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物理八年级下册12.2 滑轮学案
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这是一份物理八年级下册12.2 滑轮学案，共13页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，设计实验，进行实验，分析论证等内容，欢迎下载使用。
1. 认识定滑轮和动滑轮。
2. 知道定滑轮、动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。
3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系。
【学习重点】
研究定滑轮和动滑轮的特点。
【学习难点】
滑轮组的装配及省力情况。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．滑轮有 和 两种。使用时，滑轮的轴固定不动的叫 滑轮；滑轮的轴与物体一起运动的叫 滑轮。
2. 使用定滑轮 省力， 省距离（均选填“能”或“不能”），但是可以改变力的 。定滑轮的实质是 杠杆。
3. 使用动滑轮的好处是 ，缺点是不能改变力的 ，且 距离。动滑轮的实质是 为
2倍的杠杆。
4. 使用滑轮组的特点是：使用滑轮组既能 又能 。若承担物重的绳子股数为n，不考虑动滑轮重和摩擦，则拉力F与物重G之间的关系为F＝______ G。如果考虑动滑轮自重为G动，则该关系为F＝________，绳子自由端移动的距离s和重物提升的高度h之间的关系为 。
5. 轮轴和斜面也是常见的简单机械，在使用时，省 ，费 ，属于省力机械。
【合作探究】
探究一、定滑轮和动滑轮
【看一看】观察图1所示滑轮的结构，什么是滑轮？
1.滑轮是一个周边有 ，能绕 转动的小轮。
【想一想】图2和图3中两个滑轮在使用上有什么不同?
图2国旗上升时，旗杆顶端的滑轮轴 物体一起移动，叫定滑轮。图3中的货物上升时，起重机下面的滑轮轴 物体一起移动，叫动滑轮（均选填“随”或“不随”）。
图1 滑轮 图2 旗杆顶端的滑轮 图3 起重机下面的滑轮
2. 滑轮有两种：定滑轮和动滑轮。
3. 定滑轮
【问题】使用定滑轮是否省力（或费力）？使用定滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
（1）实验——探究定滑轮的特点
【设计实验】
①实验器材：铁架台、定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。
②把定滑轮固定在铁架台上，钩码挂在细线的一端；弹簧测力计挂在细线的另一端，用力缓慢拉动弹簧测力计向下匀速运动。记录拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离及拉力的方向。
【进行实验】
①用弹簧测力计直接测出 的重力（图甲）。
②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的 h物、拉力移动的 s绳及拉力的方向（图乙）。
甲 乙 丙
③如图丙所示，用弹簧测力计竖直拉升、斜着拉升，改变拉力的 ，观察拉力大小。
实验数据：
【分析论证】
①拉力与重力的大小关系：F G，即使用定滑轮不省 。
②拉力的方向： 改变（可以/不可以）。
③拉力（绳末端）移动距离S绳与钩码上升高度h物的关系： S绳 h物.
【实验结论】使用定滑轮不省 ，不省 ，可以改变力的 。
（2）定滑轮的实质—— 杠杆（等臂/不等臂）
【分析】如图甲所示，支点在轴心O处，拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；两个力臂l1、l2都等于 。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，因为l1＝l2，所以F1＝F2＝G（不计摩擦）.
当改变拉力方向时，力臂不变，还是等臂杠杆，所以拉力不变 F＝G。
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h的关系：S绳 h物
甲 乙
（3）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
如图乙所示，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对 力，则：F G。
物体向上运动，用力的方向向下，所以，使用定滑轮能改变力的 .
