【本讲教育信息】
一. 教学内容：
滑轮及其应用
二、考点点拨：
1. 知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。知道定滑轮和动滑轮以及滑轮组的特点。
2. 能识别生活和生产中常见的滑轮。
3. 会利用杠杆的平衡条件分析定滑轮和动滑轮的分类。
4. 会根据要求使用和组装滑轮组。会缠绕绳子 （重点）
5、会判断滑轮组中绳子的股数
三、跨越障碍：
1、滑轮
滑轮在生活和生产中应用比较广泛。滑轮是个周边有槽，能绕轴转动的小轮。
2 定滑轮
使用滑轮时，滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。例如：升国旗时，在旗杆的顶端就有一个定滑轮，如下图所示。
此时我们会发现借助定滑轮的作用我们可以对绳子施加向下的作用力，而国旗就可以升上去。但是如果不借助定滑轮，我们要对国旗施加向上的作用，那么此时人就应该首先爬上旗杆的顶部然后再拉绳子（可笑吧！）
所以从例子中我们可以发现，借助定滑轮我们可将本来应向上施加的作用力改为向下施加的作用力。所以定滑轮的特点：定滑轮可以改变用力方向。
而用定滑轮拉动国旗上升时，我们会发现定滑轮绕着固定点的转动轴转动，所以此时的定滑轮就是杠杆。那么定滑轮属于哪一类杠杆呢？
如下图所示，我们先用弹簧测力计测出两个钩码的重力，然后再通过定滑轮拉住这两个钩码，观察两次弹簧测力计的示数，我们发现它们的示数是相等的。这也就是说使用定滑轮并不省力，而且物体上升的高（速）度等于拉力下降的高（速）度。这就有点像我们前面所讲过的等臂杠杆。因为定滑轮的实质就是等臂杠杆，或者说是等臂杠杆的变形。如果我们把重物的重力看作是阻力的话，那拉力就是动力，当然滑轮的轴就是支点了。那阻力臂就等于轮子的半径，而动力臂也是轮子的半径。所以无论动力的方向如何，它都是一个等臂杠杆，所以说各个方向的拉力是一样大的。如果拉着物体做匀速直线运动的话，由于轮与轴之间存在着摩擦力，所以实际的拉力要比物重要稍大一些。但比起定滑轮的优点（改变动力的方向），这一缺点也是可以让人接受的。
此时l1=l2所以为等臂杠杆
例1、学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。对这个滑轮的说法，正确的是（ ）
A. 这是一个动滑轮，可省力
B. 这是一个定滑轮，可省力
C. 这是一个动滑轮，可改变力的方向
D. 这是一个定滑轮，可改变力的方向
点拨：旗杆上放置了定滑轮，而定滑轮的特点是不可以省力，但是可以改变用力方向
答案：D
例2、某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。
比较（a）、（b）两图可知：
；
比较（b）、（c）、（d）三图可知：
：
点拨：注意定滑轮只可以改变用力方向而不省力，所以本题中弹簧测力计的示数不会变化。并且力的大小与用力的方向也没有关系。
答案：（1）定滑轮不省力
（2）拉力和力的方向无关。
3. 动滑轮
首先观察一下甲乙两图，我们会发现在甲图中定滑轮不会随着物体的上升而上升；但是在乙图中我们会发现此滑轮会随着物体的运动而运动。所以乙图中的滑轮叫做动滑轮。从甲图中可以看出，利用定滑轮可以改变用力的方向，但是不省力。而乙图中不使用动滑轮，只用手的话，我们要向上用力，而使用了动滑轮之后，我们仍然要向上用力，也就是说使用动滑轮并没有改变动力的方向，但是为什么还要使用它呢？
如下图，我们在动滑轮的下端勾住一个重力为10N的重物，用弹簧测力计勾住绳子，拉动弹簧测力计使物体匀速上升，观察到弹簧测力计的示数为5N，所以从中我们可以发现动滑轮省力，并且省了一半力。如果物体上升
动滑轮的支点在固定绳与轮的接触处，重物对轮的力是阻力，绳子自由端的拉力为动力，这样动力臂就是轮子的直径，而阻力臂就是轮子的半径，显然动力臂是阻力臂的二倍，当然动力就是阻力的二分之一。
即 
，如果考虑动滑轮的重力那么此时拉力
所以我们可以发现定滑轮不省力可以改变用力方向。动滑轮可以省力但是不能改变用力方向。那么有没有一种机械既可以改变用力方向又可以省力呢？
例3、一辆汽车不小心陷入了泥潭中，司机按如图所示的甲乙两种方式可将汽车从泥潭中拉出，其中省力的是＿＿图。
点拨：从图中我们可以发现两种情况下分别使用了滑轮，但是我们会发现甲图中用作定滑轮，而乙图用作动滑轮。所以乙省力。
4. 滑轮组
滑轮组：将定滑轮和动滑轮组合而成的装置
由上图我们可以发现同样的装置用力的方向可以发生变化。并且发现此时左图中拉力F=G/2，物体上升的高度为h时，绳子运动的距离为S=2h. 而右图中拉力F=G/3 ，并且绳子运动的距离为S=3h
这实际上说明了拉力F，绳子运动的距离与绳子股数的关系。
股数：承载物体重力的绳子的数量。
股数的判定方法：
在定滑轮和动滑轮之间画上一条线段，将定滑轮和动滑轮区分开，此时与动滑轮接触的线段的条数则为绳子的股数。
此时甲的股数为n=3 ，乙的股数为n=5
则此时拉力F=
，S=nh
如果考虑动滑轮的重力，则F=
例4. 如图所示，若拉力F＝900牛顿，物体A重1500牛顿，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。当绳子自由端移动
