八年级物理简单机械第二节滑轮、滑轮组最全笔记

滑轮
知识点一、定滑轮和动滑轮
1、定滑轮和动滑轮
1）滑轮：滑轮是个周边有槽，能绕轴转动的小轮。

2）使用滑轮时，滑轮的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。

3）滑轮的轴随被吊物体一起运动，这种滑轮叫做动滑轮。

4）滑轮的实质：滑轮是一种变形的杠杆，滑轮可以连续旋转，因此可
以看做连续旋转的杠杆。

2、定滑轮和动滑轮的特点
设计实验与制定计划：分别使用同一物体在不使用滑轮、使用定滑轮、使用动滑轮时匀速运动，记录整个过程需要用力的大小，物体移动的距离及动力移动的距离，动力的方向，然后由数据分析得出结论。

实验器材：钩码两个，滑轮两个，弹簧测力计一个等。

实验过程：
①按图甲所示测出钩码的重力G。

①按图乙所示安装定滑轮，让钩码匀速上升的高度h=10cm，记录弹簧
测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s。

①按图丙所示安装动滑轮，让钩码匀速上升的高度h=10cm，记录弹簧
测力计的示数F、拉力方向及绳子自由端移动的距离s。

①换用数量不同的钩码，重复上面的步骤。

使用简单机械情况拉力大小F/N钩码提升10cm时绳端移动的距离s/cm拉力方向
不使用简单机械24610上
使用定滑轮24610下
使用动滑轮12320上
交流论证：
①对比用甲、乙两图所做实验记录的数据可知：使用定滑轮时，拉力F与钩码重力G相等，绳端移动的距离s与钩码升高的高度h相同。

（忽略绳子与滑轮间的摩擦力和滑轮与轴间的摩擦力，绳子的重力）
①对比用甲、丙两图所作实验记录的数据可知：使用动滑轮时，拉力F=1/2G，绳端移动的距离s=2h。

（忽略动滑轮与绳的重力和摩擦力）
实验结论：
①使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。

①使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向，而且费距离。

注意事项：①弹簧测力计要匀速拉动。

①动力的方向与并排的绳子平行。

①选用质量较小的动滑轮。

①保证滑轮轴间摩擦较小。

3、定滑轮和动滑轮的实质
①定滑轮可以看成一个变形的杠杆，滑轮的轴相当于支点，
动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，即l1=l2，根据杠杆的平衡条
件Fl1=Gl2可知：F=G，即使用定滑轮不省力。

可见定滑轮的实质
是一个等臂杠杆。

由于等臂杠杆不省力也不省距离，所以使用定滑轮时，物体上升的高度h和绳子自由端下降的距离s相等。

①动滑轮也可以看成一个变形的杠杆，支点O在滑轮的边缘上，动力臂l1为滑轮所在圆的直径，阻力臂l2为圆的半径，因此动力臂l1为阻力臂l2的两倍，故动力F1是阻力F2的二分之一，即使用
动滑轮能够省一半力，可见，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

使用动滑轮能省一半力，则需要费一倍的距离，即被提升的物体每上升h ，绳的自由端移动的距离s=2h
4
种类
图示
表达式
定滑轮
F=G
F=f
，f 为物体A 所受的摩擦力
动滑轮
知识拓展：
（1）使用定滑轮时，拉力F 不沿竖直方向而改为其他方向时的拉力大小的分析，改变拉力F 得方向，右图中杠杆的示意图可以得出L 1=L 2=r ，由杠杆平衡条件知，F 1=F 2=G ，因此低于定滑轮来说，施加在绳端的力无论朝哪个方向，定滑轮都是一个等臂杠杆，在绳重和摩擦可以忽略不计的情况下，所用的拉力都等于物体的重力。

（2）使用动滑轮时，拉力F 不沿竖直方向时的拉力大小的分析：L 2=r,而L 1＜2r ，根据杠杆平衡条件：F 1L 1=F 2L 2得F 1＞1/2F 2，当重物匀速上升时，F 2=G ，则F 1＞1/2G 。

由此可见，对于动滑轮来说：①动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动。

①
动滑轮省一半力的条件是：a.动滑轮与重物一起匀速移动。

b.动力F 的方向与物体移动的方向一致；c.不计动滑轮重，绳重和摩擦。

滑轮 定滑轮 动滑轮 钩码重 G
G
拉力
大小 F=G （不靠路摩擦） F=1/2G （不考虑摩擦和动滑轮重） 方向
与钩码上升方向相反 与钩码上升方向相同 钩码移动距离 h h 拉力移动距离 s=h s=2h 省力情况 不省力
省一半力 改变力的方向情况 能改变力的方向
不能改变力的方向
实质 相当于一个等臂杠杆 相当于一个省力杠杆，动力臂是阻力臂的2倍 事例
升旗
起重机
知识点二、滑轮组
1、在实际应用中，人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。

