滑輪的種類(lèi)定滑輪動(dòng)滑輪滑輪組
1. 滑輪 用繩索或鏈條繞過(guò)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的圓輪。2. 滑輪的種類(lèi)：(1)定滑輪：如圖1 甲，使用滑輪時(shí)，其軸固定不動(dòng)的滑輪。(2)動(dòng)滑輪：如圖1 乙，使用滑輪時(shí)，其軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪。
3. 滑輪組 如圖1 丙，定滑輪和動(dòng)滑輪的組合裝置。
方法點(diǎn)撥化靜為動(dòng)判斷滑輪種類(lèi)：為了確定滑輪的種類(lèi)，需要假設(shè)滑輪正在被使用，然后根據(jù)其軸是否隨物體一起運(yùn)動(dòng)，判斷滑輪的種類(lèi)。
如圖2，是手搖晾衣架的示意圖。其中定滑輪是___________、動(dòng)滑輪是_______。(均填對(duì)應(yīng)的字母)
解題秘方：根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)軸是否隨物體一起運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷。
解析：在搖動(dòng)手柄時(shí)，B、C、E、F 滑輪的軸固定不動(dòng)，故B、C、E、F 是定滑輪，A、D 滑輪的軸隨晾衣架一起運(yùn)動(dòng)，故A、D 是動(dòng)滑輪。
1. 下列事例中，沒(méi)有用到定滑輪的是( )
1. 探究定滑輪工作時(shí)的特點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置及探究過(guò)程 如圖3，圖乙中兩線之間的間距均為h。
① 如圖甲所示，將一個(gè)鉤碼掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)(鉤碼的重力)。② 如圖乙所示，通過(guò)定滑輪勻速豎直向上拉同樣的鉤碼，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記錄鉤碼上拉力的作用點(diǎn)和繩子自由端拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的方向和距離。③ 改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)①②步驟。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 使用定滑輪不能省力，也不能省距離，但可以改變力的方向。
思路點(diǎn)撥構(gòu)建模型探究定滑輪工作的特點(diǎn)：忽略定滑輪的材料、形狀等因素，抓住定滑輪在動(dòng)力、阻力的作用下，繞固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)，確定定滑輪實(shí)質(zhì)是杠桿。在確定杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂大小的基礎(chǔ)上，結(jié)合杠桿的平衡條件，判斷定滑輪所屬的杠桿種類(lèi)，從而確定定滑輪的工作特點(diǎn)。
知識(shí)圖解定滑輪中，物體與繩子連接，使用時(shí)，物體上升的高度h與繩子末端通過(guò)的距離s相等，如圖4所示。
[中考·天津] 高高的旗桿矗立在操場(chǎng)上。旗手緩緩向下拉繩子，旗子就會(huì)徐徐上升。這是因?yàn)槠鞐U頂部有一個(gè)滑輪，關(guān)于該滑輪的說(shuō)法正確的是( )A. 它是動(dòng)滑輪 B. 利用它可以省力C. 利用它可以省距離 D. 利用它可以改變力的方向
解題秘方：根據(jù)定滑輪的定義及特點(diǎn)進(jìn)行分析求解。
解析：旗桿頂部滑輪的軸固定不動(dòng)，是一個(gè)定滑輪。升旗儀式上，旗手緩緩向下拉動(dòng)繩子，旗子就會(huì)徐徐上升，這是因?yàn)橛枚ɑ喛梢愿淖兞Φ姆较颉６ɑ啿皇×σ膊皇【嚯x。
2. [中考·云南] 如圖所示，美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的工地上，工人使用一個(gè)______(填“定”或“動(dòng)”)滑輪勻速提升重300 N的建筑材料(不計(jì)繩重和摩擦)，則人的拉力為_(kāi)_____N。
1. 探究動(dòng)滑輪工作時(shí)的特點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置及探究過(guò)程：如圖5，圖乙中兩線之間的間隔均為h。
① 如圖甲所示，將一個(gè)鉤碼掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)(鉤碼的重力)。② 如圖乙所示，通過(guò)動(dòng)滑輪勻速豎直向上拉同樣的鉤碼，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記錄鉤碼上拉力的作用點(diǎn)和繩子自由端拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的方向和距離。③ 改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)①②步驟。
知識(shí)圖解動(dòng)滑輪中，物體與動(dòng)滑輪軸心連接，使用時(shí)，物體上升的高度h與動(dòng)滑輪上升高度相同，是繩子末端通過(guò)的距離s的一半，即s=2h，如圖 6所示。
深度理解受繩重以及摩擦等因素的影響，實(shí)際使用動(dòng)滑輪的過(guò)程中，拉繩子的力要大于物體和動(dòng)滑輪總重力的一半。
易錯(cuò)提醒利用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，只有當(dāng)拉力沿豎直方向時(shí)，動(dòng)滑輪才是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿。如圖7 所示，當(dāng)分別沿F1、F2、F3 的方向拉繩子時(shí)，三力的力臂關(guān)系L1>L2>L3。