【归纳结论】使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
【例题1】研究定滑轮的特点：
①在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_______和________。
②如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是 。
③旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮 的特点。
甲 乙
4.动滑轮
【问题】使用动滑轮是否省力（或费力）？使用动滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
（1）实验探究——动滑轮的特点
【设计实验】
①实验器材：铁架台、动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
②把绳子一端固定在铁架台上，另一端通过动滑轮挂在测力计的挂钩上；钩码挂在动滑轮的轴上，用力缓慢拉动弹簧测力计竖直向上匀速运动。
记录整个过程中用力大小、钩码升高的距离及拉力移动的距离。
【进行实验】①用弹簧测力计直接测出钩码的 ；
②使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。
③改变钩码的个数，重复上述实验过程。
将测量结果填入表格。
注意：单独使用动滑轮时，拉力的方向为竖直向上即物体运动的方向与拉力的方向朝向一致。
实验数据：
【分析论证】
①拉力与重力的关系：F G，即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的重力及摩擦时，则拉力F=___G。
②拉力的方向： 改变（能/不能）。
③拉力（绳末端）移动距离S与钩码上升高度h的关系：S绳 2h物。
【归纳结论】使用动滑轮可以省 ， （能/不能）改变力的方向，且 距离（省/费）。
（2）动滑轮的实质
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂 倍的杠杆。
如图1所示，动滑轮相当于一根杠杆，支点在绳和轮相切的O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；动力臂l1是轮 、阻力臂l2是轮 （直径/半径）。
根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2
因为l1＝2l2，所以 F1＝ F2＝ G （不计摩擦和动滑轮重）
绳子自由端移动的距离S绳和物体升高的高度h物的关系：S绳 2h物
图1 动滑轮的实质 图2 物体的受力分析
（3）用平衡力的知识研究动滑轮的特点
如图2所示，在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是 力，则2F＝G ，所以拉力 F= G
若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足 2F＝（G + G动）
所以拉力 F= .
【想想议议】这个故事中使用的是什么滑轮？为什么瘦子会被吊起来？
【分析】图中滑轮为 滑轮。
胖子对绳子的拉力 物体的重力，且胖子重力 物体重力，因此胖子可将物体通过定滑轮吊到二楼。而瘦子对绳子的拉力 物体的重力，且瘦子的重力 物体的重力，因此瘦子被吊到二楼（均选填“等于”、“大于”或“小于”）。
【例题2】一辆小汽车陷进了泥潭，司机按如图所示的甲、乙两种方式安装滑轮，均能将小汽车从泥潭中拉出，甲方式中滑轮的作用是__________；设两种方式将汽车拉出的最小力分别是F1、F2，则F1 ____ F2 （均选填“＞”、“＜”或“=”）。
5. 定滑轮和动滑轮的区别
探究二、滑轮组
【问题】我们知道：定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？
1. 滑轮组
把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。
2. 由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组的省力与费距离情况
【想想议议】由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合?这样的组合各有什么特点？
【分析】可以组成甲、乙所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：
①绳端的固定点不同：甲固定在 滑轮的轴上，乙固定在 滑轮的轴上。
②拉力的方向不同：甲通过动滑轮向 ，乙通过定滑轮向 。
甲 乙
【提问】用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
（1）甲滑轮组的省力与费距离的情况：
【分析】动滑轮受四个力的作用而平衡，得出 =G物，因为同一根绳子上的力 ，F1=F2=F，所以得出F= G物。
甲图中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s=3h。.
【结论】拉力F= G物，拉力移动的距离s= h；使用该滑轮组省力费 。
甲 乙
（2）乙滑轮组的省力与费距离的情况
