滑轮及其应用(提高) 知识讲解

滑轮及其应用（提高）

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 +

=。

（3）段数n、绳子自由端移动距离S、重物移动距离h间的关系：S=nh；即省力费距离。

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、（2014•攸县校级模拟）如图滑轮使用中，属于动滑轮的是（）

【答案】D

【解析】A、B、C图中的滑轮在使用过程中轴的位置固定不动为定滑轮；D图中的滑轮在使用过程中轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮为动滑轮；故ABC错误，D正确，故选D。

【总结升华】解决此类问题要结合定滑轮和动滑轮的定义进行分析求解。

举一反三：

【变式】如图所示，物体A和B所受重力都为200N，滑轮重力和摩擦不计，当用力分别匀速提升物体A 和B时，F A为_____N，F B为______N。

【答案】100 200

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】（2014•温州模拟）对于如图所示的简单机械（滑轮重量和各种摩擦不计），下列说法中正确的是（）

A．该装置是定滑轮

B．使用该装置可省力

C．使用该装置可以省距离

D．使用该装置可以改变力的方向

【答案】B

3、如图所示，摩擦不计，滑轮重2N，物重10N．在拉力F的作用下，物体以0.4m/s的速度匀速上

升，则（ ）

A ．F=5N ，F 向上的速度是0.2m/s

B ．F=7N ，F 向上的速度是0.2m/s

C ．F=6N ，F 向上的速度是0.8m/s

D ．F=22N ，F 向上的速度是0.2m/s

【思路点拨】要解答本题需掌握：动滑轮的工作特点，以及动滑轮的特殊使用方法。 【答案】D

【解析】本题是动滑轮的特殊使用方式，考虑滑轮的重力，即力F 等于物重的2倍再加上滑轮的重力， F=2×G 物+G 滑轮=2×10N+2N=22N ；

力F 移动的距离是物体移动距离的二分之一，故力F 移动的速度是物体上升的速度的二分之一，即F 上升的速度是0.4m/s ÷2=0.2m/s

【总结升华】本题主要考查学生对动滑轮的特殊使用方法的了解和掌握。

类型二、滑轮组

4、物体做匀速直线运动，拉力F=60牛，则物体受到的摩擦力是（ ）

A ．60牛

B ．120牛

C ．20牛

D ．180牛 【答案】D

【解析】绳子股数是3，所以绳子末端的拉力f n

F 1

，物体和地面之间的摩擦力f=nF=3×60N=180N 。

【总结升华】该滑轮组是用来水平移动物体的，克服的是物体和地面间的摩擦力，由图可知绳子股数是3，根据滑轮组的省力情况即可求出摩擦力。

举一反三：

【变式】利用如图所示装置匀速提起重150N 的物体，若不计滑轮重及摩擦力时，拉力F 是多大？

【答案与解析】F=G/n=150N/3=50N ，拉力是50Ｎ。 5、已知每个动滑轮重100N ，物重G ＝1200N ，绳子能承受的最大拉力为300N ，在图中画出了滑轮组的绕线方法。根据你的判断，只能使用_____绕线方式。（不计摩擦）

【答案与解析】由上图可以看出，绳子承担的物重包括两部分，即物重1200N和两个动滑轮重2×100N ＝200N，由于绳子能承受的最大拉力为300N，那么至少需要n＝(G＋G动)/F＝(1200N＋200N）/300N≈5根绳子。由此可以确定只能用乙种绕线方式。

【总结升华】同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。

举一反三：

【变式】为了用滑轮组把陷入泥中的汽车拉出来，试在图中画出滑轮组最省力的绕线方法。

【答案】n=3，如图：

类型三、综合应用

6、如图所示，物体C重100N，在不计摩擦和绳重的情况下，要匀速提起重物时，需加力F为28N，若滑轮的规格都相同，则每个滑轮的重为多少牛？

【思路点拨】（1）在不计摩擦和绳重的情况下，使用动滑轮时，因为动滑轮有两段绳子在拉重物，所以用的拉力就是动滑轮和重物重力的二分之一；

（2）按图示滑轮组，我们可以由上向下逐个分析滑轮，按照动滑轮和定滑轮的特点，找出拉力F和动滑轮与重物的种类之间的关系，然后求解。

【答案与解析】