[精选高效课时通]滑轮i
教学过程
一、复习预习
1.定滑轮。
2.动滑轮。
3.滑轮组。
二、知识讲解
课程引入：
上一节课我们学习了杠杆，认识到了杠杆在日常生活中的一些应用，其实在日常生产、生活中还有其他的一些机械对我们还有帮助。如升旗时，我们站在地面上就能把五星红旗升到高高的旗杆上，这里就应用到了滑轮。
考点/易错点1
定滑轮和动滑轮（重点；掌握）
1、认识定滑轮和动滑轮
（1）滑轮：滑轮是周边有小槽可绕中心转动的轮。
（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴移动的情况可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如图甲所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图乙所示。
（3）滑轮的实质：滑轮可以连续旋转，因此可以看作是连续旋转的杠杆。
2、实验探究：动滑轮和定滑轮的特点
知识拓展
1使用定滑轮不省力，即F=G；使用动滑轮省一半力，即F=G。以上均是理想化的状态，即不考2
虑滑轮与轴之间、绳与滑轮之间的摩擦以及动滑轮重力。若要考虑这些因素，实际使用定滑轮不仅不省力，反而要费力；使用动滑轮也达不到省一半力的效果。
难点聚焦
（1）定滑轮是一个等臂杠杆。如下图甲所示，定滑轮两边的力与轮相切，中心轴为杠杆的支点，轮的直径可以看作是一根硬棒，动力和阻力作用在直径的两端，动力臂等于阻力臂。
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都相当于一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体受到的重力（不计绳重和摩擦）。如下图所示，F1=F2=F3=G。
用定滑轮提升重物时，动力移动的距离等于重物升高的距离。
（2）动滑轮是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。如下图乙所示，动滑轮由于一边悬于固定点，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的地方。过“支点”的轮的直径相当于杠杆，重物的重力为作用在杠杆上的阻力，人施加的力未动力，因此动力臂是直径，阻力臂是半径，动力臂是阻力臂的二倍。
知识拓展
使用定滑轮和动滑轮的几种情况
（①图中物体A重力都为G，且物体A做匀速直线运动；②不考虑摩擦和绳重）
考点/易错点2
滑轮组（重点；掌握）
1、定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2、使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的
G物G动G物几分之一，即动力F=。若忽略滑轮重，则有F=nn。其中n为
承担物重的绳子的段数。
3、用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊
着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍。设物体升高的距离
为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh。（n表示承担物重的绳子的段数）
4、确定承担物重的绳子的段数n的方法
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数。如图甲所示，
11有两段绳子吊着动滑轮，n=2，F1=G，图乙有三段绳子吊着动滑轮，n=3，F1=G。
23
难点聚焦
滑轮组的组装及设计
1（1）求绳子的“段数”：求解方法有两种，一是根据省力情况（公式F=G）去求，当G不能被F整n
除时，要采用“只入不舍”的方法来处理小数位；二是根据移动的距离关系s=nh来求。
n1（2）确定动滑轮的“个数”根据求出的绳子的段数n来确定。当n为奇数时，动滑轮的个数N=2；
n当N为偶数时，动滑轮的个数N=。 2
（3）找绳子的“起点”：可依据“奇动偶定”的原则，即当n为奇数时，绳子的起始端在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端在定滑轮的挂钩上。
（4）画绕线：画装配图时，根据“一动一定”的原则，从内向外绕线，同时根据要求确定定滑轮的个数，最后得到符合要求的装配图。
考点/易错点3
轮轴与斜面（了解）
1、轮轴
（1）轮轴：由一个轴和一个大论组成，能省力和改变力的方向，实质是一个可连续转动的杠杆（如图所示）。
F1r（2）轮轴的公式：F1R=F2r或，=。 F2R
（3）轮轴的实质：轮轴可看作是杠杆的变形，如上右图所示。
（4）轮轴的特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上时，则l1＞l2，所以F1＜F2，即使用轮轴省力，也可以改变力的方向，却费了距离。
释疑：当把动力施加在轴上，阻力施加在轮上时，动力臂l1=r，阻力臂l2=R，则l1＜l2，根据杠杆平衡条件F1 l1=F2 l2，得F1＞F2，即使用轮轴费力，但省距离。因此不要错误地认为轮轴只能省力。
2、斜面
（1）如图所示，斜面是一种可以省力的简单机械，却费距离。
（2）在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重
Gh力为G，沿斜面向上的推力F=l，当l＞h时，F＜G，实践证明，在斜面高度一定时，斜面越长越省