【分析】乙图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳子上的力相等，所以拉力的大小F= G物；图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，所以拉力移动的距离为 h。
【结论】拉力F= G物/2，拉力移动的距离s=2h。使用该滑轮组 力 距离。
3. 由两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组的省力与费距离情况
【想想议议】用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，怎样绕绳子？有几种方法？绕线方法有什么不同？
丙 丁
【分析】如图所示，可以组成丙、丁所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：
①绳端的起点（固定点）不同，丙在 滑轮的钩上；丁在 滑轮的钩上。
②拉力的方向不同，丙中拉力的方向向 ，丁中拉力的方向向 。
（1）丙滑轮组的省力与费距离的情况（不计动滑轮重和摩擦）：
【分析】对丙动滑轮受力分析：F1+F2+ F3+ F4 =G，同一根绳子上的力相等：F1=F2= F3=F4 = F
结论：F= G物；拉力移动的距离s= h（4是动滑轮上绳子的段数）
丙 丁
（2）丁滑轮组的省力与费距离的情况（不计动滑轮重和摩擦）：
动滑轮受力分析：F1+F2+ F3+ F4 + F5=G，同一根绳子上的力相等：F1=F2= F3=F4 =F5= F
结论：F = G；拉力移动的距离 s= h（5是动滑轮上绳子的段数）
4. 总结：滑轮组的特点
①省力情况：若有n段绳子与动滑轮连接，则所用的力就是物重的n分之一。
即：F= G（不计绳重，动滑轮重和摩擦）。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：则F=_______ G；
②费距离情况：绳子自由端移动距离s是物体上升高度h的n倍，即s= h。
【例题3】楼下有一箱重力为300N的货物，要将它用滑轮组提到二楼（每层楼高为3m），若想最省力，应该如何绕线？计算出力的大小、人拉绳子的长度。 （不计绳重、摩擦及动滑轮自重）
【例题4】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（ ）
A B C D
探究三、轮轴和斜面
1. 轮轴
①轮轴的组成：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为 ，小的称为 。
轮轴 轮轴工作原理
②轮轴省力原理
【分析】轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。
如图所示，轮轴作为杠杆的支点在轴心0，轮半径R是 力臂，轴半径r是 力臂。根据杠杆的平衡条件：F1R = F2r得：F1R = Gr，因为R r，所以F1 G。
【结论】当动力作用在轮上时，轮轴是一个 力杠杆，但 距离（均选填“省”或“费”）。
③生活中的一些轮轴
2. 斜面
①斜面：是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。
②斜面省力原理
通过斜面将一个大箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬到车厢省力。
【分析】如图，把重为G的物体，沿着长为l，高为h的斜面，用大小为F的力推上去的过程中：
光滑的斜面
根据功的原理，如果不计斜面和物体的摩擦，则Gh=FL，所以F= .
【结论】斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的 。斜面是一种省 的机械。
③螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看做是绕在圆柱上的斜面，除了省力，还可以将旋转运动与沿轴向运动进行互相转化。
千斤顶
木螺丝
【归纳整理】
①特点：不省力，不费距离，可以改变力的方向。
②实质：是等臂杠杆。
定滑轮
轮轴和
斜面
①轮轴实质是一个可以连续转动的杠杆；当动力作用在轮
上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
②使用斜面可以省力：F=Gh/L
滑轮
①特点：既可省力，又可改变力的方向。
②力的大小：F=1nG物+G动
③距离的关系：s=nh（n为承担物重的绳子段数）
动滑轮
①特点：省力费距离，但不能改变力的方向。
②实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆。
滑轮组
【精讲点拨】
1. 使用滑轮组的特点：
（1）拉力 F 的大小与吊起动滑轮的绳子段数 n 有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即：
不计动滑轮重、绳重和摩擦：F＝ EQ \F(1,n) G。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：F＝ EQ \F(1,n)（G+G动）。
（2）绳子自由端移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即： s= nh.
（3）绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：v绳=nv物
2. 滑轮组的组装
（1）确定绳子的段数.
