滑轮基础 知识讲解.docx

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滑轮基础知识讲解

滑轮（基础）

责编：

冯保国

【学习目标】

　　1．知道什么是定滑轮、动滑轮，能够识别它们；

2．理解动滑轮、定滑轮的实质、特点及作用；

3．理解滑轮组的作用及滑轮组的装配图；

4．知道什么是轮轴，了解它的工作原理；

5．知道机械传动的基本方式有哪几种；

6．理解斜面的工作特点。

【要点梳理】

要点一、定滑轮和动滑轮（高清课堂《滑轮》392030定滑轮和动滑轮）

周边有槽，中心有一转动轴的轮子叫滑轮，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：

在工作过程中，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮；

２．动滑轮：

在工作过程中，轴的位置随物体移动的滑轮叫做动滑轮。

要点诠释：

1、定滑轮：

如下图甲所示，我们可把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点，因此，定滑轮实质是等臂杠杆。

　　定滑轮的特点是它的转轴（支点）不随货物上下移动。

2、动滑轮，如下图乙所示，特点是它的转动轴会随物体上下移动，它实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，它的转动轴是阻力作用点。

　　3、定滑轮和动滑轮的作用

（1）使用定滑轮虽然不能省力，但可以改变用力方向，给工作带来方便。

（2）使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。

要点二、滑轮组

滑轮组是由定滑轮和动滑轮组装起来的。

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

要点三、根据要求设计滑轮组

1．根据要求确定动滑轮上绳的段数。

　2.根据绳的段数，确定动滑轮的个数：

一个动滑轮可拉2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。

（1）设想如果需要n段绳（n为偶数）那么就需要n/2个动滑轮和n/2个定滑轮穿绳组装时，绳的固定端要固定在定滑轮下的挂钩上（这叫做“偶定”），若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即

个定滑轮。

（2）如果n为奇数，则需要

个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上（这叫做“奇动”），这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即

个定滑轮。

　　上述方法叫“奇动偶定”，如下图所示。

要点四、轮轴和机械传动

1．由（外围的）轮和（中间的）轴组成的能绕轴心转动的简单机械叫做轮轴。

看做是一个可以连续转动的杠杆。

轮轴工作示意图

（1）动力作用在轮上，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。

（2）动力作用在轴上，轮轴是一个费力杠杆，但省距离。

砂轮、手摇钻、自行车脚踏板与牙盘、汽车方向盘等都是生活中的轮轴。

2．机械传动装置可以实现机械之间的动力和能量传递。

要点诠释：

1、轮轴可以改变用力大小，也可以改变物体的速度。

　　2、机械传动的方式有三种：

（1）皮带传动：

依靠轮与皮带间的摩擦力传递。

（2）链传动：

依靠齿与链的啮合来传递。

（3）齿轮传动：

依靠齿与齿的啮合来传递。

要点五、斜面

与水平面成倾斜的光滑平面，称为斜面。

（假设无摩擦）螺旋也是斜面的一种应用。

１．斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之几。

２．要使物体升高相同的高度，斜面越长越省力。

３．斜面坡度越小越省力。

要点诠释：

1、以斜面装置拉动滑车至高处的作用力，比直接吊起滑车至高处的作用力要小，也就是说，斜面可以用较小的力将物体抬至高处。

2、斜面越长或斜面高越短即斜角越小，则越省力。

【典型例题】

类型一、定滑轮和动滑轮

1、（2015•宜州市三模）如图所示，用两个完全相同的滑轮，分别以图中的两种方式将重为G的物体匀速提升相同的高度（绳重、摩擦不计），使用（选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向，所用拉力F甲F乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

【答案】甲；大于

【解析】甲图是一个定滑轮，定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力，绳重、摩擦不计，因此F甲=G；乙图是一个动滑轮，动滑轮重一般都小于物重，动滑轮的特点是能够省一半力，故

；所以F甲＞F乙。

故答案为：

甲；大于。

【总结升华】此题主要考查定滑轮和动滑轮的定义以及它们各自的特点，要注意在乙图中动滑轮的重不能忽略，但是它一般都小于物重。

举一反三：

【变式】如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（　　）

A．甲是动滑轮，使用时不能省力

B．乙是动滑轮，使用时可以省力

C．甲是定滑轮，使用时可以省力

D．乙是定滑轮，使用时不能省力

【答案】B

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

【思路点拨】理解定滑轮的特点：

只改变力的方向，不改变力的大小。

【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】如图所示，若在不计摩擦的情况下把物体匀速向上提起，则拉力F1与F2相比较（　　）