力。且斜面长l是斜面高h的几倍，所用的拉力F就是物重G的几分之一。
三、例题精析
【例题1】
【题干】如图所示，滑轮_______可以看作是等臂杠杆（填“A”或“B”）；若物体所受重力均为20N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F2的大小为_______N；物体上升时，它的重力势能_______（填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】A 10 增大
【解析】A是定滑轮，本质是等臂杠杆。B是动滑轮，本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，不计摩擦
1
和滑轮重力，B是动滑轮，可以省一半的力，因此F2=×20N=10N。物体上升时，高度增加，它的
2
重力势能增大。
方法点拨：“动滑轮省一半力”是指绳上的拉力等于滑轮轴上的拉力的一半，“费一倍距离”是指绳端移动距离是动滑轮移动距离的2倍。要从本质上理解“动滑轮省一半力”的原因，找对动滑轮在使用时的“杠杆五要素”。本题也可以从力的平衡的角度来理解，对滑轮，向上的力等于向下的力，易得
1F2=G。
2
【例题2】
【题干】如图甲，每个滑轮重10N，物体A重80N，不计绳重和摩擦，整个装置处于静止状态，求绳子的拉力F=_____N。当物体上升0.5m，绳子上升________m，弹簧测力计的读数是________N。
【答案】30 1.5 70
【解析】关键确定承重绳子的段数。如图乙用分割法（在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线）判断承重绳子的段数为3。取动滑轮和物体A整体为研究对象，受力分析如图丙（有三段绳子向上拉着动滑轮和
G物G动80N10N
物体A），因为处于静止状态，所以有F+F+F=G物+G动，即F===30N。
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绳子上升距离s=3h=3×0.5m=1.5m。
求弹簧测力计的读数F弹，应取定滑轮为研究对象，受力分析如图丁（有两段绳子向下拉着定滑轮）。因为静止，弹簧测力计的读数F弹=G定+2F′= G定+2F=10N+60N=70N。
方法点拨：进行有关滑轮组的综合计算时，通常所考查的知识有同一直线上力的平衡、物体间力的作用时相互的、滑轮组的相关知识等。求解的关键是确定研究对象，分析研究对象所受的力，根据研究对象所处的状态列方程求解未知量。
【例题3】
【题干】一条绳子最多能承受1000N的拉力。请设计一个滑轮组，用这条绳子吊起3300N的重物，画出滑轮组安装示意图。（动滑轮重及摩擦不计）
【答案】如图所示
【解析】解答滑轮组绕线问题一般按下列步骤进行：（1）承担物重的绳子段数n=G3300N
F=
1000N=3.3。
（2）若计算出n是小数，都采用“入”的办法，本题n=4，即至少需有4段绳子与动滑轮相连。 （3）按照“奇动偶定”规则确定绳子起始端位置，即当n为奇数时，绳子的起始端应固定在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端应固定在定滑轮的挂钩上。本题绳子的起始端应固定在定滑轮的挂钩上。
（4）根据拉力方向确定定滑轮个数。如果不要求改变用力方向，则只需要用一个定滑轮，绕线如图甲所示；如果要改变用力方向，则需要两个定滑轮，绕线如图乙所示。
方法点拨：这道题的难点在于确定有几段绳子承担物体的重力。如果考虑不全，还容易忽略用力方向而漏掉一种绕绳方法。
【例题4】
【题干】小强看到在没有起重机的情况下，工人要将油桶搬运上汽车，常常用如下左图所示的方法．小强想：为什么不直接将油桶抬上车呢？难道这样做可以省力吗？小强带着疑问去查阅有关资料后了解到：用斜面搬运同一物体时的推力大小跟斜面长度、斜面高度、斜面粗糙程度等因素有关．小强根据以上查阅的资料提出了一个探究的问题：沿斜面推力的大小与斜面的长度有什么关系？
（1）你认为小强探究搬运同一物体时沿斜面推力的大小与斜面长度的关系时，应控制的变量有______． （2）小强选用了一把弹簧测力计、一块8N的长方体重物、五块长度不同的由同种材料做成的光滑木板，按如上右图所示进行了实验，实验时控制斜面高度为0.2m不变．实验测得的数据如下表所示：
分析实验数据，小强得到的结论是：____________________________________． （3）下列四个图中，你认为哪个图能正确表示F与L的关系？______．
【答案】（1）斜面高度、斜面粗糙程度；
（2）在斜面高度和粗糙程度一定时，斜面越长越省力（或力F与斜面的长度成反比或F=Gh/L）； （3）B．
【解析】（1）用斜面搬运同一物体时的推力大小跟斜面长度、斜面高度、斜面粗糙程度等因素有关，研究与斜面长度的关系时采用控制变量法，控制斜面高度和斜面粗糙程度；
（2）分析表中数据不难发现，对同一物体来说，斜面的高度和粗糙程度一定时，斜面长度越大，弹簧测力计的示数越小，斜面越省力；
（3）从表中数据可见，推力F随着斜面长度L的增大而减小，排除A和D两个图；当斜面长度L无限大时，推力F就等于物体与斜面的水平摩擦力了，不会等于0，排除C选项．
方法点拨：解决本题的关键有三点：（1）当一个物理量与多个因素有关时，在研究问题时往往采用控制变量法；（2）分析实验数据，从弹簧测力计示数和斜面长度的变化情况上就可以得出正确的结论；
（3）分析实验数据，推理实验图象，采用排除的方法就可以找到正确的图象。
【例题5】