（2）滑轮组的绕绳方法：
当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；
当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
【课堂练习】
1．小刚站在地面上想要缓慢提升重物，在图1中画出一种可行的细绳绕系方案。
图1 图2
2. 在图2中用线代表绳子，将三个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起，且绕线符合图中要求。
3．用如图3所示的滑轮将重3 N的物体A匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 N
C. 绳子向上移动的距离为10 cm D. 绳子向上移动的距离为5 cm
图3 图4
4. 分别用图4中所示的装置甲和乙把同一重物吊到同一高度时（ ）
A．用装置甲吊起重物比用装置乙省力
B．用装置乙吊起重物比用装置甲省力
C．用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力相同
D．用装置乙吊起重物，动力移动的距离比用装置甲小
5. 如图5所示，用大小为500 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为 cm，动滑轮重力是 N。
图5 图6
6. 如图6所示，用20 N的拉力向上拉动绳子，使重为50N的物体5s内匀速升高5 m（不计绳重和摩擦）。则下列说法不正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为15 m B. 动滑轮重为10 N
C. 物体上升的速度为1 m/s D. 绳子自由端拉动的速度为6 m/s
7．物体的重力为G，用滑轮组把它提上来，在绕过滑轮组的绳子的一端所用的力是G/5，最少需要的定滑轮和动滑轮数分别为（ ）
A．两个定滑轮和两个动滑轮
B．一个定滑轮和两个动滑轮
C．一个定滑轮和一个动滑轮
D．两个定滑轮和一个动滑轮
8. 一名重为600 N的建筑工人想把建筑材料提升至楼顶。请你利用三个滑轮帮他组装一个滑轮组，使站在地面上的他每次能够提升尽可能多的建筑材料，已知每个滑轮的重均为20 N，绳子能够承受足够大的拉力。画出你设计的滑轮组，并求出他每次最多能够提起的建筑材料的重力。
9. 如图所示，在绳子自由端拉力F作用下重为20N的物体沿水平面以0.01 m/s的速度匀速行驶20s，受到的摩擦力为30N。拉力F= N，绳子自由端拉动的速度是 m/s。（忽略绳子和滑轮的重力及轮与轴、绳子与滑轮间的摩擦）
10. 工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）钢绳自由端移动的距离；
（3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？物重G/N
物体移动方向
物体移动距离h/m
拉力
F/N
拉力
方向
拉力移动
距离s/m
1
竖直
向上
0.5
1
竖直
向下
0.5
1
竖直
向上
0.4
1
斜向下
0.4
1
竖直
向上
0.6
1
竖直
向下
0.6
物重G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/m
拉力F/N
拉力方向
拉力移动
距离s/m
2
竖直
向上
0.4
1.1
竖直向下
0.8
2
竖直
向上
0.3
1.2
竖直向下
0.6
1
竖直
向上
0.2
0.6
竖直向下
0.4
机械名称
定义
实质
特点
定滑轮
滑轮____
固定不动
杠杆
省力， 改
变力的方向
动滑轮
和重物
一起移动
动力臂是阻力臂
倍的杠杆
省力，_____
改变力的方向
1. 认识定滑轮和动滑轮。
2. 知道定滑轮、动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题。
3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系。
【学习重点】
研究定滑轮和动滑轮的特点。
【学习难点】
滑轮组的装配及省力情况。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．滑轮有 和 两种。使用时，滑轮的轴固定不动的叫 滑轮；滑轮的轴与物体一起运动的叫 滑轮。
2. 使用定滑轮 省力， 省距离（均选填“能”或“不能”），但是可以改变力的 。定滑轮的实质是 杠杆。
3. 使用动滑轮的好处是 ，缺点是不能改变力的 ，且 距离。动滑轮的实质是 为
2倍的杠杆。
4. 使用滑轮组的特点是：使用滑轮组既能 又能 。若承担物重的绳子股数为n，不考虑动滑轮重和摩擦，则拉力F与物重G之间的关系为F＝______ G。如果考虑动滑轮自重为G动，则该关系为F＝________，绳子自由端移动的距离s和重物提升的高度h之间的关系为 。
5. 轮轴和斜面也是常见的简单机械，在使用时，省 ，费 ，属于省力机械。
【合作探究】
探究一、定滑轮和动滑轮
【看一看】观察图1所示滑轮的结构，什么是滑轮？
1.滑轮是一个周边有 ，能绕 转动的小轮。
【想一想】图2和图3中两个滑轮在使用上有什么不同?
图2国旗上升时，旗杆顶端的滑轮轴 物体一起移动，叫定滑轮。图3中的货物上升时，起重机下面的滑轮轴 物体一起移动，叫动滑轮（均选填“随”或“不随”）。
图1 滑轮 图2 旗杆顶端的滑轮 图3 起重机下面的滑轮
2. 滑轮有两种：定滑轮和动滑轮。
3. 定滑轮
【问题】使用定滑轮是否省力（或费力）？使用定滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
（1）实验——探究定滑轮的特点
【设计实验】
①实验器材：铁架台、定滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计。
②把定滑轮固定在铁架台上，钩码挂在细线的一端；弹簧测力计挂在细线的另一端，用力缓慢拉动弹簧测力计向下匀速运动。记录拉力的大小、钩码上升的距离、拉力移动的距离及拉力的方向。
【进行实验】
①用弹簧测力计直接测出 的重力（图甲）。
②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的 h物、拉力移动的 s绳及拉力的方向（图乙）。
甲 乙 丙
③如图丙所示，用弹簧测力计竖直拉升、斜着拉升，改变拉力的 ，观察拉力大小。
实验数据：
【分析论证】
①拉力与重力的大小关系：F G，即使用定滑轮不省 。
②拉力的方向： 改变（可以/不可以）。
③拉力（绳末端）移动距离S绳与钩码上升高度h物的关系： S绳 h物.
