第六章 · 第二节
滑轮
定滑轮 · 动滑轮 · 滑轮组 · F=G/n

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 理解定滑轮的特点和实质
  • 理解动滑轮的特点和实质
  • 掌握滑轮组的省力规律 F=G/n
  • 能判断滑轮组中绳子的段数并计算拉力
知识点一:定滑轮
📐 定滑轮的定义
轴固定不动的滑轮叫做定滑轮
使用定滑轮不省力(F=G),但可以改变力的方向
💡 定滑轮的实质
定滑轮相当于一个等臂杠杆(动力臂 = 阻力臂 = 滑轮半径)。
所以 F = G,不省力也不费力。
优点:改变力的方向,如旗杆顶部的滑轮。
知识点二:动滑轮
📐 动滑轮的定义
轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮
使用动滑轮省一半力(F = G/2),但不能改变力的方向
💡 动滑轮的实质
动滑轮相当于一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
所以 F = G/2,省一半力。
缺点:费距离(拉绳距离是物体上升距离的2倍),且不能改变力的方向。
知识点三:滑轮组
F = G / n
F:拉力   G:物体重力   n:承担物重的绳子段数
⚙️ 滑轮组的特点
将定滑轮和动滑轮组合起来使用,既省力能改变力的方向
拉力 F = G/n,其中 n 为承担物重的绳子段数。
判断n的方法:数直接连接在动滑轮(或物体)上的绳子段数。
💡 绳子段数与拉力关系
  • n=2(1个动滑轮):F = G/2,省一半力
  • n=3(1动1定特殊绕法):F = G/3
  • n=4(2个动滑轮):F = G/4,省四分之三力

🎬 动画讲解

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🧪 互动实验:滑轮组省力效果

💡 拖动滑块改变物体重力 G 和动滑轮个数,观察拉力 F 的变化
⚙️ 实验参数
物体重力 G 60 N
绳子段数 n 2
拉力 F = G/n 30 N
省力比例 50%
📋 实验结论
滑轮组拉力 F = G/n,n为承担物重的绳子段数。n越大,越省力,但需要拉更长的绳子。

📝 例题精讲

💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
例题 1 定滑轮与动滑轮
用定滑轮提升重 100N 的物体,需要多大的拉力?如果改用动滑轮提升同样的物体,需要多大的拉力?(不计滑轮重和摩擦)
🔍 解题过程
1 定滑轮:定滑轮不省力,相当于等臂杠杆。
F = G = 100 N
2 动滑轮:动滑轮省一半力,相当于动力臂2倍阻力臂的杠杆。
F = G/2 = 100N/2 = 50 N
3 对比:定滑轮不省力但改变方向;动滑轮省一半力但不改变方向。
✅ 定滑轮需100N,动滑轮需50N
例题 2 滑轮组拉力计算
用滑轮组提升重 480N 的物体,滑轮组有3段绳子承担物重。求需要的拉力是多少?(不计滑轮重和摩擦)
🔍 解题过程
1 已知:G = 480N,n = 3(绳子段数)
2 代入公式:F = G/n = 480N/3 = 160 N
3 注意:如果考虑动滑轮自重 G动,则 F = (G + G动)/n。本题不计动滑轮重,所以 F = G/n。
✅ 拉力为 160N
例题 3 判断绳子段数
一个滑轮组有2个动滑轮和2个定滑轮,绳子从动滑轮开始绕。这个滑轮组有几段绳子承担物重?如果物体重 600N,需要多大的拉力?(不计滑轮重和摩擦)
🔍 解题过程
1 判断n:2个动滑轮,绳子从动滑轮开始绕,每个动滑轮有2段绳子承担物重。
n = 2 × 2 = 4 段
2 计算拉力:F = G/n = 600N/4 = 150 N
3 验证:4段绳子每段承担 600N/4 = 150N,合理。绳子从动滑轮起绕时n为偶数,从定滑轮起绕时n为奇数。
✅ n=4段,拉力为150N

🚀 拓展提升

🔬 滑轮的杠杆分析

  • 定滑轮 = 等臂杠杆:支点在轴心,动力臂和阻力臂都等于滑轮半径,所以 F=G
  • 动滑轮 = 省力杠杆:支点在滑轮边缘与绳的接触点,动力臂为滑轮直径(2r),阻力臂为半径(r),所以 F=G/2

💡 绳子段数的判断技巧

  • 方法:数直接连接在动滑轮上(或直接拉动动滑轮)的绳子段数
  • 口诀:"动偶定奇"——绳子从动滑轮开始绕,n为偶数;从定滑轮开始绕,n为奇数
  • 注意:绳子最后拉出的方向也影响n值,要仔细看图

🏠 生活中的滑轮

  • 旗杆顶部:定滑轮——改变力的方向,向下拉绳让旗子上升
  • 起重机吊臂:滑轮组——既省力又能改变方向
  • 窗帘拉绳:定滑轮——方便拉动
  • 电梯:滑轮组——提升重物省力

✏️ 练习巩固

💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
第 1 题 ★☆☆ 基础
使用定滑轮的好处是?
A省力
B改变力的方向
C既省力又改变方向
D省距离
第 2 题 ★☆☆ 基础
使用动滑轮提升物体(不计摩擦和滑轮重),拉力等于物重的?
A等于物重(F=G)
B一半(F=G/2)
C三分之一(F=G/3)
D两倍(F=2G)
第 3 题 ★★☆ 巩固
滑轮组有4段绳子承担物重,物体重 200N(不计滑轮重和摩擦),拉力 F = ______ N。
第 4 题 ★★☆ 巩固
关于动滑轮,下列说法正确的是?
A可以改变力的方向
B相当于等臂杠杆
C相当于动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
D既省力又省距离
第 5 题 ★★★ 拓展
用滑轮组提升物体,已知物体和动滑轮总重为 240N,拉力为 60N,则承担物重的绳子段数 n = ______。
第 6 题★★☆ 巩固
关于滑轮组,下列说法正确的是?
A滑轮组只能省力,不能改变力的方向
B滑轮组只能改变力的方向,不能省力
C滑轮组既能省力又能改变力的方向
D滑轮组既不省力也不改变方向

🧠 知识点问答

老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
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课程完成!

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📌 本节核心要点回顾:
① 定滑轮:不省力(F=G),改变方向,相当于等臂杠杆
② 动滑轮:省一半力(F=G/2),不改变方向,相当于动力臂2倍阻力臂
③ 滑轮组:F=G/n,n为承担物重的绳子段数
④ 判断n:数连接在动滑轮上的绳子段数