A．F1较小B．F2较小C．F1与F2一样大D．无法确定

【答案】A

【解析】如图所示：

F1的力臂L大于F2的力臂L′，由于提起的重物一定，根据杠杆平衡的条件，阻力和阻力臂的乘积一定，动力臂越长，动力越小.故F1较小。

3、如图用一个动滑轮提升重为20N的物体，当匀速向上拉动时，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，拉力F和动滑轮的重力的大小是（　　）

A．拉力F为12N，动滑轮重4N

B．拉力F为20N，动滑轮重2N

C．拉力F为20N，动滑轮重4N

D．拉力F为12N，动滑轮重2N

【答案】A

【解析】同一根绳子上的拉力都相等，因此拉力F就等于弹簧秤的示数12N；

重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，则有2F=G物+G轮，G轮=2F-G物=2×12N-20N=4N

【总结升华】注意有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一是在不计摩擦的条件下。

举一反三：

【变式】如下图所示装置，用两个滑轮分别拉同一个物体在水平面上做匀速直线运动，物体重为60N，水平面与物体间的摩擦力为20N，不考虑其他摩擦，则F1=N，F2=N。

【答案】2010

类型二、滑轮组

4、（2014秋•陕西期中）下列关于使用滑轮组的优点的论述，较全面的是（　　）

A．一定是省力的，又能改变力的方向

B．一定是省力的，但不能改变力的方向

C．肯定可以改变力的方向，省力与否要具体分析

D．有时既省力，又能改变力的方向，有时可以省力，但不改变力的方向

【答案】D

【解析】A、如右图所示，滑轮组有三段绳子，力的方向向上，因此可以省力但不能改变力的方向，故A不合题意。

B、如左图所示，滑轮组有两段绳子，力的方向向下，因此可以省力，同时能改变力的方向，故B不合题意。

C、图中两个滑轮组一定省力，左图能改变力的方向，但右图不能改变力的方向，故C不符合题意。

D、左图滑轮组能省力、能改变力的方向；右图滑轮组能省力，不能改变力的方向，故D符合题意。

故选D。

【总结升华】本题主要考查了定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，理解使用滑轮组可以省力，也可以改变力的方向。

5、如图所示，用滑轮组提起物重相等的物体，若忽略动滑轮的重和摩擦时，所用的拉力最大的是：

【思路点拨】在不计摩擦的情况下，绳子的绕线决定滑轮组的使用效果，有几段绳子承担动滑轮和物体的重力，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一。

【答案】D

【解析】本题考查作用在绳子末端的拉力大小如何确定。

运用隔离法，假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子吊着重物，则每段绳子的拉力F=G/n。

（动滑轮重和摩擦力不计）同学们要特别注意第四幅图，根据滑轮定义此图中两个滑轮均为定滑轮，所以并不省力，拉力F=G。

【总结升华】根据题意，不考虑滑轮重力及摩擦，理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G/n。

　　举一反三：

【变式】用图所示的装置先后匀速提升同一物体G，若不考虑滑轮重力及摩擦，则作用于绳子自由端的拉力F1、F2和F3的大小是

　　A.F1较大　　　　　　　　B.F2较大

　　C.F3较大　　　　　　　　D.F1=F2=F3

　　【答案】A

类型三、滑轮组的组装

6、小明家住二楼，正装修房子，小明站在地面上，用如图所示的器材，请帮他设计一较省力的方法，把材料送到二楼窗口去。

【答案与解析】人在地面上向下用力，且是一个定滑轮和一个动滑轮，故由两根绳子承担物重，绳子固定在定滑轮上。

所以该图为

【总结升华】本题考查了滑轮组的组装，组装滑轮组要按照“奇动偶定”的原则。

举一反三：

【变式】（高清课堂《滑轮》392030例1）如图所示，用滑轮组提升重物，请在图中画出滑轮组最省力的绕线方式。

【答案】

类型四、综合应用

7、如图所示，物体A的重力为G，不计滑轮重和摩擦。

当F=G时，才能把物体A匀速提起；若

，则重物对地面的压力为G。

【答案】

【解析】

【总结升华】本题考查了动滑轮的应用、平衡状态的物体的受力分析及相互作用力的应用.

8、说说自行车里的简单机械？

【答案与解析】

应用机械的位置

应用机械的类型

应用机械的作用

车把

轮轴

轻松控制方向

脚踏板与齿轮

轮轴

省力

刹车

杠杆

省力

大齿轮与小车轴

轮轴

加快速度

大齿轮与小齿轮

轮轴

提高转速

螺丝与螺帽

斜面

省力

【总结升华】本题考查学生应用知识解决实际问题的能力，对简单机械在日常生活中的应用能够解释其原理和作用。