【实验结论】使用定滑轮不省 ，不省 ，可以改变力的 。
（2）定滑轮的实质—— 杠杆（等臂/不等臂）
【分析】如图甲所示，支点在轴心O处，拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；两个力臂l1、l2都等于 。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，因为l1＝l2，所以F1＝F2＝G（不计摩擦）.
当改变拉力方向时，力臂不变，还是等臂杠杆，所以拉力不变 F＝G。
绳子自由端移动的距离S和物体升高的高度h的关系：S绳 h物
甲 乙
（3）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
如图乙所示，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对 力，则：F G。
物体向上运动，用力的方向向下，所以，使用定滑轮能改变力的 .
【归纳结论】使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
【例题1】研究定滑轮的特点：
①在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_______和________。
②如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是 。
③旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮 的特点。
甲 乙
4.动滑轮
【问题】使用动滑轮是否省力（或费力）？使用动滑轮是否省距离（或需要移动更大的距离）？
（1）实验探究——动滑轮的特点
【设计实验】
①实验器材：铁架台、动滑轮、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计
②把绳子一端固定在铁架台上，另一端通过动滑轮挂在测力计的挂钩上；钩码挂在动滑轮的轴上，用力缓慢拉动弹簧测力计竖直向上匀速运动。
记录整个过程中用力大小、钩码升高的距离及拉力移动的距离。
【进行实验】①用弹簧测力计直接测出钩码的 ；
②使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h及拉力移动的距离s。
③改变钩码的个数，重复上述实验过程。
将测量结果填入表格。
注意：单独使用动滑轮时，拉力的方向为竖直向上即物体运动的方向与拉力的方向朝向一致。
实验数据：
【分析论证】
①拉力与重力的关系：F G，即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的重力及摩擦时，则拉力F=___G。
②拉力的方向： 改变（能/不能）。
③拉力（绳末端）移动距离S与钩码上升高度h的关系：S绳 2h物。
【归纳结论】使用动滑轮可以省 ， （能/不能）改变力的方向，且 距离（省/费）。
（2）动滑轮的实质
动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂 倍的杠杆。
如图1所示，动滑轮相当于一根杠杆，支点在绳和轮相切的O处；拉力F1是动力，重物的拉力是阻力F2；动力臂l1是轮 、阻力臂l2是轮 （直径/半径）。
根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2
因为l1＝2l2，所以 F1＝ F2＝ G （不计摩擦和动滑轮重）
绳子自由端移动的距离S绳和物体升高的高度h物的关系：S绳 2h物
图1 动滑轮的实质 图2 物体的受力分析
（3）用平衡力的知识研究动滑轮的特点
如图2所示，在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是 力，则2F＝G ，所以拉力 F= G
若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足 2F＝（G + G动）
所以拉力 F= .
