滑轮轮轴和斜面
初中物理竞赛教程(基础篇)第11讲 滑轮 轮轴 斜面
第11讲滑轮轮轴斜面11.1 学习提要11.1.1 滑轮滑轮是一种常见的简单机械。
滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的小轮，如图11-1所示。
由于使用方法的不同，可以把滑轮分为定滑轮和动滑轮两类。
1. 定滑轮工作时轴保持固定不动的滑轮称为定滑轮。
定滑轮的实质是一个等臂杠杆，所以正确使用它既不省力，也不省距离，但可以改变用力方向。
2. 动滑轮工作时轴随物体一起移动的滑轮称为动滑轮。
动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，所以在不计算滑轮所受重力及轮与绳的耗损摩擦的情况下，也就是理想情况下，使用动滑轮可以省一半的力，但要多移动一倍的距离，同时使用动滑轮不能改变用力的方向。
定滑轮与动滑轮的示意图以及它们与杠杆的等效图如图11-2所示。
3. 滑轮组定滑轮和动滑轮的组合叫滑轮组。
使用滑轮组，既能省力，又能改变用力的方向，但要多移动距离。
如图11-3（a）所示，在理想状态下，只用动滑轮时，拉力F A为重力G A的一半，省了一半的力，但没有改变用力的方向。
如图11-3（b）所示，在理想状态下，拉力F B仍为物体重力G A的一半，省了一半的力，但力的方向改变了！在这一实例中，动滑轮起到省力的作用，而定滑轮起到可以改变力的方向的作用，把图11-3（b）加以规范美观，就成为最常见、也是最简单的滑轮组，如图11-3（c）所示。
在由一根绳子绕制的滑轮组中，重物和全部动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的几分之一。
动力作用点移动的距离就是物体移动距离的几倍。
即F=1/nG总，其中n为经过动滑轮的绳子股数，如果物体上升h，则动力作用点移动的距离为s=nh.4. 滑轮应用的实例滑轮或滑轮组在实际生产和生活中有着广泛的应用。
如升旗时向下用力，红旗却向上冉冉升起；向下拉动窗帘的引线，可以使窗帘闭合或打开等，这些都是利用定滑轮改变力的方向来实现的。
根据使用滑轮组可以省力和改变用力的方向这一特点，人们设计了一些“用小力换大力”的工作方案，如吊车上的滑轮组、工厂或建筑工地上常用的举吊重物的装置等，都是滑轮组的具体应用。
滑轮组、轮轴和斜面
滑轮组、轮轴和斜面学习目标1.知道滑轮组的特点，并能识别生活中的滑轮组。
2.能根据要求组装简单的滑轮组。
3.能识别生活中轮轴，并用杠杆平衡条件分析轮轴。
4.能识别生活中的斜面，知道使用斜面的原因。
知识梳理1.滑轮组定滑轮和动滑轮的组合叫做滑轮组．使用滑轮组可以省力，可以省距离，可以改变施力的方向，但不可以同时既省力、又省距离．滑轮组的省力情况，通常采用隔离法和整体法结合起来分析．即先将动滑轮和重物从整个系统中隔离出来作为一个整体，再全面分析该整体的受力情况，然后据力的平衡条件即可得出动力和阻力大小之间的关系．2．轮轴由轮和轴组成、能绕共同轴线旋转的简单机械，叫做轮轴．轮轴实质是可以连续旋转的杠杆．i．当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，使用轮轴省力，但要多移动距离．常见的有：辘轳、手摇卷扬机、汽车驾驶盘、自行车的龙头、拧螺丝的板手、拧螺丝钉的螺丝刀、自行车上的龙头和前叉、脚踏板和大齿轮组成的轮轴等．ii．当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，使用轮轴费力，但可少移动距离．如自行车上的飞轮和后轮组成的轮轴等．在现代工农业生产中，很多机械和机器是由多种简单机械组合起来的，如差动滑轮就是由轮轴和动滑轮组合起来的，起重机就是由杠杆和滑轮组组合起来的．3.斜面：同水平面成一向上倾斜角度的平面。
斜面推力公式：FL=Gh,其中F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。
根据FL=Gh 知斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。
典例分析1. 如图13—12—1所示，用甲、乙两滑轮匀速向上提升重物，物重都是900 N，一个动滑轮重90N，不考虑摩擦拉力则，拉力F1为________N；F2为________N。
