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第十一章 簡單機械
滑輪組
第2節
第2課時
02
能了解機械的使用對社會發展的推動作用。
01
知道滑輪組的特點，知道滑輪組在生產生活中的應用。
想一想：有哪些新的解決辦法？
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？
滑輪組
三
1.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？
討論交流
2.滑輪的組合
n:承擔重的繩子段數.
S:繩子末端移動的距離.
在不計繩重、摩擦及動滑輪自重時:
使用滑輪組省了力，但是費距離。
n=2
S=2h
n=3
S=3h
3.使用滑輪組的特點：
(1)拉力 F 的大小與吊起動滑輪的繩子段數 n 有關。動滑輪被幾段繩子吊起，所用的力就是物重的幾分之一即:
(2)拉力 F(繩子自由端)移動距離 s 是物體上升高度 h 的 n 倍，即: s = nh.
F= (G + G動)
1
n
不計繩重和摩擦但考慮滑輪重：
F =
1
n
G
不計動滑輪重、繩重和摩擦：
(3)繩子自由端的速度與被物體的速度的關系：
V繩=n.V物
確定承擔物重的繩子的段數n
(1)首先要分清哪個是定滑輪，哪個是動滑輪。
(2)在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開來，數出與動滑輪相接觸的繩子段數，即為n。
4.組裝滑輪組
“奇動偶定”
(1)當承重繩子的段數n為偶數時，繩子的固定端應拴在定滑輪上(即“偶定”)。
(2)當承重繩子的段數n為奇數時，繩子的固定端應拴在動滑輪上(即“奇動”)。
分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是(　　)
A
解析　A項承重繩子的段數n=3，則拉力F1=G
B項承重繩子的段數n=2，則拉力F2=G
C項定滑輪相當于等臂杠桿，則拉力F3=G
D項動滑輪相當于省力杠桿，則拉力F4=G
綜上，四種裝置勻速提升同一重物，最省力的是A中的裝置。
其他簡單機械
四
除了杠桿和滑輪，簡單機械家族中還有輪軸、斜面、螺旋等。
1.輪軸
(1)輪軸：由兩個半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。
輪軸
各種輪軸
(2)輪軸的實質：
輪軸實質可看做是一個可以連續轉動的杠桿
如圖所示：輪軸作為杠桿的支點在軸心0，輪半徑R是動力臂，軸半徑r阻力臂.
(3)輪軸的原理：
根據杠桿的平衡條件：F1· R = F2 · r
當動力作用在輪上時，輪軸是一個省力杠桿，但費距離。
由F2=G
得：F1· R = G · r
當動力作用在軸上，輪軸又將起到什么作用？
因為： R >r
所以：F12.斜面
(1)斜面：是一個與水平面成一定夾角的的傾斜平面。
(2)使用斜面可以省力。
通過斜面將一個大箱子推進車廂，通常要比把箱子直接從地面搬到車廂省勁多了斜面可以省力。
徒手搬運
利用斜面搬運
(3)斜面的原理
根據功的原理,如果不計斜面和物體的摩擦： Gh=FL F=Gh/L
如果不計摩擦，斜面長是斜面高的幾倍，拉力就是物體重力的幾分之一。斜面是一種省力的機械。
如圖所示：把重為G的物體，沿著長為L，高為h的斜面，用大小為F的力推上去的過程中：
斜面的分析
盤山公路
斜面的分析
實驗證明，沿斜面向上推重物所需的推力F小于物體所受的重力G。即利用斜面可以省力，當斜面高度h一定時，長度L不同的斜面所需要的推力F也不同；L越長，F越小，越省力。
螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看做是繞在圓柱上的斜面。
螺絲釘較容易被旋進木板,螺旋千斤頂能輕松把汽車頂起來,都是利用斜面的原理.除了省力,還可以將旋轉運動與沿軸向運動進行互相轉化。
螺桿
木螺絲
把三角形的紙片繞在鉛筆上,你可以體會到斜面變形成為螺旋的過程
討論交流
千斤頂
1.用如圖所示的裝置提升重為600 N的物體。不計摩擦和滑輪與繩的自重，下列說法正確的是(　　)
A.兩個滑輪均為動滑輪
B.物體勻速上升時，人對繩子的拉力為300 N
C.若人將繩子勻速拉過2 m，物體也上升2 m
D.使用該裝置不能省力，但能改變力的方向
B
解析　由題圖可知，此裝置是由一個動滑輪和一個
定滑輪組成的滑輪組，故A錯誤；
由題圖得n=2
不計摩擦和滑輪與繩的自重，拉力為F===300 N，故B正確；
人將繩子拉過2 m，n=2，物體上升的距離h===1 m，故C錯誤；
使用該裝置既能省力，又能改變力的方向，故D錯誤。
2.如圖所示，每個滑輪的重力相等，不計繩重和摩擦力，G1=60 N，G2=38 N，甲、乙兩種情況下繩子在相等拉力F作用下靜止。則每個動滑輪的重力為(　　)
A.3 N
B.6 N
C.11 N
D.22 N
B
解析　由題圖知，使用甲、乙滑輪組承擔物重的繩子段數分別為：n1=3，n2=2，
已知每個滑輪的重力相等，設動滑輪的重力為G動，
不計繩重和摩擦力，則甲、乙拉力分別為：F1=(G1+G動)，F2=(G2+G動)，
由題知F1=F2，
所以，(G1+G動)=(G2+G動)，
即：×(60 N+G動)=×(38 N+G動)，
解得動滑輪的重力：G動=6 N，故選B。
3.如圖所示表示三種不同的滑輪組，用它們提起重為G的相同重物，在A端所用的拉力分別為F1=　　，F2=　　，F3=　　，不計滑輪本身的重力和摩擦。
G
G
G
解析　甲圖：n=3，F=G；乙圖：n=4，F=G；丙圖：n=5，F=G。
4.用如圖所示的滑輪組提起重物，不計動滑輪自重和摩擦，若拉力F為50 N，則重物G為　　　 N，若繩子的自由端向上拉升了0.6 m，則重物升高了　　　 m。
150
0.2
解析　由題圖知，承擔物重的繩子段數n=3，
繩子的自由端移動的距離s=nh，
則重物上升的高度：h===0.2 m
不計動滑輪自重和摩擦，
拉力F=G；
則提升物體的重：G=3F=3×50 N=150 N。
5.工人用如圖所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定，滑輪與鋼繩間的摩擦力及繩重忽略不計。若某一次工人將重800 N的建材勻速豎直向上提升了6 m，所用的拉力為300 N，求：
(1)動滑輪的重力；
解：由題圖可知，n=3，
滑輪與鋼繩間的摩擦力及繩重忽略不計，由F=(G+G動)可得，
動滑輪的重力：G動=3F-G=3×300 N-800 N=100 N；
(2)鋼繩自由端移動的距離；
解：已知建材上升的高度為6 m，
則鋼繩自由端移動的距離：s=3h=3×6 m=18 m；
(3)當所運送建材的重為1 100 N時，工人作用在繩子上的拉力。
解：滑輪與鋼繩間的摩擦力及繩重忽略不計，當所運送建材的重為1 100 N時，工人作用在繩子上的拉力：F′=(G′+G動)=×(1 100 N+100 N)=400 N。

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