【想想议议】这个故事中使用的是什么滑轮？为什么瘦子会被吊起来？
【分析】图中滑轮为 滑轮。
胖子对绳子的拉力 物体的重力，且胖子重力 物体重力，因此胖子可将物体通过定滑轮吊到二楼。而瘦子对绳子的拉力 物体的重力，且瘦子的重力 物体的重力，因此瘦子被吊到二楼（均选填“等于”、“大于”或“小于”）。
【例题2】一辆小汽车陷进了泥潭，司机按如图所示的甲、乙两种方式安装滑轮，均能将小汽车从泥潭中拉出，甲方式中滑轮的作用是__________；设两种方式将汽车拉出的最小力分别是F1、F2，则F1 ____ F2 （均选填“＞”、“＜”或“=”）。
5. 定滑轮和动滑轮的区别
探究二、滑轮组
【问题】我们知道：定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？
1. 滑轮组
把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。
2. 由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组的省力与费距离情况
【想想议议】由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合?这样的组合各有什么特点？
【分析】可以组成甲、乙所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：
①绳端的固定点不同：甲固定在 滑轮的轴上，乙固定在 滑轮的轴上。
②拉力的方向不同：甲通过动滑轮向 ，乙通过定滑轮向 。
甲 乙
【提问】用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，所用拉力F多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
（1）甲滑轮组的省力与费距离的情况：
【分析】动滑轮受四个力的作用而平衡，得出 =G物，因为同一根绳子上的力 ，F1=F2=F，所以得出F= G物。
甲图中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s=3h。.
【结论】拉力F= G物，拉力移动的距离s= h；使用该滑轮组省力费 。
甲 乙
（2）乙滑轮组的省力与费距离的情况
【分析】乙图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳子上的力相等，所以拉力的大小F= G物；图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩短h，所以拉力移动的距离为 h。
【结论】拉力F= G物/2，拉力移动的距离s=2h。使用该滑轮组 力 距离。
3. 由两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组的省力与费距离情况
【想想议议】用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，怎样绕绳子？有几种方法？绕线方法有什么不同？
丙 丁
【分析】如图所示，可以组成丙、丁所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：
①绳端的起点（固定点）不同，丙在 滑轮的钩上；丁在 滑轮的钩上。
②拉力的方向不同，丙中拉力的方向向 ，丁中拉力的方向向 。
（1）丙滑轮组的省力与费距离的情况（不计动滑轮重和摩擦）：
【分析】对丙动滑轮受力分析：F1+F2+ F3+ F4 =G，同一根绳子上的力相等：F1=F2= F3=F4 = F
结论：F= G物；拉力移动的距离s= h（4是动滑轮上绳子的段数）
丙 丁
（2）丁滑轮组的省力与费距离的情况（不计动滑轮重和摩擦）：
动滑轮受力分析：F1+F2+ F3+ F4 + F5=G，同一根绳子上的力相等：F1=F2= F3=F4 =F5= F
结论：F = G；拉力移动的距离 s= h（5是动滑轮上绳子的段数）
4. 总结：滑轮组的特点
①省力情况：若有n段绳子与动滑轮连接，则所用的力就是物重的n分之一。
即：F= G（不计绳重，动滑轮重和摩擦）。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：则F=_______ G；
②费距离情况：绳子自由端移动距离s是物体上升高度h的n倍，即s= h。
【例题3】楼下有一箱重力为300N的货物，要将它用滑轮组提到二楼（每层楼高为3m），若想最省力，应该如何绕线？计算出力的大小、人拉绳子的长度。 （不计绳重、摩擦及动滑轮自重）
【例题4】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（ ）
A B C D
探究三、轮轴和斜面
1. 轮轴
①轮轴的组成：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为 ，小的称为 。
轮轴 轮轴工作原理
②轮轴省力原理
【分析】轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。
如图所示，轮轴作为杠杆的支点在轴心0，轮半径R是 力臂，轴半径r是 力臂。根据杠杆的平衡条件：F1R = F2r得：F1R = Gr，因为R r，所以F1 G。
【结论】当动力作用在轮上时，轮轴是一个 力杠杆，但 距离（均选填“省”或“费”）。
③生活中的一些轮轴
2. 斜面
①斜面：是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。
②斜面省力原理
通过斜面将一个大箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬到车厢省力。
【分析】如图，把重为G的物体，沿着长为l，高为h的斜面，用大小为F的力推上去的过程中：
光滑的斜面
根据功的原理，如果不计斜面和物体的摩擦，则Gh=FL，所以F= .
