初二物理知识要点：滑轮

　　【重点难点解析】

　　本节重点是明确使用滑轮和滑轮组的省力情况。滑轮的实质和滑轮组的省力由什么决定是本节难点。

　　【命题趋势分析】

　　定滑轮和动滑轮的特点，滑轮组的省力是考试中经常涉及到的知识点。常以选择、填空、作图等题型考查学生掌握情况及学生运用知识分析解决实际问题的能力。

　　核心知识

　　【基础知识精讲】

　　滑轮有两种：定滑轮和动滑轮

　　（1）定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可改变作用力方向。

　　定滑轮的引入实验

　　实验

　　定滑轮的特点

　　从上面的实验可以看出，通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧秤的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。

　　定滑轮的原理

　　定滑轮实质是个等臂杠杆，动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。

　　（2）动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离。

　　动滑轮的实验引入实验：

　　动滑轮的特点

　　可见使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。

　　动滑轮的原理

　　动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。

　　（3）滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向。

　　滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一。绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了。

　　使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离。

　　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。

　　拉力的大小

　　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。

　　F1=1/2GF2=1/5GF3=1/3GF4=1/4G

　　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。

　　典型例题

　　例1.如下图所示，重150N的物体在拉力F作用下匀速上升，拉力F=______________N.

　　解析：定滑轮能够改变施力方向，使用起来比较方便；物体在重力和绳拉力的作用下匀速上升，处于平衡状态（拉力大小等于物重）。

　　定滑轮相当于一个等臂杠杆；一般应用时，动滑轮相当于一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，利用动滑轮可以省力但不能改变施力方向。

　　例2.用下图中的几个装置匀速提升同一物体，最省力的装置是（    ）

　　A.甲      B.乙      C.丙      D.丁

　　解析：分别计算出所需拉力跟物重的关系。甲装置由两个定滑轮组成（F=G）；乙装置由一个定滑轮和一个动滑轮组成，三根绳承担物重（F= G）；丙装置由一个定滑轮和一个动滑轮组成，两根绳承担物重（F= G）；丁装置是一个动滑轮，但和丙装置相同（F= G）

　　如果动滑轮的使用方法不正确，不但不会省力反而会费力；在丙装置中，拉力作用的绳没有承拉物重；把乙图转过180°、物体与固定点刚好变为丙图。

　　例3.如下图所示用动滑轮提起一水桶，已知桶及水共重250N，如要把水桶提高2m人需要用多大力？绳自由端应移动多大距离？（不计动滑轮重及绳与轮间的摩擦）

　　解析：解决滑轮组问题首先要从力的角度分析直接承担重物的绳子段数。

　　解：由于是动滑轮，由两段绳承担重物，n=2，

　　根据滑轮省力原理，F= = =125N

　　绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m

　　答：人需用力125N，绳子自由端移动4m的距离。

　　例4.一条绳子最多能承受4×103N的拉力，请设计一个滑轮组，用这条绳子吊起1.3×104N的重物，要求向下拉绳子，画出滑轮组安装示意图。（不计动滑轮重及摩擦）

　　解析：在处理这类问题时，首先要计算出承担物重的绳子段数n，即n= .其中n一定要取整数，若计算出n是小数。要采用“入”的办法，例如本题中n=3.25，则n应取4，不能按四舍五入去处理，然后根据n的数值及所需拉力方向确定动滑轮与定滑轮个数及绕绳方法。绕绳原则可用“奇动偶定”来帮助记忆。即若n为奇数，则将绳固定端拴在动滑轮框加上，然后从定滑轮开始绕绳子；若n为偶数，则将绕固定端拴在定滑轮框架上，然后从动滑轮开始绕绳子。另外还要注意所需拉力方向不同，所需定滑轮个数也不同。

　　解  根据滑轮省力原理  n= = =3.25≈4

　　故需用4段绳子承担动滑轮及重物即需要2个动滑轮。

　　因为要求向下拉绳子，所以需要两个定滑轮。其装配示意图如图所示。

　　【课本难题解答】

　　下图是一种塔式起重机的起重滑轮组，它是由一个动滑轮和两个定滑轮组成的。假如我们把钢丝绳照图甲、乙、丙那样绕在滑轮上，每种绕法中起作用的滑轮是哪几个？哪种绕法最省力？为什么？如果钢丝绳只能支持104牛的力，这三种绕法能吊起的最大物重各是多少牛？（不计动滑轮重）

　　解析：在教材13-34甲中，图甲中的3个滑轮都起作用，物重由3段绳子承担，这种绕法最省力；能提起的物重为3×104N.图乙中2个滑轮起作用，物重由两段绳子承担；能提起的物重为2×104.图丙中只有1个定滑轮起作用，能提起的物重为104N.