如圖8 所示，利用輕質(zhì)______(填“定”或“動(dòng)”)滑輪A 勻速提升重物G。當(dāng)重物勻速上升的速度為1 m/s時(shí)，拉力為10 N，不計(jì)繩重及摩擦，則重物所受的重力為 ______N，繩子自由端移動(dòng)速度為_(kāi)_____m/s。
解題秘方：根據(jù)動(dòng)滑輪的定義及特點(diǎn)進(jìn)行分析求解。
3. 工人用輕質(zhì)動(dòng)滑輪勻速提升重物，這樣做( )A. 省力，不改變施力的方向B. 不省力，改變施力的方向C. 既省力，也改變施力的方向D. 既不省力，也不改變施力的方向
1. 特點(diǎn) 既可以省力，又可以改變力的方向。
2. 承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n(1)n 等于與動(dòng)滑輪相連的繩子的段數(shù)，可以利用隔離法判斷n的數(shù)值：如圖9所示在動(dòng)滑輪和定滑輪之間畫(huà)一條虛線，將兩者隔離開(kāi)，數(shù)出與動(dòng)滑輪相連的繩子的段數(shù)就可以得到n 的大小。(2)n 和動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的關(guān)系：n 為動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的2 倍或動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的2 倍加1。
無(wú)論是定滑輪、動(dòng)滑輪，還是滑輪組，只要是同一根繩子，不管繩子有多長(zhǎng)，也不管繩子繞過(guò)多少滑輪，繩子上的力總是相等的。
3. 省力情況 使用滑輪組時(shí)，若與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)為n：(1)不計(jì)摩擦、繩重和動(dòng)滑輪重：提起物體所用的力就是物重的n 分之一，即F= 。(2)不計(jì)摩擦和繩重：提起物體所用的力就是物重和動(dòng)滑輪重的n 分之一，即F= 。
4. 費(fèi)距離情況 使用滑輪組勻速提升重物時(shí)，若與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)為n，則繩子自由端移動(dòng)的距離s 就是物體上升高度h 的n 倍，即s= nh。
可見(jiàn)繩子自由端移動(dòng)速度v和物體移動(dòng)速度v物之間的關(guān)系：v=nv物。
深度思考 滑輪組的繞線有什么規(guī)律？
深度理解滑輪組的繞線規(guī)律：當(dāng)n為動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的2 倍時(shí)，n為偶數(shù)，繩子起始端系在定滑輪的鉤子上；當(dāng)n為動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)的2倍加1 時(shí)，n為奇數(shù)，繩子起始端系在動(dòng)滑輪的鉤子上；概括為“奇動(dòng)偶定”。
如圖11 所示, 用四個(gè)滑輪組分別勻速提升重力均為G 的物體, 若不計(jì)滑輪重、繩重及摩擦,下列關(guān)系式正確的是( )A. 3F1= G B. 3F2 = G C. F3 =2 G D. F4 =2 G
4. 如圖所示，重30 N 的物體A 在水平拉力F 的作用下，在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體A所受的滑動(dòng)摩擦力是物重的0.2，物體A 在2 s內(nèi)前進(jìn)了0.2 m，若不計(jì)滑輪重、繩重及滑輪摩擦，拉力F 為_(kāi)_____N，繩子自由端移動(dòng)的速度為_(kāi)_____ m/s。
易錯(cuò)點(diǎn)1 使用定滑輪時(shí)，拉力方向?qū)Υ笮〉挠绊懤? [ 中考·自貢] 如圖12 所示，用一根繩子繞過(guò)定滑輪，一端拴在鉤碼上，手執(zhí)另一端，分別用力F1、F2、F3 勻速拉起鉤碼。忽略繩重、繩子與滑輪的摩擦，下列說(shuō)法正確的是( )A. F1、F2、F3 的大小相等 B. F1 最大C. F2 最大 D. F3 最大
解析：定滑輪相當(dāng)于以軸心為支點(diǎn)的杠桿。使用定滑輪時(shí)，阻力臂為滑輪的半徑；當(dāng)F1、F2、F3 的方向改變時(shí)，動(dòng)力臂不變，均為滑輪的半徑，由杠桿的平衡條件知，三個(gè)拉力大小相等，都等于鉤碼的重力。
診誤區(qū)：定滑輪實(shí)質(zhì)是一個(gè)以軸心為支點(diǎn)的等臂杠桿，拉力方向改變，拉力大小不變(不計(jì)摩擦和繩重)
易錯(cuò)點(diǎn)2 使用動(dòng)滑輪時(shí)，拉力的方向?qū)Υ笮〉挠绊懤? 如圖13 所示，分別用力F1、F2、F3 勻速提升同一重物。忽略繩重、繩子與滑輪的摩擦，下列說(shuō)法中正確的是( )A. F1>F2>F3 B. F3>F2>F1C. F1=F2=F3 D. F2>F1>F3
解析：如圖14 所示，動(dòng)滑輪相當(dāng)于以O(shè) 點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿，使用動(dòng)滑輪勻速提升同一重物時(shí)，阻力臂為滑輪的半徑；當(dāng)沿F1、F2、F3 的方向拉繩子時(shí)，三力的力臂L1>L2>L3，由杠桿的平衡條件知F3>F 2>F1。
方法技巧利用動(dòng)滑輪提升重物，只有當(dāng)拉力沿豎直方向時(shí)，動(dòng)滑輪才是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿。若拉力方向改變，則拉力的大小也會(huì)發(fā)生改變。

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第二節(jié) 滑輪

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