【结论】斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的 。斜面是一种省 的机械。
③螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看做是绕在圆柱上的斜面，除了省力，还可以将旋转运动与沿轴向运动进行互相转化。
千斤顶
木螺丝
【归纳整理】
①特点：不省力，不费距离，可以改变力的方向。
②实质：是等臂杠杆。
定滑轮
轮轴和
斜面
①轮轴实质是一个可以连续转动的杠杆；当动力作用在轮
上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
②使用斜面可以省力：F=Gh/L
滑轮
①特点：既可省力，又可改变力的方向。
②力的大小：F=1nG物+G动
③距离的关系：s=nh（n为承担物重的绳子段数）
动滑轮
①特点：省力费距离，但不能改变力的方向。
②实质：动力臂是阻力臂2倍的杠杆。
滑轮组
【精讲点拨】
1. 使用滑轮组的特点：
（1）拉力 F 的大小与吊起动滑轮的绳子段数 n 有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一。即：
不计动滑轮重、绳重和摩擦：F＝ EQ \F(1,n) G。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：F＝ EQ \F(1,n)（G+G动）。
（2）绳子自由端移动距离 s 是物体上升高度 h 的 n 倍，即： s= nh.
（3）绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：v绳=nv物
2. 滑轮组的组装
（1）确定绳子的段数.
（2）滑轮组的绕绳方法：
当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；
当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
【课堂练习】
1．小刚站在地面上想要缓慢提升重物，在图1中画出一种可行的细绳绕系方案。
图1 图2
2. 在图2中用线代表绳子，将三个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起，且绕线符合图中要求。
3．用如图3所示的滑轮将重3 N的物体A匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 N
C. 绳子向上移动的距离为10 cm D. 绳子向上移动的距离为5 cm
图3 图4
4. 分别用图4中所示的装置甲和乙把同一重物吊到同一高度时（ ）
A．用装置甲吊起重物比用装置乙省力
B．用装置乙吊起重物比用装置甲省力
C．用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力相同
D．用装置乙吊起重物，动力移动的距离比用装置甲小
5. 如图5所示，用大小为500 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为 cm，动滑轮重力是 N。
图5 图6
6. 如图6所示，用20 N的拉力向上拉动绳子，使重为50N的物体5s内匀速升高5 m（不计绳重和摩擦）。则下列说法不正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为15 m B. 动滑轮重为10 N
C. 物体上升的速度为1 m/s D. 绳子自由端拉动的速度为6 m/s
7．物体的重力为G，用滑轮组把它提上来，在绕过滑轮组的绳子的一端所用的力是G/5，最少需要的定滑轮和动滑轮数分别为（ ）
A．两个定滑轮和两个动滑轮
B．一个定滑轮和两个动滑轮
C．一个定滑轮和一个动滑轮
D．两个定滑轮和一个动滑轮
8. 一名重为600 N的建筑工人想把建筑材料提升至楼顶。请你利用三个滑轮帮他组装一个滑轮组，使站在地面上的他每次能够提升尽可能多的建筑材料，已知每个滑轮的重均为20 N，绳子能够承受足够大的拉力。画出你设计的滑轮组，并求出他每次最多能够提起的建筑材料的重力。
9. 如图所示，在绳子自由端拉力F作用下重为20N的物体沿水平面以0.01 m/s的速度匀速行驶20s，受到的摩擦力为30N。拉力F= N，绳子自由端拉动的速度是 m/s。（忽略绳子和滑轮的重力及轮与轴、绳子与滑轮间的摩擦）
10. 工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）钢绳自由端移动的距离；
（3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？物重G/N
物体移动方向
物体移动距离h/m
拉力
F/N
拉力
方向
拉力移动
距离s/m
1
竖直
向上
0.5
1
竖直
向下
0.5
1
竖直
向上
0.4
1
斜向下
0.4
1
竖直
向上
0.6
1
竖直
向下
0.6
物重G/N
物体移动方向
物体移动
距离h/m
拉力F/N
拉力方向
拉力移动
距离s/m
2
竖直
向上
0.4
1.1
竖直向下
0.8
2
竖直
向上
0.3
1.2
竖直向下
0.6
1
竖直
向上
0.2
0.6
竖直向下
0.4
机械名称
定义
实质
特点
定滑轮
滑轮____
固定不动
杠杆
省力， 改
变力的方向
动滑轮
和重物
一起移动
动力臂是阻力臂
倍的杠杆
省力，_____
改变力的方向
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