【题干】学校旗杆顶端装有定滑轮，这样做（ ）
A．既省力，也改变施力的方向
B．省力，但不改变施力的方向
C．不省力，但改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
【答案】C
【解析】定滑轮的实质是一个等臂杠杆，既不省力也不费力，但能改变施力的方向。
【例题6】
【题干】如图所示，某人站在A处通过一根绳子和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F=100N，物体B重300N（不计滑轮重和绳重，不计摩擦力）。画出滑轮组的绕线。
【答案】如图所示
1 【解析】由F=100N，G=300N知，F=G，所以由三段绳子承担重力，即绳子的起点在动滑轮的钩3
上，然后依次穿过定滑轮、动滑轮。
四、课程小结
（一）定滑轮和动滑轮（重点；掌握）
1、认识定滑轮和动滑轮
（1）滑轮：滑轮是周边有小槽可绕中心转动的轮。
（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴移动的情况可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如图甲所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图乙所示。
（3）滑轮的实质：滑轮可以连续旋转，因此可以看作是连续旋转的杠杆。
2、实验探究：动滑轮和定滑轮的特点
难点聚焦
（1）定滑轮是一个等臂杠杆。如下图甲所示，定滑轮两边的力与轮相切，中心轴为杠杆的支点，轮的直径可以看作是一根硬棒，动力和阻力作用在直径的两端，动力臂等于阻力臂。
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都相当于一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体受到的重力（不计绳重和摩擦）。如下图所示，F1=F2=F3=G。
用定滑轮提升重物时，动力移动的距离等于重物升高的距离。
（2）动滑轮是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。如下图乙所示，动滑轮由于一边悬于固定点，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的地方。过“支点”的轮的直径相当于杠杆，重物的重力为作用在杠杆上的阻力，人施加的力未动力，因此动力臂是直径，阻力臂是半径，动力臂是阻力臂的二倍。
知识拓展
使用定滑轮和动滑轮的几种情况
（①图中物体A重力都为G，且物体A做匀速直线运动；②不考虑摩擦和绳重）
（二）滑轮组（重点；掌握）
1、定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2、使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的
几分之一，即动力F=G物G动G物
n。若忽略滑轮重，则有F=n。其中n为
承担物重的绳子的段数。
3、用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊
着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍。设物体升高的距离
为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh。（n表示承担物重的绳子的段数）
4、确定承担物重的绳子的段数n的方法
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数。如图甲所示，
11有两段绳子吊着动滑轮，n=2，F1=G，图乙有三段绳子吊着动滑轮，n=3，F1=G。
23
难点聚焦
滑轮组的组装及设计
1（1）求绳子的“段数”：求解方法有两种，一是根据省力情况（公式F=G）去求，当G不能被F整n
除时，要采用“只入不舍”的方法来处理小数位；二是根据移动的距离关系s=nh来求。
n1（2）确定动滑轮的“个数”根据求出的绳子的段数n来确定。当n为奇数时，动滑轮的个数N=2；
n当N为偶数时，动滑轮的个数N=。 2
（3）找绳子的“起点”：可依据“奇动偶定”的原则，即当n为奇数时，绳子的起始端在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端在定滑轮的挂钩上。
（4）画绕线：画装配图时，根据“一动一定”的原则，从内向外绕线，同时根据要求确定定滑轮的个数，最后得到符合要求的装配图。
（三）轮轴与斜面（了解）
1、轮轴
（1）轮轴：由一个轴和一个大论组成，能省力和改变力的方向，实质是一个可连续转动的杠杆（如图所示）。
F1r（2）轮轴的公式：F1R=F2r或，=。 F2R
（3）轮轴的实质：轮轴可看作是杠杆的变形，如上右图所示。
（4）轮轴的特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴上时，则l1＞l2，所以F1＜F2，即使用轮轴省力，也可以改变力的方向，却费了距离。
2、斜面
（1）如图所示，斜面是一种可以省力的简单机械，却费距离。
（2）在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重
Gh力为G，沿斜面向上的推力F=l，当l＞h时，F＜G，实践证明，在斜面高度一定时，斜面越长越省
力。且斜面长l是斜面高h的几倍，所用的拉力F就是物重G的几分之一。