滑轮及其应用(基础)知识讲解

滑轮及其应用（基础）

责编：冯保国

【学习目标】

1.理解定滑轮、动滑轮的特点、实质及其作用；

2.理解滑轮组的作用，会组装滑轮组。

【要点梳理】

要点一、定滑轮和动滑轮

滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的小轮；因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。

1.定滑轮：使用滑轮时，其轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。

2.动滑轮：使用滑轮时，滑轮的轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。

要点诠释：

（1）定滑轮：如下图甲所示，支点在转轴，力臂为轮子半径的等臂杠杆。

定滑轮的特点：它的转轴（支点）不随货物上下移动。

定滑轮的作用：使用定滑轮虽然不能省力，但可以改变用力方向。

（2）动滑轮：如下图乙所示，动滑轮的实质是支点在轮边缘，动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。

动滑轮的特点：它的转动轴会随物体上下移动。

动滑轮的作用：使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。

要点二、滑轮组

定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。

要点诠释：

（1）特点：既可省力，又可以改变用力方向。但费距离。

（2）结论：在使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是总重的几分之一。

如果考虑动滑轮的重力，则有

n 动

物G

G F +

=。

要点三、根据要求组装滑轮组

判断几段绳子的方法：

(1) 可用画虚线的方法：只有与动滑轮连接的那段绳子才算进去。

(2) 观察绳子的固定端：

固定端在定滑轮上，段数是偶数；固定端在动滑轮上，段数是奇数；

简称：“奇动偶定”。

(3) 连线情况：定→动，箭头向下；动→定，箭头向上。

【典型例题】

类型一、定滑轮和动滑轮

1、（2015春•江夏区期末）高高的旗杆顶端有个能绕着固定轴心转动的小轮子，站在地面的旗手缓缓向下拉绳子时，国旗会徐徐上升，关于这个小轮子的说法中不正确的是（）

A．这种小轮子我们称为定滑轮

B．这种小轮子实质是等臂杠杆，不能省力

C．使用这种小轮子的目的是为了省距离

D．使用这种小轮子的目的是为了改变力的方向

【答案】C

【解析】根据生活经验可知：旗杆顶部小轮子不随国旗的移动而移动，属于定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用定滑轮只能改变力的方向，而不能省力，也不能省距离；故选项ABD正确，选项C错误，故选：C。

【总结升华】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握，是一道基础题。

举一反三：

【变式】如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（）

A．甲是动滑轮，使用时不能省力

B．乙是动滑轮，使用时可以省力

C．甲是定滑轮，使用时可以省力

D．乙是定滑轮，使用时不能省力

【答案】B

2、施工中，一工人利用如图所示的滑轮，若沿不同方向将一桶泥沙提到高处（不计摩擦），那么工人用的拉力是（）

A．F1大B．F2大C．F3大D．一样大

【答案】D

【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等。

【总结升华】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握。

举一反三：

【变式】（2015春•江夏区期末）如图所示，通过动滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2（）

A．F1最大B．F2最大C．不确定D．一样大

【答案】B

3、如图用一个动滑轮提升重为20N的物体，当匀速向上拉动时，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，拉力F和动滑轮的重力的大小是（）

A．拉力F为12N，动滑轮重4N

B．拉力F为20N，动滑轮重2N

C．拉力F为20N，动滑轮重4N

D．拉力F为12N，动滑轮重2N

【思路点拨】在不计摩擦的情况下，绳子的绕线决定滑轮组的使用效果，有几段绳子承担动滑轮和物体的重力，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一。

【答案】A

【解析】同一根绳子上的拉力都相等，因此拉力F就等于弹簧秤的示数12N；

重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，则有2F=G物+G轮，G轮=2F-G物=2×12N-20N=4N

【总结升华】注意有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一是在不计摩擦的条件下。

举一反三：

【变式】如下图所示装置，用两个滑轮分别拉同一个物体在水平面上做匀速直线运动，物体重为60 N，水平面与物体间的摩擦力为20 N，不考虑其他摩擦，则F1= N，F2= N。

【答案】20 10

类型二、滑轮组

4、关于使用滑轮组的论述，较全面的是（）

A．既可以省力，又可以省距离

B．有时既能省力，又能改变力的方向

C．一定可以省力，但不能改变力的方向

D．一定可以改变力的方向，省力与否要具体分析

【答案】B

【解析】滑轮组是将定滑轮与动滑轮结合在一起，既能省力，又能改变力的方向。

【总结升华】此题主要考查了滑轮组的特点。

5、如图所示，用滑轮组提起物重相等的物体，若忽略动滑轮的重和摩擦时，所用的拉力最大的是（）

【答案】D

【解析】本题考查作用在绳子末端的拉力大小如何确定。运用隔离法，假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子吊着重物，则每段绳子的拉力F=G/n。（动滑轮重和摩擦力不计）同学们要特别注意第四幅图，根据滑轮定义此图中两个滑轮均为定滑轮，所以并不省力，拉力F=G。

【总结升华】根据题意，不考虑滑轮重力及摩擦，理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G/n。

举一反三：

【变式】用图所示的装置先后匀速提升同一物体G，若不考虑滑轮重力及摩擦，则作用于绳子自由端的拉力F1、F2和F3的大小是

A. F1较大

B. F2较大

C. F3较大

D. F1=F2=F3