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初二滑轮组知识点总结

一、滑轮的基本类型及特点

（一）定滑轮

1.定义：轴固定不动的滑轮称为定滑轮。在日常生活中，像旗杆顶部用于升旗的装置就是典型的定滑轮。当我们升旗时，绳子在滑轮槽内移动，而滑轮的轴始终固定在旗杆顶端位置不发生改变。

2.实质：从杠杆原理角度分析，定滑轮实质是一个等臂杠杆。其支点就在滑轮的轴心，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。例如，用定滑轮提升重物时，拉力作用在绳子一端，重物的重力作用在绳子另一端，此时动力臂与阻力臂长度相等。

3.特点：

-力的大小：使用定滑轮不能省力，若不计轮轴间的摩擦，拉力F等于物体的重力G，即F=G。比如，要提升一个重力为10N的物体，通过定滑轮施加的拉力也为10N。

-力的方向：能改变动力的方向。例如，通过定滑轮可以将向下拉绳子的力转变为向上提升物体的力，方便我们在不同位置对物体进行操作。在建筑工地，工人通过定滑轮可以站在地面将建筑材料从低处提升到高处。

-距离关系：绳子自由端移动的距离s（或速度v）与重物移动的距离h（或速度u）相等，即s=h，v=u。当物体上升1m时，绳子自由端也会移动1m。

（二）动滑轮

1.定义：轴随物体一起移动的滑轮叫动滑轮。例如，在一些简易的吊运装置中，与重物连接并一起上升或下降的滑轮就是动滑轮。

2.实质：动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆。以动滑轮的轴心为支点，重物对动滑轮的拉力为阻力，作用在绳子自由端的拉力为动力。此时，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，动力臂为阻力臂的2倍。

3.特点：

-力的大小：不计轴间摩擦和动滑轮重力时，拉力F等于物体重力G的一半，即F=$\frac{1}{2}$G。若考虑动滑轮重力$G_{动}$，则拉力F=$\frac{1}{2}$($G$+$G_{动}$)。比如，用动滑轮提升一个重力为20N的物体，动滑轮重力为2N，那么拉力F=$\frac{1}{2}$(20N+2N)=11N。

-力的方向：不能改变动力的方向。在使用动滑轮提升物体过程中，拉力方向始终与物体移动方向相同。

-距离关系：绳子自由端移动的距离s（或速度v）是重物移动距离h（或速度u）的2倍，即s=2h，v=2u。当物体上升2m时，绳子自由端需要拉动4m。

二、滑轮组

（一）定义

由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的装置称为滑轮组。它集合了定滑轮能改变力的方向和动滑轮能省力的优点。在大型起重机上，复杂的滑轮组结构可以帮助轻松提升数吨重的货物。

（二）特点

1.省力：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。若不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力，拉力F=$\frac{1}{n}$G，其中n为承担物重绳子的段数，G为物体重力。例如，一个滑轮组由3段绳子承担物重，物体重力为60N，那么拉力F=$\frac{1}{3}$×60N=20N。若考虑动滑轮重力$G_{动}$，则拉力F=$\frac{1}{n}$($G$+$G_{动}$)。

2.改变力的方向：通过合理设计滑轮组中定滑轮和动滑轮的组合方式，可以改变力的方向，以满足不同场景的操作需求。比如，通过滑轮组可以将水平方向的拉力转变为竖直向上提升物体的力。

3.距离关系：动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是s=nh。当重物上升3m，若n=4，则绳子自由端移动的距离s=4×3m=12m。绳子自由端移动的速度v与重物移动速度u的关系为v=nu。

（三）滑轮组的组装

1.确定绳子段数n：根据所需提起的物体重力G以及可施加的拉力F，利用公式n=$\frac{G}{F}$（理想情况，不计摩擦和动滑轮重力）或n=$\frac{G+G_{动}}{F}$（考虑动滑轮重力）来计算承担物重的绳子段数n。例如，已知物体重力为80N，动滑轮重力为20N，可施加的最大拉力为25N，则n=$\frac{80N+20N}{25N}$=4。

2.确定动滑轮个数：一般情况下，动滑轮个数m与绳子段数n的关系为：当n为偶数时，m=$\frac{n}{2}$；当n为奇数时，m=$\frac{n-1}{2}$。如上述例子中n=4，则动滑轮个数m=$\frac{4}{2}$=2个。

3.确定定滑轮个数：定滑轮个数的确定原则是一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，若不要求改变力的作用方向，可减少一个定滑轮；若要求改变力的作用方向，则需增加一个定滑轮。比如，n=4且要求改变力的方向，动滑轮有2个，那么定滑轮个数也为2个；若不要求改变力的方向，定滑轮个数则为1