若将重物提高1 m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距离为________ m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为________ m。
思考：除了运用书上的规律来计算外，还有其它的方法计算吗？图13—12—1 图13—12—2甲乙2.如图13—12—2所示，重为200牛顿的物体沿水平匀速前进，不计滑轮的摩擦和质量，物体A受到摩擦力为重力的十分之一，则拉力的大小为__________N。
滑轮组轮轴和斜面
应用场景与优势
应用场景
滑轮组轮轴广泛应用于各种机械设备中，如起重机、输送机 、纺织机等，用于传递运动和动力，实现多种运动形式的变 换。
优势
滑轮组轮轴具有高效、节能、维护方便等优点，能够实现远 距离的动力传递，同时可以通过改变滑轮数量和钢丝绳的走 向实现多种运动形式的传递，满足不同机械设备的需求。
02
精度要求
对于一些高精度要求的应 用，需要提高制造精度， 以确保系统的稳定性和高 效性。
设计实例与展示
要点一
实例1
一种用于起重机的滑轮组，通过斜面的设计实现了高效 、稳定的力传递。
要点二
实例2
一种用于机械手臂的滑轮组，通过优化结构设计，提高 了系统的耐用性和稳定性。
05
滑轮组轮轴和斜面的制造 工艺
斜面的应用场景与优势
应用场景
滑轮组斜面广泛应用于各种需要传递动力和运动的场 合，如起重机、输送机、挖掘机等机械设备。
优势
滑轮组斜面具有高效省力、操作稳定、能够完成各种 复杂运动等优点，能够提高生产效率、降低劳动强度 。
04
滑轮组斜面设计
设计原则与目标
01
02
03
高效性
斜面的设计主要是为了实 现力的有效传递和减少力 的损失，因此高效性是设 计的首要目标。
材料选择与处理
选材
根据产品需求，选择合适的钢材或其他材 料。
打孔
根据设计要求，对材料进行打孔处理。
切割
将材料切割至合适的大小和形状。
热处理
为了提高材料的机械性能，进行热处理工 艺。
制造流程与步骤
粗加工
去除材料大部分的余量，为后续加 工做准备。
精加工
按照设计要求，对轮轴和斜面进行 精细加工。
滑轮与斜面全解
、图中要求F甲＝G/3，F乙＝G/4，请画出滑轮组的绕线（不计动滑轮重）。
二、滑轮的特点
、如图16所示，在动滑轮的挂钩上施加一个竖直向下的拉力．拉力F大小只是G的一半 B
三、滑轮的综合应用
图1
21所示，物重G＝30N，绳的一端拴在地面，拉力F
）若滑轮重不计，滑轮向移动= N
＝ N
的作用下，拉着重
如图所示，花岗岩石块甲、乙体积之比为13׃2，将它们分别挂在轻质硬棒AB的两端，当把铁块甲浸没在水中时，硬棒恰能水平位置平衡。
然后将甲石块从水中取出，拭干后浸没在液体丙中，调节
这种起重机主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送。
）由杠杆的平衡条件可知，塔式起重机的起重量随起吊幅度而变化，起
）某塔式起重机是通过电动机带动如图乙所示滑轮组竖直起吊物料的。
物料匀速上升
①原理：
西湖一摸)）斜面上有一个重为100 N 沿斜面匀速向上滑动了1.5 m，此重物B
F
0.5m
，长为30cm．此后
，如果沿斜面
．通过实验：②帮小红评估一下，实验结果与分析不一致，是实验误差还是分析错误，还是别的什么原因？最好能提出改。
轮轴和斜面
斜面也是一种简单机械
F G
斜面是省力杠杆，省力但费了距离。
甲
将玩具车升高 20 公分，甲最费力， 丙最省力，由此可知斜面长越省力。
乙 丙
20公分
20公分
20公分
盘山公路也应用了斜面原理
螺丝钉也应用了斜面原理
1、你会测斜面的机械效率么？根据什么公式或原理？
W有 W总
=
Gh Fs
2、你知道斜面的机械效率与什么因素有关么？ 都有什么关系？
2、井上的辘轳：从右边看过去，可画成下图:
F2 O
l1 = R
l2 = r
F1
动力臂大于阻力臂， 是个省力杠杆。
3. 水龙头（从上边看下去，也可画成下图:）
F2 O l1 = R
l2 = r F1
动力臂大于阻力臂 是个省力杠杆。
4. 其他轮轴
螺丝刀 船舵
门 的 把 手
单车的踏板
轮轴的两个主要功能： 一，改变用力大小 二，改变物体的运动速度
科学世界
轮轴和斜面 杠杆、滑轮都是简单机械，它 们还可以变形为轮轴和斜面。
1、汽车的方向盘（从上边看下去，也可画成下图）
F2 O l1 = R
l2 = r F1
动力臂大于阻力臂 是个省力杠杆。
