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第十二章 簡單機械
12.3 滑輪
1.能識別定滑輪和動滑輪；
2.通過實驗，掌握定滑輪和動滑輪的特點；
3.了解滑輪組的使用及特點。
升國旗時，旗手向下拉動繩子，國旗卻向上緩緩升起，你知道原因嗎？
01 定滑輪和動滑輪
除了杠桿，滑輪也是一種常用的簡單機械，它的主要部分是一個能繞軸自由轉動、周邊有槽的輪子。
定滑輪：軸固定不動的滑輪叫做定滑輪。
動滑輪：物體和滑輪同時被提起，這種滑輪叫做動滑輪。
提出問題：
（1）使用定滑輪、動滑輪是否省力（或更費力）？
（2）使用定滑輪、動滑輪是否省了距離（或需要移動更大的距離）？
演示：研究定滑輪和動滑輪的特點
物重G 拉力F 物體移動方向 拉力方向 物體移動距離h 自由端移動距離s
定滑輪 F = G 可以改變方向 s = h 動滑輪 不能改變方向 s = 2h 實驗數據：
實驗結論：
1.使用定滑輪不省力，不省距離；但可以改變力的方向。
2.使用動滑輪可以省力，但費距離；且不改變力的方向。
定滑輪的實質
定滑輪實質上是等臂杠桿。支點在軸心O處；拉力F1是動力，重物的拉力是阻力F2；兩個力臂 L1、L2 都等于輪半徑。
改變拉力方向，還是等臂杠桿，所以使用定滑輪，無論拉力方向怎么樣，F＝G
繩子自由端移動的距離S和物體升高的高度h相等：S繩=h物
L1＝ L2　； F1＝F2 ＝ G （不計摩擦）
根據杠桿的平衡條件：F1·L1=F2·L2
l2
l1
O
F2
F1
動滑輪的實質
支點在繩和輪相切的 O 處；拉力 F1 是動力，重物的拉力是阻力 F2；動力臂 l1 是輪直徑；阻力臂 l2 是輪半徑。
動滑輪實質上是一個動力臂是阻力臂二倍的杠桿
根據杠桿的平衡條件：F1. L1=F2. L2
L1＝ 2L2　； F1＝F2 ＝ G （不計摩擦和動滑輪重）
1
2
繩子自由端移動的距離s和物體升高的高度h：s繩=2h物
杠桿的支點在 O 點處
O
A
F
l2 = R
l1= 2R
O
G
F
G
我們知道：定滑輪可以改變力的方向，但不能省力。動滑輪可以省力，但不能改變力的方向。能否得到這樣一種機械，它既可以省力，又可以改變力的方向呢？
02 滑輪組
滑輪組：將定滑輪和動滑輪組合在一起就組成了滑輪組。
由一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組有幾種組合？這樣的組合各有什么特點？
用如圖甲、乙所示的滑輪組分別提高重力相同的物體，在不計繩重、摩擦及動滑輪自重時，所用拉力多大？拉力移動的距離與物體升高的距離是什么關系？
甲
乙
n:表示承擔重的繩子段數.
s:表示繩子末端移動的距離.
圖甲中的重物由三段繩子通過動滑輪吊著，若物體升高的距離為h時，則每段繩子都要縮短h，三段繩子縮短的距離都要被拉力拉走，所以拉力移動的距離為s=3h。
分析動滑輪受力可知，四個力平衡：F1+F2+F=G物
同一根繩子上的力相等：F1=F2=F
3F=G物
①分析判斷甲滑輪組的省力與費距離的情況
F2
F1
G物
結論：使用滑輪組省了力，但是費距離。
n=3
S=3h
F2
F1
G物
②分析判斷乙滑輪組的省力與費距離的情況
圖乙中的重物由二段繩子通過動滑輪吊著，每段繩子都要承擔物重。物體受F1和F2兩個力，用這個滑輪組提起重物，只要用物重的力，就可以提起重物。
圖乙中的重物由二段繩子通過動滑輪吊著，若物體升高的距離為h時，則每段繩子都要縮短h，所以拉力移動的距離為2h。
n=2
S=2h
實驗結論：使用滑輪組省了力，但是費距離。
思考：利用兩個定滑輪和兩個動滑輪組成滑輪組，可以怎樣繞繩子呢？有幾種方法？繞線方法有什么不同？
不同點
①繩子的起點（固定點）不同：甲固定在定滑輪的鉤上；乙固定在動滑輪的鉤上。
②拉力的方向不同：甲中拉力的方向向下，乙中拉力的方向向上。
甲
乙
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 =G物
同一根繩子上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F
同一根繩子上的力相等：
F1=F2= F3=F4 = F5= F
受力分析：
F1+F2+ F3+ F4 + F5=G物
s=4h
s=5h
兩個滑輪組的省力費距離情況比較（不計動滑輪重和摩擦）
G
G
同學們發現了什么規律？
使用滑輪組的特點：
1.動滑輪上繩子段數n越多，越省力；
3.移動距離的關系：s = nh
2.若忽略動滑輪的自重、繩重及摩擦，物重與拉力的關系：。
輪軸和斜面
1.輪軸：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成的簡單機械。通常把大輪叫輪，小輪叫軸。
F2
l1 = R
l2 = r
O
F1
2.斜面也是一種簡單機械。可以省力，但費距離。
定滑輪和動滑輪
含義
滑輪
滑輪組
動滑輪的特點
含義
繩子自由端的拉力
定滑輪的特點
繩子自由端的距離
輪軸和斜面
1．同一滑輪用如圖甲、乙兩種方式勻速提升重為100N的物體，已知滑輪重20N、繩重和滑輪的摩擦力不計，則（　　）
A．手的拉力：F甲＝F乙
B．手的拉力：F甲＜F乙
C．手的拉力：F甲＞F乙
D．無法確定
C
甲
乙
2.用滑輪按圖甲、乙、丙所示三種不同方式，拉著同一物體在水平面上做勻速直線運動，拉力分別是F1、F2、F3，則（ ）
A． F1>F2>F3 　 B． F2>F3>F1 　
C． F2>F1>F3 　 D． F3>F1>F2
D
乙
F2
甲
F1
丙
F3
3.小明利用如圖所示的裝置探究滑輪組的特點，他將重為5N的物體勻速提高了1m，每個滑輪重均為1N，不計繩重及摩擦，則繩端移動距離是　 　m，施加在繩端的拉力F是　 　N，懸掛定滑輪處拉力F′是　 　N。
2
3
10
F
F’

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