点拨：这是一类常见的滑轮组问题。不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，但是物体A与地面间是有摩擦力的。分析可知：有3段绳子分担了对A向左的拉力，即
，因为物体A沿水平方向匀速前进，根据二力的平衡条件可知：水平方向上物体A受的拉力与摩擦力大小相等，题中物体A的重力是干扰条件，所以f＝F拉。由此可知：f＝
所以
解答：本题答案应为：2700，1
说明：A物体处于匀速运动状态，它水平方向所受的拉力和摩擦力互为平衡力。
动滑轮通过绳子拉物体A，物体A也通过绳子拉动滑轮，这一对力为作用力与反作用力。
在讨论两个以上物体的连接时，要注意区分平衡力与作用力、反作用力，前者的受力物体一定是同一物体，作用力与反作用力的受力物体是彼此发生相互作用的两个物体。
至于动滑轮，可以省力，但费距离，拉力是重物的几分之一，拉力作用点移动的距离就是物体移动距离的几倍。
例5、根据图中的省力要求，画出滑轮组的绕法。(不计摩擦和滑轮重)
点拨：分别注意两图中绳子的股数，确定绳子的起始端应该在动滑轮还是定滑轮上，然后绕线就可以了。
【模拟试题】（答题时间：70分钟）
一、填空题（每空3分，共42分）
1、定滑轮实质是_____杠杆，使用定滑轮可以改变________，但它不能_______。
2、动滑轮实质是______________的杠杆，使用动滑轮可以_______力，但_______改变力的方向。
3、如图所示的甲、乙两个装置中各使用了一个滑轮。其中甲图中的滑轮是_____滑轮，乙图中的滑轮是_____滑轮。
4、用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重物时，人对绳子的拉力是70 N，则可匀速提起_____N或_____N的重物。
5、如图所示，有四个滑轮组，若分别用来把60 N的重物提起。在动滑轮、绳重和摩擦不计的情况下，则F1=_____N，F2=_____N，F3=_____N，F4=_____N。
二、选择题（每题5分，共35分）
6、如图所示的滑轮匀速提升重物，那么
A、F1方向的拉力最小
B、F2方向的拉力最小
C、F3方向的拉力最小
D、三个方向的拉力都一样大
7、如图所示的装置中，甲物重5 N，乙物重3
N。甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重。则甲受到的合力和弹簧测力计的示数分别是
A、0 N，3 N B、0 N，5
N
C、2 N，5 N D、2 N，3
N
8、如图所示，动滑轮重2 N，弹簧秤的示数为10N，则拉力F和物体的重各为
A、20N，18N B、10N，18N
C、18N，10N D、20N，20N
9、在不计机械自重和摩擦的情况下，用10N的拉力不能提起重20N物体的简单机械是
A、一个动滑轮 B、一个定滑轮
C、杠杆 D、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
10、如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3，则它们的大小关系正确的是
A、F3＜F1＜F2 B、F1＜F2＜F
C、F2＜F1＜F3 D、F3＜F2＜F1
11、使用滑轮组可以达到的目的是
A、省力而且一定能改变力的方向
B、省力但不可能改变力的方向
C、省力而且能省距离
D、能省力而且也可以改变力的方向
12、一位同学双手的最大拉力为500牛，现在他用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，最多能提起的物重为
A、500牛 B、1000牛 C、1500牛
D、250牛
三、作图题：（每题7分，共14分）
13、如图有一动滑轮提升重物，要求在图中标明支点O，画出F1
、F2的力臂L1、L2。
14. 如图所示，每个滑轮（不分大小）重为5N，要提升的重物重为120N，用来串绕滑轮组的绳子能承受的最大拉力是30N。画出能安全提升重物的滑轮组的绕法。
四、计算题（9分）
15、电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是盛夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此，工程师设计了如图甲所示的恒拉力系统，其简化原理图如图乙所示。实际测量得到每个水泥块的体积为1. 5×10-2m3，共悬挂20个水泥块。已知水泥块的密度为2.6×103kg/m3，g取10N/kg。
（1）请指出图中的动滑轮、定滑轮；
（2）每个水泥块的重力是多少？
（3）滑轮组对高压线的拉力是多大？
甲 乙
【试题答案】
一、填空题
1、等臂；施力的方向；省力
2、动力臂为阻力臂的2倍；省；不可以
3、动 定
4、140；210
5、15；12；20；15
二、选择题
6、D
7、A
8、B
9、B
10、C
11、D
12、C
三、作图题（略）
四、（1）ＡＢ为定滑轮，Ｃ为动滑轮。（2）390N。（3）130N。