由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称轮.小的 称轴，根据杠杆 平衡条件作用在轮上的力F与作用在轴上的力G的关系为————
★斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关：
斜面越倾斜、斜面越光滑斜面机械效率越高。
天津市八年级物理下册第十二章第2节滑轮(第2课时滑轮组、轮轴和斜面)教案新人教版
第2课时滑轮组、轮轴和斜面知识与技能1．通过图片介绍，让学生知道滑轮组的概念，使学生初步掌握滑轮组的特点。
2．知道使用滑轮组时拉力与物重的关系；会组装简单的滑轮组。
3．了解其他简单机械的一些应用。
过程与方法1．经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法。
2．经历探究轮轴和斜面工作特点的过程，进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法。
情感、态度与价值观1．具有利用简单机械改善劳动条件的愿望。
2．通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用。
教学重、难点知道使用滑轮组时拉力与物重的关系。
教具准备弹簧测力计、动滑轮、定滑轮、钩码、多媒体课件等。
一、情景引入多媒体展示：小孩吊起牛犊动画，引导学生思考，为什么一个小孩能自己把牛犊吊起来？这其中用到了什么原理呢？学完今天的课程我们就会知道。
二、新课教学探究点一：滑轮组教师：我们先来回顾上节课的知识，请同学回答动滑轮、定滑轮的特点。
学生回顾、思考、作答。
教师总结定滑轮和动滑轮的工作特点，自然地引出滑轮组：使用动滑轮可以省力，定滑轮能改变力的方向，如果我们既想省力，又要改变力的方向，大家想想有什么好办法？让学生们动手实验。
实验的目的有两个：一是让学生练习组装简单的滑轮组；二是探究滑轮组在工作时的省力情况。
1．提出问题用一个动滑轮和一个定滑轮组合起来提升重物，你能设计出多少种方法？每种方法分别能省多少力？2．设计实验与进行实验教师引导：向学生简单介绍一下绳子的固定端与自由端的概念，提醒他们绳子的绕法是设计实验的关键。
让学生充分发挥想象力，大胆、科学地设计。
然后让学生交流设计的方案，并给予鼓励。
让学生按照设计的方案进行操作，准确记录实验数据并填在课本表格中，引导学生观察吊起动滑轮的绳子的股数。
再次提醒学生注意操作安全，加强合作。
3．分析论证与实验结论分析表格中的数据和吊起动滑轮的绳子的股数，可以得出结论：使用滑轮组吊重物时，若动滑轮的重力和摩擦不计，动滑轮被几股绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一，即F ＝1nG 。
八年级物理下册第十二章简单机械12.2滑轮第2课时轮轴和斜面教案
12．2。
2 轮轴和斜面【学习目标】1．轮轴的实质。
2．斜面的特点。
重点难点：斜面和轮轴的实质分析。
学习内容：轮轴和斜面学习指导：阅读课本P83科学世界内容，注意观察插图,基本概念、定义用红笔做上记号.【自学检测】轮轴是由共同转轴的大轮和和小轮组成的,通常把大轮叫轮，小轮叫轴,常见的轮轴有门把手、方向盘、扳手拧螺丝。
【合作探究】教师巡视指导一、轮轴的几种情况。
1．（观察右图)轮轴的实质：轮轴相当于一根可连续转动的杠杆。
轮轴的中心相当于杠杆的支点，轮半径R和轴半径r相当于杠杆的动力臂和阻力臂。
分析：轮轴静止或匀速转动时,由杠杆的平衡条件可得结论：轮半径R是轴半径r的几倍,作用在轮上的动力就是作用在轴上阻力的几分之一。
轮轴平衡时,有F1×R＝F2×r。
2。
如图所示是自行车上两个典型的轮轴装置,从图中可知脚踏板与齿轮盘组成了一个省力的轮轴，飞轮与后车轮组成了一个费(选填“省”或“费")力的轮轴。
3．在生产、生活中，人们常会用到轮轴，轮轴由具有公共转轴的轮和轴构成。
分析：辘轳截面图如图所示，它就是轮轴的一种.辘轳也可以看成是变形的杠杆，辘轳绕着转动的轴心就是支点,辘轳的把手转动一圈就是如图所示的轮，作用在把手上的力为动力F1,水桶对轴向下的拉力是阻力F2，请在辘轳的截面图上画出辘轳的杠杆示意图。
通过示意图可以发现辘轳是省力(填“省力”或“费力")杠杆.二、提问：为什么上山的公路修成盘山路,而不是从山下直通山顶？模拟实验:将三角形的纸片绕在铅笔上，如图所示。
