初中物理力学讲义第三讲滑轮

基础知识复习:
一、滑轮、滑轮组
定滑轮：
①定义：中间的轴固定不动的滑轮。

②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆
③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦）F=G
绳子自由端移动距离S F (或速度v F ) = 重物移动的距离S G (或速度v G )。

动滑轮：
①定义：和重物一起移动的滑轮。

（可上下移动，也可左右移动）。

②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F= 1/2G 。

只忽略轮轴间的摩擦则：拉力F= 1/2(G 物+G 动)。

绳子自由端移动距离S F (或v F )=2倍的重物移动的距离S G (或v G )。

滑轮组：
①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F= 1/n G 。

只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F= 1/n (G 物+G 动) 。

绳子自由端移动距离SF(或vF)=n 倍的重物移动的距离S G (或v G )。

④组装滑轮组方法：
首先根据公式n=(G 物+G 动) / F 求出绳子的股数。

然后根据“奇动偶定”的原则。

结合题目的具体要求组装滑轮。

二、计算公式
公式：s=hn 。

V 绳=n*V 物
注：s ：绳子自由端移动的距离。

h ：重物被提升的高度。

n ：承重的绳子段数。

1
原则是：n为奇数时，绳子从动滑轮为起始。

用一个动滑轮时有三段绳子承担，其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。

如：n=5，则需两个动滑轮（3+2）。

n为偶数时，绳子从定滑轮为起始，这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。

如：n=4，则需两个动滑轮（2+2）。

其次，按要求确定定滑轮个数，原则是：一般的：两股绳子配一个动滑轮，一个动滑轮一般配一个定滑轮。

力作用方向不要求改变时，偶数段绳子可减少一个定滑轮；要改变力作用方向，需增加一个定滑轮。

综上所说，滑轮组设计原则可归纳为：奇动偶定；一动配一定，偶数减一定，变向加一定。

滑轮组的用途:
为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。

省力的大小
使用滑轮组时，滑轮组用几段绳吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。

滑轮组的特点
用滑轮组做实验，很容易看出，使用滑轮组虽然省了力，但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。

滑轮组绕线问题归类例析
简单的说就是：奇动偶定，先里后外，一动配一定。

偶定：指的是当动滑轮上的绳子段数为偶数时，绳子的起始端在定滑轮上
奇动：指的是当动滑轮上的绳子段数为奇数时，绳子的起始端在动滑轮上
解决简单滑轮组组装问题时，在承重的绳子股数确定以后，如何根据要求设计滑轮组的方法不唯一。

下面介绍“偶顶奇动”的简单法则：
1、当承重的绳子股数n为偶数时，顺子的固定端应栓在定滑轮上（即“偶定”）。

如不改变作用
力的方向，则需要的动滑轮为n/2个，定滑轮为（n/2—1）个，如果要改变作用力的方向，则需要定滑轮为n/2个，动滑轮个数=定滑轮个数=n/2个
2、当承重绳子的股数n为奇数时，绳子的固定端应栓在动滑轮上（即“奇动”）。

如果不改变力
的方向，则需要的动滑轮个数=定滑轮个数=（n—1）/2个，如果改变力的方向，则需要动滑轮个数为（n—1)/2个，定滑轮个数为（n+1）/2个
例题精讲：
【例1】
用图所示的滑轮组匀速提升600N的重物时，人手实际需提供的拉力应该是()
A．小于200N B．等于200N
C．大于200N D．大于300N
【例2】
如图所示，人和吊篮总重为G，若不考虑滑轮重和摩擦，在拉力F作用下匀速上升过程，图(a)中F＝____，图(b)中F＝____。

【例3】
如图所示，滑轮、绳子及弹簧测力计的重不计，若弹簧测力计示数为10 N，则拉力F和物重G的大小分别为()
A．10 N，20 N B．20 N，10 N
C．20 N，20 N D．10 N，10 N
【例4】
某人重G1＝500N，站在地上用滑轮组把重G2＝1900N的砖块拉至高处，这个滑轮组应如何设计。

【例5】
如图所示，当物体B重2N时，物体A恰能沿水平桌面向右匀速运动。

欲使物体A沿桌面向左匀速运动，需对A施加水平向左的拉力________N。

(不计绳重和滑轮轴摩擦)
【例6】
如图所示，重为G的物体吊在滑轮C下，不计滑轮质量、绳的质量及摩擦力，为使物体处于静止状态，加在绳子端点的力F是________G。

【例7】
图中定滑轮重2N，动滑轮重1N。

物体A在拉力F＝4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m。

不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果是
⑴绳子自由端移动速度为多少m/s?
⑵天花板对滑轮组的拉力为多少N?
【例8】
如图所示，用水平拉力F通过滑轮组(滑轮的质量可忽略，且不计轮与轴间的摩擦)拉动物块A在水平地面上做匀速运动，弹簧测力计的示数如图所示．对物块A施水平向右、大小为9.6N的拉力时，物块A向右匀速运动，此时弹簧测力计的示数为___N。

【例9】
磅秤上有一个重1500N的木箱，小明站在地上，想用如图(甲)所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上，可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为40kg。

于是他改变滑轮组的绕绳方法如图(乙)所示，再去提这个木箱。

当木箱匀速上升时，小明对地板的压力为100N，不计轴摩擦和绳重，取g＝10N/kg。

求小明的体重和动滑轮重？
滑轮组绕线问题归类例析
为了快速处理有关滑轮组绕线的作图问题，应该根据题目的具体条件和要求，灵活采用不同的处理方法。

将常见的滑轮组绕线问题归类分析如下，
第一类：自由端绳子拉力方向已知类
对于自由端绳子拉力方向已知的滑轮组绕线问题，一般采用从自由端绳子处入手，逆着拉力方向由外向里的绕线方法。

【例10】
如图1所示，要求滑轮自由端的绳拉力方向向上，
请在图中用笔画线，设计出符合要求的滑轮组绕线。

【例11】
住楼上的瑞瑞同学家最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图3所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼。

请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图。

第二类：自由端绳子拉力方向未知类
对于自由端绳子拉力方向未知的问题，通常采用由里向外的绕线方法。

此类问题又可细分为两小类：
1、承担物重的绳子段数可确定类
当题目已知被提起重物的重G 及自由端的绳拉力F ，或者已知自由端的绳移动距离S 及重物被提升的高度h 时，可先根据题目的具体条件，运用n=G/ F 或n=S / h 确定出承担物重的绳子段数n ，然后依据“奇动偶定”（当绳子的段数为奇数时，绳子的固定端系在动滑轮的挂钩上；当绳子的段数为偶数时，绳子的固定端系在定滑轮的挂钩上）的规律确定出绳固定端的位置，然后从绳固定端开始，由里向外进行绕线。

【例12】
用图5所示的两个滑轮组成一个滑轮组提升重物，要求拉力为物重的二分之一（忽略摩擦以及绳和滑轮的重力），请在图中画出绳子的绕法。

图
1
图
2
图6图7图5
【例13】
用图5所示的两个滑轮组成一个滑轮组提升重物，要求绳子的自由端拉过3 m时，重物升高1m，请在图中画出绳子的绕法。

2、承担物重的绳子段数不可确定类
自由端绳子拉力方向未知，且根据题意不容易确定绳固定端位置时，由于绳的固定端不外乎在动滑轮的挂钩上或在定滑轮的挂钩上这两种情况，因此可以采取尝试的方法得到符合要求的绳子绕法。

【例14】
在图5中画出使用滑轮组提起物体时最省力的绕绳方法。

【例15】
欲利用图8所示的3个滑轮组成滑轮组，请补画出该滑轮组完整的绕线。