滑轮的应用.doc

9.2 滑轮的应用
内 容 提 要
滑 轮
定滑轮及其判断
动滑轮及其判断
滑轮组的分析及应用
应 用

关于滑轮组，我们应该知道些什么？
答：使用滑轮组,应注意两个关系式：
(1)F＝ 式中G在不计动滑轮重和摩擦时，表示被提起的重物的重；
在不计摩擦时，则表示重物与动滑轮的总重。（也就是说，这个式子的成立必须满足一定的条件，通常情况下都不考虑摩擦力的影响）
式中n表示承担重物重(或重物与动滑轮总重)G的绳子的段数。
(2)s=nh 式中h为重物被提升的高度；n仍表示承担重物重(或重物与动滑轮总重)G的绳子的段数。（这个式子在任何时候都是成立的，是解决滑轮组问题的重要起点。）

在组装滑轮组时，绕线有何窍门？
答：下面介绍一种简单的方法：（1）当n为奇数时，绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮；这种滑轮组只能省力，不能改变力的方向。（2）当n为偶数时，绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上。这种滑轮组既能省力，又能改变力的方向。
这种绕线方法可简记为“偶定、奇动”。

在滑轮组中定滑轮和动滑轮的作用一样吗？
答：定滑轮是一种等臂杠杆，它的作用是改变力的方向；动滑轮是一种动力臂等于阻力臂2倍的杠杆，它的作用是省力。在滑轮组中，他们的作用是不会改变的，也就是说，滑轮组中，定滑轮的作用仅仅是改变力的方向，在省力方面不起作用；而动滑轮则是起省力的作用，动滑轮个数越多且都用的话，就越省力。

知 识 归 类
从近几年中考来看，本节内容的考查主要是单个定滑轮、动滑轮的认识和判别，滑轮组的组装和简单计算，常出现在选择题、填空题、探究题与计算题中，且往往与后面的功、功率及机械效率结合起来考查。
题型一：能在实际的滑轮使用情景中分析和判别出定滑轮和动滑轮。
图1
例1：如图1是用滑轮组拉陷在泥中的汽车的情景示意图，图中的两个滑轮中属于定滑轮的是 ，属于动滑轮的是 。
点拨：判别定滑轮和动滑轮的关键是看在拉动过程中，滑轮（或滑轮的中轴）的位置是否发生了变化。若拉动过程中，滑轮的位置随着物体的位置的改变而改变，那么这个滑轮就是动滑轮；若物体被拉动过程中，滑轮的位置始终不改变，那么这个滑轮就属于定滑轮。
答：A B

例2：小明同学用图2所示的滑轮将一个物体匀速拉高2m，从图中可以看出，这个滑轮属于 滑轮（填“定”或“动”），在这个过程中，滑轮的位置升高了 m，这种使用该类型滑轮方法的好处是 （填“省力”或“省距离”）。
点拨：由于在拉动物体上升过程中，滑轮的位置也随着上升，那么这个滑轮就是动滑轮。在一般情况下，动滑轮是省力杠杆，但本题中的动滑轮与我们常见的使用方法发生了变化，即拉力与物体的作用点恰好相反（可以将本题的图倒过来看看或则用杠杆的知识分析一下动力臂和阻力臂），因此此时的拉力F等于2G，是费力杠杆，因此可以省距离。
图2
答：动 1 省距离

题型二：能正确判断滑轮组的省力情况以及通过的距离情况
例1：如图3用定滑轮将物体匀速拉起，每次所用的力的方向不同，那么下列关于三次所用力的大小关系的判断中正确的是（ ）
图3
A、F1最大
B、F2最大
C、F3最大
D、三个力大小相等

例2：如图4所示表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为30N的相同重物，在A端所用的拉力大小分别为F1=         ；F2=       ；F3=        。不计滑轮本身的重和摩擦。
图4
点拨：判断使用滑轮组时所用的力F的大小，关键是看几段绳子通过滑轮组拉着物体，即有几段绳子承担物体的重。
在图A中，n=3，因此=10N；
在图B中，n=4,因此=7.5N；
在图C中，n=5，因此 =6N。

图5
例3：如图5所示，用滑轮组拉着重物在水平地面上匀速前进，在绳的端点A的作用力 F=300N，重物与地面间的摩擦力f为多大？将重物移动的距离为 1m，绳端A移动的距离为多少？（不计滑轮本身的质量以及轴与轮间的摩擦）
点拨：由图中可见滑轮组的n=3；对物体进行受力分析可知，重物在水平方向上受到滑轮组对它的拉力和地面的摩擦力，由于重物沿水平面匀速运动，因此摩擦力与拉力大小相等。所以，f=3F =900N。绳端移动的距离s/等于物体移动的距离s的3倍，即s/=3S =3m。
要注意的是，当滑轮组将物体竖直拉动时，绳端的拉力与物体的重力有关；当滑轮组水平拉动物体时，拉力与物体与地面的摩擦力有关。关键是物体的移动方向，而不是滑轮组的图6
放置方向。
例4：用如图6所示滑轮组提起重物，不计动滑轮自重和摩擦，若拉力F为50N，则物重G为 N，若绳子的自由端向上拉0.6m，则重物升高 m。
答：150 0.2

题型三：能按要求组装滑轮组
图7
例1：请用笔画线代替绳子将图7甲中的滑轮组装起来，要求能改变用力的方向。
答：如图乙。
如果要求是最省力呢？（答如图丙）。

例2：请你设计一个滑轮组，并画出组装图，具体要求如下：穿绕滑轮的绳子最大承受力是800N，需要挂重物的重力是3200N（滑轮重力不计、摩擦及绳重不计）。
点拨：先分析绳子的段数n=4；每个动滑轮n以2计算，因此需要两个动滑轮。
答：如图所示两种设计方案。（比较一下这两种方案，你能发现什么？）
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