第二节 滑轮及其的应用
一、课前知识准备
1．杠杆可以分为 、 、 三类。
2．杠杆可以是弯曲的吗？
二、名师解读点拨
知识点1：定滑轮
滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的小轮。使用时，滑轮的轴 的叫做定滑轮。
【实验】用定滑轮匀速提升钩码，不断改变拉力的方向，观察弹弹簧测力计的示数是否变化？
【小结】使用定滑轮不 ，但可以改变力的 。
答案：省力；方向
【想一想】为什么使用定滑轮不省力？
【点拨】如图所示，定滑轮可以看成是一个等臂杠杆。
知识点2：动滑轮
【实验】用动滑轮匀速提升钩码，比较拉力与与钩码重力的大小。
【点拨】轴随物体一起运动的滑轮叫做 。使用动滑轮不改变力的方向，可以 力。
【想一想】为什么使用动滑轮可以省一半力？
【点拨】如图所示，动滑轮可以看成动力臂是阻力臂两倍的杠杆。
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知识点3：滑轮组
【想一想】使用动滑轮能省力，但不能改变用力的方向；定滑轮不省力，但可以改变用力的方向，有既省力又能改变用力的方向的装置吗？
【点拨】定滑轮和动滑轮组合在一起叫做 ，具备定滑轮和动滑轮的优点。
【实验】按图示的方式装配好滑轮组，把匀速提起重物所用的拉力与物重相比较，绳子自由端移动的距离s和重物升高的距离h相比较。
甲 乙
【点拨】若承担物重的绳子的股数为n，不虑动滑轮重和摩擦，那么拉力F与物重G之间关系为 ，自由端移动的距离s和重物升高的距离h之间的关系为 。
【明确】上图甲、乙两个滑轮组虽然滑轮个数相同，但承担物重的绳子的股数不同，拉力也不同。, 。
对同一滑轮组，若绳子起点在动滑轮上，则有奇数段绳子承担物重；若绳子起点在定滑轮上，则有偶数段绳子承担物重．即滑轮组绕线规律是“奇动、偶定”．
【注意】在绕线时，每个轮槽只能绕过一根绳子，并且由内到外依次绕线，画图时线要用刻度尺画直线，因为滑轮组下面的动滑轮和货物受重力，将线拉直了，所以画出的线是直线．
请同学们完成以下几图的滑轮组绕线，加深记忆．
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【明确】复杂机械中的许多部件就是由杠杆、滑轮等简单机械组合起来的。任何先进的机械都可以分为机械控制系统和机械传动系统，而机械的传动系统实质就是简单机械的组合。
三、拓展整合创新
类型之一：
类型之一：定滑轮和动滑轮
【例1】（05天津）如图所示，物体A重20N，滑轮重1N，绳重不计，弹簧秤示数为25N，则物体B的重为_________N。
解析：图中是一个定滑轮，两力绳子的拉力相等，等于B的重力，由于定滑轮处于平衡状态，所以弹簧称的拉力等于两股绳子拉力及动滑轮重力的和，故=12N。
答案：12N
【例2】如图所示，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)
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解析：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
类型之二：滑轮组
【例3】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架上，然后从定滑轮开始绕绳子；若n为偶数，则将绳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.
答案：根据滑轮省力原理 n===3.25≈4
故需用4段绳子承担及重物即需要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.
类型之三：综合应用创新
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【例3】（05黑龙江）物理实验要遵循实事求是的原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如下图所示的实验并记录了数据。
实验次数
物重
G／N
使用定滑轮时测力计的示数
F1／N
使用动滑轮时测力计的示数
F2／N
1
1.00
0.60
0.65
2
1.50
1.10
0.90
3
2.00
1.60
1.15
通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
(1)该实验中出现这样结果的主要原因是什么?
(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。
解析：本题通过对实验过程的分析，查找实验过程中存在的问题，以及提出解决问题的方法，考察学生分析问题解决问题的能力。
四、当堂检测反馈
1．如图所示，物体所受重力等于120N，物体对地面的压力为零，拉力F应等于______N．
答案：120
2．如图所示装置中，不计滑轮摩擦，当水平向右拉力F=5N时，物体恰能匀速向右运动。
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物体受到的摩擦力为______N．
答案：2.5
3．下列简单机械中，一定不省力的是 ( )
A．动滑轮 B．定滑轮 C．滑轮组 D．杠杆
答案：B
4．用如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
答案：C
5．一位同学站在地面上，要利用如右下图所示的滑轮组提升重物，已知物重1000牛，而绳子最多只能承受400牛的拉力。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。
答案：如图所示。
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五、资料链接
轮轴
汽车方向盘和门把手属于另一类简单机械——轮轴．它们由一个轴和一个大轮组成．轻轻转动门把手，就可以把门打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力，使汽车转弯；所以轮轴是一种省力机械．也可以用摇臂来代替大轮，例如图中的卷扬机的摇臂相当于大轮．
轮轴的原理可以用图来说明．轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力F1是动力，作用在轴上的力F2是阻力，动力臂是OA，阻力臂是OB．而OA即为轮半径R，OB即为轴半径r．由杠杆平衡条件可知：F1R＝F2r或F2/F1＝R/r．
因为轮半径R大于轴半径r，所以作用在轮上的动力F1总小于轴上的阻力F2．
同学们，你们还能举出日常生活中哪些地方应用了轮轴？
摘自《物理世界》
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