩码的重力是相
等的。

这就是说，使用定滑轮不省力。

但是呢，咱们会发现一个很有
趣的事情，咱们可以通过定滑轮改变力的方向。

比如说，钩码是往下
有重力，咱们却可以通过定滑轮竖直向上拉，或者斜着拉，都能把钩
码提起来，这就改变了力的方向。

这定滑轮啊，就相当于一个等臂杠杆。

咱们可以想象一下，杠杆的两边力臂是一样长的，所以力的大小
就不会改变，只是方向能变。

从数学关系上来说，当不计摩擦时，拉
力大小等于重物的重力大小，也就是F = G（这里的F是拉力，G是物
体重力），而且绳端移动距离等于物体上升高度，s = h（s是绳端移动
距离，h是物体上升高度）。

（2）动滑轮
动滑轮就不一样了，它在工作的时候，轴是随着物体一起运动的。

就像在建筑工地上，那种随着重物一起上升或者下降的滑轮就是动滑轮。

那动滑轮又有啥特点呢？咱们再做个小实验看看。

当咱们用动滑轮匀速提升钩码的时候，要是让跨过动滑轮的两段绳
保持平行，然后竖直向上拉，咱们会发现一个神奇的事情，这个拉力啊，大概是物重的一半。

这就是说，动滑轮能省一半的力呢。

但是啊，这世界上可没有免费的午餐，动滑轮虽然省力，但是费距离。

啥叫费
距离呢？就是绳端移动的距离是物体上升高度的两倍，也就是s = 2h。

动滑轮啊，就相当于一个省力杠杆。

想象一下杠杆的力臂，一边长一
边短，长的那边省力，但是移动的距离就长了。

这里呢，在不考虑动
滑轮重的时候，如果物体重5N，那咱们用动滑轮拉的时候，拉力大概
就是2.5N。

二、滑轮组
1、滑轮组的概念
刚才咱们了解了定滑轮和动滑轮，这俩滑轮都有自己的优缺点。

那
要是把它们组合起来呢？这就有了滑轮组。

滑轮组就是由定滑轮和动
滑轮组合而成的机械装置。

这就好比把两个兄弟的力量合起来，发挥
出更大的作用。

2、滑轮组的特点
滑轮组结合了定滑轮和动滑轮的特点。

它既能省力，又能改变力的
方向。

那这个省力的程度和什么有关呢？这就和滑轮组里动滑轮的个
数有关了。

动滑轮越多，就越省力。

比如说，如果有一个动滑轮，那
可能就省一半力，如果有两个动滑轮，可能就省更多的力。

但是呢，
和动滑轮省力费距离一样，滑轮组虽然省力，也是要费距离的。

3、滑轮组的应用
滑轮组在生活里的应用可多了去了。

在大型的建筑工地上，要把很
重的建筑材料吊到高处，就会用到滑轮组。

还有在一些港口，把集装
箱吊到船上，也会用到滑轮组。

为啥要用滑轮组呢？因为那些东西太
重了，如果只用定滑轮，不省力，很难把东西吊起来；如果只用动滑轮，虽然省力，但是方向不好控制。

滑轮组就完美地解决了这个问题。

三、滑轮相关的计算
1、定滑轮的计算
定滑轮的计算相对简单一些。

就像咱们前面说的，不计摩擦的时候，拉力F等于物重G，绳端移动距离s等于物体上升高度h。

比如说，一
个物体重10N，用定滑轮匀速提升这个物体，那拉力就是10N。

如果
物体上升了2米，那绳端移动的距离也是2米。

2、动滑轮的计算
动滑轮的计算就要考虑它省力的特点了。

在不考虑动滑轮重的情况下，拉力F等于物重G除以2。

比如说，一个物体重20N，用动滑轮
匀速提升这个物体，那拉力F = 20N÷2 = 10N。

那绳端移动距离s是物
体上升高度h的两倍。

如果物体上升了3米，那绳端移动距离就是6米。

3、滑轮组的计算
滑轮组的计算稍微复杂一点。

如果有n个动滑轮，在不计动滑轮重
和摩擦的情况下，拉力F等于物重G除以2n。

比如说，有两个动滑轮，物体重50N，那拉力F = 50N÷(2×2) = 12.5N。

绳端移动距离s等于物体
上升高度h乘以动滑轮的个数加1，也就是s = h×(n + 1)。

如果物体上
升了4米，有两个动滑轮，那绳端移动距离s = 4米×(2 + 1) = 12米。

四、滑轮在实际生活中的实例分析
1、升旗的例子
咱们先来说说升旗这个事儿。

升旗的时候，旗手在下面拉绳子，国
旗就升上去了。

这里面就用到了定滑轮。

为啥要用定滑轮呢？因为旗
手站在地上，要把国旗升上去，需要改变力的方向，定滑轮就正好满
足这个需求。

而且国旗的重量相对来说比较小，不需要省力，定滑轮
就足够了。

2、建筑起重机的例子
再看看建筑工地上的起重机。

起重机上吊东西的时候，用到的往往
是滑轮组。

因为建筑材料很重很重，需要省力。

同时呢，也要能够把
东西准确地吊到需要的地方，这就需要改变力的方向，所以滑轮组就
派上用场了。

比如说，要把几吨重的钢材吊到几十米高的楼顶上，滑
轮组就能轻松搞定。

五、练习题
1、一个定滑轮，物体重8N，不计摩擦，拉力是多少？
答案：拉力是8N。

因为定滑轮不计摩擦时，拉力等于物重，即F =
G = 8N。

2、一个动滑轮，不考虑动滑轮重，物体重12N，拉力是多少？
答案：拉力是6N。

因为动滑轮在不考虑动滑轮重时，拉力等于物
重的一半，即F = G÷2 = 12N÷2 = 6N。

3、有一个滑轮组，由一个定滑轮和一个动滑轮组成，不计动滑轮
重和摩擦，物体重16N，拉力是多少？
答案：拉力是8N。

因为有一个动滑轮，在不计动滑轮重和摩擦时，拉力等于物重除以2，即F = G÷2 = 16N÷2 = 8N。

4、一个动滑轮，物体上升了5米，不计动滑轮重，绳端移动距离是多少？
答案：绳端移动距离是10米。

因为动滑轮绳端移动距离是物体上升高度的两倍，即s = 2h = 2×5米 = 10米。

5、有一个滑轮组，由两个动滑轮组成，不计动滑轮重和摩擦，物体上升了3米，绳端移动距离是多少？
答案：绳端移动距离是9米。

因为有两个动滑轮，绳端移动距离等于物体上升高度乘以动滑轮个数加1，即s = h×(n + 1) = 3米×(2 + 1) = 9米。

同学们，今天咱们关于滑轮及其应用就学到这儿了。

大家要记住定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，还有相关的计算方法，这样在生活里看到滑轮相关的东西，就能明白是怎么回事啦。