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初二物理滑轮专题知识总结及练习

滑轮是我们生活中常见的简单机械，也是物理学中研究力与机械效率的重要载体。掌握滑轮的相关知识，不仅能帮助我们理解机械的工作原理，更能提升解决实际问题的能力。下面，我们将系统梳理滑轮的知识点，并通过练习加以巩固。

一、滑轮的基本概念与分类

1.什么是滑轮？

滑轮是一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮。通常，我们将绳子、链条等柔性物体绕过滑轮的槽来使用。

2.滑轮的分类

根据使用时滑轮的轴是否移动，我们将滑轮分为两类：

*定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮。例如，旗杆顶部的滑轮。

*动滑轮：使用时，轴随物体一起移动的滑轮。例如，起重机吊臂上有时会用到动滑轮。

二、定滑轮的特点及应用

1.定滑轮的实质

定滑轮实质上是一个等臂杠杆。其支点在滑轮的轴心上，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。

2.定滑轮的特点

*不省力：使用定滑轮提升重物时，施加的拉力（动力）F等于重物的重力G（不计摩擦和绳重时）。即F=G。

*不省距离：绳子自由端移动的距离s等于重物上升的高度h。即s=h。

*能改变力的方向：这是定滑轮的主要优点。我们可以通过向下拉绳子，使重物向上运动，这在很多情况下非常方便。

3.定滑轮的应用

除了旗杆，在日常生活中，如窗帘的拉动装置、某些升降晾衣架的顶部滑轮等，都利用了定滑轮改变力的方向这一特性。

三、动滑轮的特点及应用

1.动滑轮的实质

动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。其支点在滑轮边缘与绳子接触的那一点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。

2.动滑轮的特点（理想情况下，即不计动滑轮自重、绳重和摩擦）

*能省力：使用动滑轮提升重物时，施加的拉力（动力）F等于重物重力G的一半。即F=G/2。

*费距离：绳子自由端移动的距离s等于重物上升高度h的二倍。即s=2h。

*不能改变力的方向：使用动滑轮时，拉力的方向与重物移动的方向通常是一致的，或者说，它不像定滑轮那样能明显改变用力方向。

3.动滑轮的实际情况

在实际使用中，动滑轮本身有重量（记为G动），绳子和滑轮之间也存在摩擦。因此，实际所需的拉力要比理想情况下大，即F(G+G动)/2（摩擦通常较小，若题目不特别说明，有时可忽略，但动滑轮自重往往需要考虑）。

4.动滑轮的应用

单独使用动滑轮的情况相对较少，因为它虽然省力，但不方便固定和施力。它更多地是与定滑轮组合，构成滑轮组使用。

四、滑轮组

1.滑轮组的定义

将定滑轮和动滑轮组合在一起使用，就构成了滑轮组。

2.滑轮组的特点

滑轮组既能省力，又能改变力的方向（根据绕线方式不同，有些滑轮组可能主要用于省力，方向改变不明显）。

3.滑轮组省力情况的判断

使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的拉力就是总重力的几分之一。

*关键：确定承担物重（包括动滑轮重，若考虑的话）的绳子段数n。

*方法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数一下与动滑轮相连的绳子段数，即为n。

*表达式（理想情况，不计绳重和摩擦）：F=(G物+G动)/n

若不考虑动滑轮自重，则F=G物/n。

*绳子自由端移动距离s与物体上升高度h的关系：s=nh。

4.滑轮组的绕线方法

*“奇动偶定”原则：当绳子的段数n为奇数时，绳子的起始端应系在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的起始端应系在定滑轮的挂钩上。

*绕线方向：从起始端开始，依次绕过各个滑轮，注意绳子不能交叉，且要画绕过滑轮槽的轮廓。

5.滑轮组的应用

滑轮组在生活和生产中应用非常广泛，如起重机、塔吊、电梯、某些大型机械的传动系统，以及我们常见的晾衣架（部分是简单的滑轮组）等，都利用了滑轮组能省力或同时改变力方向的特点。

五、使用滑轮时的机械效率

1.有用功、额外功与总功

*有用功(W有)：为了达到目的而必须做的功。对于提升重物，W有=G物h。

*额外功(W额)：并非我们需要但又不得不做的功。使用滑轮时，额外功主要来源于克服动滑轮自重做功（W额=G动h）和克服绳子与滑轮间的摩擦做功。

*总功(W总)：动力所做的功。W总=Fs。

*关系：W总=W有+W额。

2.机械效率(η)

*定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。

*公式：η=W有/W总×100%

*特点：机械效率总是小于1的，因为额外功总是存在的。

*提高滑轮组机械效率的方法：

*减小动滑轮自重（如使用轻质材料的动滑轮）。

*减小摩擦（如加润滑油）。

*在允许范围内，增加被提升物