使用滑轮组既省力又可以改变力的方向，但同时要多移动距离。

使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（忽
略动滑轮的自重、绳重及摩擦），即物G n
F 1
=。

2、确定承担物重的绳子的段数n 的方法
采用分离法：在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，只考虑与动滑轮相连的绳子段数，如图1所示得滑轮组中，承担物重的绳子段数为4，忽略动滑轮的自重、绳重及摩
擦时，物G F 4
1
=，而最后那段从最上面的定滑轮绕下来的
绳子只起到改变里的方向的作用，而不承担物重。

图2所示得滑轮组中，承担物重的绳子段数为5，忽略动滑轮的
自重、绳重及摩擦时，G F 5
1
=.
3、使用滑轮组时，应注意下列问题：
①忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦，则拉力物G F n
1
=，若考虑动滑轮自重动G ，仅忽略绳重与
摩擦，则）（动物G G F +=n
1。

①若物体升高h ，绳子自由端移动的距离s=nh （n 为承担物重的绳子段数）。

①绳子自由端移动的速度v 和物体移动速度v 物之间的关系v=nv 物。

①滑轮组横放时，动滑轮上有几段绳子拉着物体做匀速直线运动，拉力的大小就是物体所受摩
擦力的几分之一。

不计绳与滑轮之间的摩擦时，物f n
F 1
=
，此时绳子自由端移动的距离s 与物体移动距离s 物的关系为s=ns 物。

如图所示，用一滑轮组拉着重为G 的物体在水平面上做匀速直线运动，物体受到的摩擦力为f ，忽略滑轮重、绳重及摩擦，则绳子自由端拉力物拉s s f F 3,3
1
==。

4、滑轮组组装的原则——“奇动偶定”。

①“奇动偶定”：观察图，总结其中规律：滑轮组中，当承重的绳子段数n 为偶数时，绳子固定端
系在定滑轮的挂钩上；当n 为奇数时，绳子固定端系在动滑轮的挂钩上。

这一原则可概括为“奇拴动，偶拴定”，简称“奇动偶定”。

①组装滑轮组：a ：由总G n
F 1=，得F
G n 总
=
，求出动滑轮上承担物重的绳子的段数n ； b ：确定动滑轮的个数：当需要n 段绳子承担物重时，需要动滑轮的个数()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=为偶数时当为奇数时当n 2
n 21
n n m c ：确定定滑轮的个数：不需要改变力的方向时，n 为偶数时定滑轮比动滑轮少一个，n 为奇数
时定滑轮数与动滑轮个数相同；若要求改变力的作用方向，则应再增加一个定滑轮。

在确定了动、定滑轮的个数后，绳子的连接按“奇动偶定”规律，由内向外缠绕滑轮。

知识点三、轮轴和斜面 1、轮轴
①轮轴：轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，通常把大轮叫轮，小轮叫轴。

使用轮轴能省力和改变里的方向，实质上是一个可连续转动的杠杆。

①轮轴的公式：F 1R=F 2r 或
r
R
F F =12，即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的里的几分之一。

①轮轴的实质：轮轴可看成杠杆的变形。

①轮轴的特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上，则动力臂L 1=R ，阻力臂L 2=r ，根据杠杆的平衡条件F 1L 1=F 2L 2，由图知R ＞r ，所以F 1＜F 2，即使用轮轴可以省力，也可以改变里的方向，却费了距离。

如自行车脚踏板是省力轮轴。

注意：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F 1L 1=F 2L 2，得F 1r=F 2R ，由于R ＞r ，则F 1＞F 2，即使用轮轴费力，但节省距离。

因此不要错误的认为使用轮轴一定省力，关键是看动力施加在轮上还是轴上。

2、斜面
①如图所示，斜面是一种可以省力的简单机械，却费距离。

①如图所示，当斜面高度h一定时，斜面l越长，越省力（即F越小）；当斜面l相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面l越长，斜面高越小时，越省力。

理想情况下斜面公式：Fl=Gh。

斜面长（l）是斜面高（h）的几倍，所用的拉力F就是物重G的几分之一。

项目
简单机械
定义实质特点应用
定滑轮使用时，轴固定不动
的滑轮等臂杠杆不省力也不费力，能
改变力的方向
旗杆顶端的滑轮、舞
台拉幕布的滑轮
动滑轮使用时，轴随被吊物
体一起运动的滑轮动力臂是阻力臂2倍
的杠杆
能省一半力，不能改
变力的方向
原始吊车、起重机等
滑轮组动滑轮和定滑轮组合
在一起——既能省力，又能改变
力的方向
现代大型起重机等
轮轴由具有共同转动轴的
大轮和小轮组成，大
轮叫轮，小轮叫轴连续转动的杠杆动力作用在轮上时，
省力；动力作用在轴
上时，费力
门把手、方向盘等
斜面与水平方向有一个倾
角的面
——能省力，费距离盘上公路等。