《滑轮力的分析》

1、其他简单机械拾遗各种复杂机械都是由简单机械构成的，简单机械在实际生活中有广泛的应用，较深入 地了解各种简单机械的特点，是后续学习的需要，也是为能更好地服务生活生产的需要。一、识别滑轮类型滑轮工作时轴固定不动的是定滑轮。滑轮工作时轴移动的是动滑轮。例 1 下列图中各滑轮分别是什么滑轮。图1图2【解析】滑轮工作时，甲滑轮的轴不是固定的而是随物体一起移动的，所以甲滑轮是 动滑轮；乙滑轮的轴是固定不动的所以乙滑轮是定滑轮。例 2 下列图中各滑轮分别是什么滑轮。图 3 图4【解析】图甲中A. B均为定滑轮；图乙中C为动滑轮，D为动滑轮。二、准确把握两种滑轮的特点（注意动滑轮上动力作用的位置）分清理想情况和实际情况的异同：相同点是距离的定量关系不变；不同点是实际情况 下要考虑摩擦、绳重和动滑轮的重力。定滑轮不省力但能改变力的方向，不省距离也不费距离。动滑轮省一半力但费一倍的 距离（动力作用在绳子的自由端是这一结论成立的条件）。省力或费力的含义是指使用简 单机械时的动力与直接（徒手）工作时所需力的大小相比较而言的；同样省距离或费距离 也是指使用简单机械时的动力移动的距离与直接（徒手）工作时所需时力移

2、动距离的大小 相比较而言的。例如“使用动滑轮时费一倍的距离”就是指使用动滑轮提升重物时加在绳 子自由端的动力移动的距离是重物移动距离的二倍，动力多移动了一个物体的距离。例3如图5所示，匀速提升同一重物升高相同的高度h，拉力.，F2, F3的大小关系 是;动力移动的距离s s s的大小。1.2.3例4 如图6，物体重10N ,加在绳子自由端的拉力F=5。2N，滑轮 重No例5如图7,滑轮重2N，动力F=22N，则物体重G汤=N；当物体升高物h=10cm，那么动力F移动的距离s=。此装置中的滑轮是滑轮。G=iaN777TTT777TTT77?图5图7【解析】定滑轮不省力也不省距离，所以有F=F=F s =s =s =ho同时可以知道，用 1 2 3； 1 2 3定滑轮提升同样重的物体，加在绳子自由端的拉力的方向改变，拉力的大小不变（图5）o用动滑轮提升重物，当动力作用在绳子自由端时（图 6），此时的动滑轮是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，所以有;得 G 动=2F-G 物=2X5- 2N-10N=0.4No当动力作用在动滑轮的轴上时（图7）,此时的动滑轮是一个动力臂为阻力臂一半的G強=10

3、N费力杠杆，所以有F=2G物+ G动，得到，费了力但省了距离，所以物动s=h/2=5cm，是动滑轮，由于动力并不是作用在绳子的自由端，不省力但生了距离，特殊场 合下应用。三、认识定、动滑轮实质定滑轮的实质是等臂杠杆（图8） o动滑轮：当动力作用在绳子自由端时，此时的动滑轮是一个动力臂为阻力臂2倍的省 力杠杆（图9）；当动力作用在动滑轮的轴上时，此时的动滑轮是一个动力臂为阻力臂一 半的费力杠杆（图10）。图10四、滑轮组综合了定滑轮和动滑轮的优点，滑轮组的绕法（即承担重物的绳子的段数）、加在绳子自由端的拉力F与物体和动滑轮重力之和G总勺关系、拉力移动距离s与重物升高高度h总、的关系的正向或逆向应用，承担重物的绳子的段数的确定等。（1）最简单的滑轮组：由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组。4 F图12重物有两段绳子承担:,s=2h.省一半的力费一倍的距离，效果与动滑轮相当（图11）。重物有三段绳子承担：，s=3h,省三分之二的力费二倍的距离，是最简单且最省力的滑轮组（图12）。（2）绳子段数是确定（定偶动奇）：绳子的固定端在定滑轮上时，滑轮组由偶数段绳 子承担；绳子的固定端在动滑轮上时，滑

4、轮组由奇数段绳子承担。滑轮组由n段绳子承 担，提起重物在绳子自由端的拉力就是总重的n分之一，动力移动的距离就是重物升高高 度的n倍，省（n-1） /n的力，费（nT）倍的距离。图13【解析】绳子的固定端相当于固定在定滑轮的支架上，滑轮组由2段绳子承担。例7如图14所示，拉力F=4N，甲、乙测力计的示数分别是（）（观察对象的变化）A. 8N、 8NB. 12N、 8NC. 8N、 12ND. 12N、 12N图14【解析】将甲测力计看作被滑轮组提升的物体，由两端绳子承担，由滑轮组特点知， 甲测力计的示数为8N。再将乙测力计看作被滑轮组提升的物体，由三端绳子承担，由滑轮 组特点知，乙测力计的示数为12N。因此应选C。例8 一根绳子最大能承受300N的力，物体重1000N，利用该绳子绕制滑轮组提起重 物，每个滑轮重20N，确定承担滑轮组的最少的绳子的段数。【解析】直接用绳子提升或用定滑轮提升的话，均超过了绳子能承受的力；若用动滑 轮提升，那么加在绳子自由端的最小拉力为G总的一半，即F=510N,也均超过了绳子能承 总受的力；若用最简单且最省力的滑轮组提升，由三端绳子承担，最小拉力F=G总/3

5、=340N,总 同样也均超过了绳子能承受的力；故至少要用4端绳子承担。思路二：设绳子的段数为n，动滑轮个数为a，由滑轮组的特点可以得到：1000N + 20aN 100 + 201=300N，由于n取整数，故n最小取4。n 二=3+ 3例9如图15所示，吊篮的重力为400牛，动滑轮重力为50牛，定滑轮重力为40 牛，人的重力为6/00牛，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力()A. 218 牛B. 220 牛C. 210 牛D. 236 牛图15【解析】G =G JG +G =1050N，设人用F力拉绳子时吊篮不动，由于滑轮组承担重总 蓝 动 人物的绳子有4段，且人用力拉绳时，绳也用同样大小的力拉人，故拉力和重力之间的关系 应满足F= (G -F) /4，总解之，F=G/5=210N，所以正确的答案是C。(3) 滑轮组的组合组合的滑轮组有多根绳子，不同绳子受到的力不同，但每根张紧的绳子各段上的力是 相同的。例10如图16所示，每个滑轮重2N，拉力F=4N，那么物体 。（图17图18【解析】如图17, A处绳子受到的力F =2F-G轮=6N，再由动滑轮特点得，G 物=2F -G轮物=10N。轮推广：按如图18的方式组合，在忽略滑轮重等因素的理想情况下，装置中有n个动滑轮，那么加在绳子自由端的拉力与物体重力的关系为：211。五、轮轴轮半径用R表示，轴半径用r表示，规律为作用在轮上的力F轮与轮半径R的乘积等于轮作用在轴上的力F轴与轴半径r的乘积。即若R=nr，则F轮二F轴/n,也就是轮半径是轴半径轴轮 轴的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一。有省力轮轴也有费力轮轴。例：自行车上的轮轴图19骑自行车时，脚踏臂和大齿盘构成省力轮轴，小齿盘和后轮构成费力轮轴。六、斜面斜面省力。斜面越平坦越省力。在忽略摩擦的理想情况下，斜面长s是斜面高h的几倍，沿斜面向上匀速拉动物体的F = -G拉力就是物重的几分之一。即s 。图20

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