讨论:汽车爬山相当于沿三角形的哪一边爬到山顶的?走的路程是多了还是少了？你明白了什么道理？还有哪些场合利用了斜面？【展示交流】教师掌握情况【精讲点拨】使用任何机械，能省力就必然费距离，而省距离就必然费力，没有既省力又省距离的机械。
【即时练习】1．斜面是省力(填“省力”或“费力")的简单机械，但要费距离。
中考复习课件12简单机械复习-滑轮和斜面
A．218N
B．220N
C．210N
D．236N
解析：
G总=G人+G动+G篮=600N+400N+50N=1050N
F拉=G总/5=210N
例4.如图所示，质量为50kg的人，站在质量为30kg的 吊篮内，他至少用 200 N的拉力拉住绳子，才能使 自己和吊篮在空中保持静止。（g取10N/kg，不计轮 重和摩擦）
F1=2G F2=G
F3=2G
F4=G/4
3.如图所示，物体A、B的重分别为20N、10N，滑轮重
和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体A在水
平面上向右作匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，
使物体A向左做匀速直线运动，则（ B ）
A．F＝20N
B．F＝10N
C．F＝5N
D．F＝30N
4. 如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四 种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最 小的是（ D ）
解析：
G总=G人+G篮=500N+300N=800N 2F+F+F=G总 F=200N
2F
2F
F F
例5. 如图所示，工人用400 N向下的拉力，利用滑 轮组将重力为750 N的沙子匀速向上提升(不计绳重 和摩擦)，动滑轮重为_4_5_0___N，若每个定滑轮重和 动滑轮重都相等，那么天花板受到滑轮组向下的拉 力为__2_5_0_0_N。
【解析】
G动=3F-G物=3×400N-750N=450N
F=4F+2G定=4×400N-2×750N=2500N
练1. 如图，物体的重G=100牛，当滑轮在恒力F的作用
下以1m/s的速度匀速上升时，物体的速度和作用力F分
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绕制滑轮组：
F n=2 n=3
F
G
G
小结：定滑轮和动滑轮个数相等时，若n为偶数，起始系在定滑轮上，若n 为奇数起始端系在动滑轮上。简单的说即：“奇动偶定”。
思考题：一段绳子只能承担700牛顿的拉 力，要利用滑轮组提起1500牛顿 的重物，怎样设计这个滑轮组？
(a)需要几段绳子承担物重？ 用收尾法确定绳子段数n
力和距离的关系
根据前面的学习我们可以总结出：
省力的机械一定费距离，费力的机 械一定省距离。
猜想斜面能省力吗？
斜面是一种省力机械
斜面长是斜面 高的几倍，拉 力就是物体所 受重力的几分 之一。 写成公式： Fs=Gh
讨论交流：螺旋—特殊Hale Waihona Puke 斜面常见的斜面课堂小结
1、滑轮组的设计；
2、轮轴； 3、斜面。
滑轮、斜面及轮轴
一、定滑轮： 转轴固定不动的滑轮。 不能省力，但可改变了力的方向。 1、特点： 2、实质： 等臂杠杆。
二、动滑轮： 转动轴 与重物一起移动的滑轮。
1、特点： 能省力一半，但不能改变力的方向。 2、实质： 动力臂是阻力臂两倍的杠杆。 三、滑轮组：
使用滑轮组时，动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重和动滑 1 轮的几分之一即： F＝ n G 拉力通过的距离是物体通 过距离的n倍，即： s=nh
布置作业
研究自行车的构造。
把套
车把
前后刹 车座 尾灯 小齿轮 滚珠
大齿轮
车轮外胎
脚蹬
(b)如何确定需要几个动滑轮？
一动配一定，偶数减一定，变向加一定
(c)绕线时起始端系在定滑轮上还是动滑轮上？
奇动偶定
生活中的轮轴
从杠杆到轮轴
我们的祖先在长期实践中，把杠杆改造成 可以转动的机械。下图表示杠杆变形成轮 轴的一种过程。
F2
F1
轮轴的计算公式
FR=Gr
斜面
斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。 如图所示，通过斜面将一个大箱子推进车厢， 与直接把箱子抱上车箱相比 ，用的力大还是小？