滑輪屬于杠桿類簡單機(jī)械，按照要求組裝（設(shè)計(jì)）和使用滑輪組是同學(xué)們應(yīng)該具備的能力．也是常考點(diǎn)之一.

知識回顧

我們先一起來回顧定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的相關(guān)知識.

定滑輪是使用時(shí)軸的位置固定不動(dòng)的滑輪．其實(shí)質(zhì)是能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的等臂杠桿，使用定滑輪不能省力，但可以改變力的方向．動(dòng)滑輪是使用時(shí)軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪，其實(shí)質(zhì)是能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力杠桿，使用動(dòng)滑輪可以省力，但不能改變力的方向．將動(dòng)滑輪和定滑輪組合在一起即為滑輪組．滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向．可以看出，在使用滑輪時(shí)，若要改變力的方向，則可借助于定滑輪：若要省力，則可借助于動(dòng)滑輪．

使用滑輪組時(shí)，若忽略動(dòng)滑輪和繩的質(zhì)量及摩擦，則拉力大小與物體所受重力的關(guān)系為F=1/nG．繩子自由端移動(dòng)的距離與物體上升的高度的關(guān)系為s=nh（n為動(dòng)滑輪上繩子的有效段數(shù)）．另外，使用滑輪組時(shí)，只有當(dāng)物體所受重力遠(yuǎn)大于動(dòng)滑輪所受重力時(shí)，才能近似得出“動(dòng)滑輪上有幾段繩子承擔(dān)物重，提起物體的力就是物重的幾分之一”的結(jié)論，否則誤差較大．

學(xué)習(xí)重點(diǎn)

回顧了滑輪的相關(guān)知識，我們再來討論滑輪組的繞線問題．即用一條繩子將定滑輪和動(dòng)滑輪連接起來，使用滑輪組完成任務(wù).

在使用給定的滑輪進(jìn)行滑輪組的組裝（設(shè)計(jì)）時(shí)，滑輪繩子的繞法一般有兩種：一是繩子的一端固定在定滑輪上，繩子的一端先系在定滑輪的固定掛鉤上，繞過下面的動(dòng)滑輪，再繞過上面的定滑輪：二是繩子的一端固定在動(dòng)滑輪上．繩子的一端先系在動(dòng)滑輪的固定掛鉤上．繞過上面的定滑輪，再繞過下面的動(dòng)滑輪．

繞法1：繩子的一端固定在定滑輪上

繩子的一端固定在定滑輪上的滑輪組使用情況通常有以下兩種：

1．定滑輪和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)相等，拉力方向改變．

例1 如圖1所示．某人站立在地面上想用滑輪組將物體A向上拉起，請你在圖中畫出所用滑輪組的繩子繞法.

解析：人站在地面上拉繩子．說明繩子自由端受到拉力的方向向下，即使用滑輪組提升物體A時(shí)改變了拉力的方向（如果直接用手提升重物，拉力的方向向上）．定滑輪可以改變拉力的方向，繩子的一端應(yīng)固定在定滑輪上，將繩子的一端先固定在上面定滑輪的掛鉤上，繞過下面的動(dòng)滑輪，再繞過上面的定滑輪．使繩子的自由端通過人手即可．此時(shí)，動(dòng)滑輪上有2段繩子分擔(dān)動(dòng)滑輪和物體A所受的總重力．

答案：如圖2所示．

2．定滑輪的個(gè)數(shù)小于動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)．拉力方向不變．

例2 如圖3所示．某人想用滑輪組將物體向上提起，請你在圖中畫出所用滑輪組的繩子繞法．

解析：題中用一個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組．為了使每一個(gè)滑輪都能正常使用，繩子的一端需要固輪上，將繩子的一端先固定在上面定鉤上，繞過下面的小動(dòng)滑輪．再繞過上面的定滑輪，然后向下繞過下面的大動(dòng)滑輪，此時(shí)，兩個(gè)動(dòng)滑輪上共有4段繩子承擔(dān)兩個(gè)動(dòng)滑輪和物體所受的總重力，拉力方向不變．

答案：如圖4所示．

繞法2：繩子的一端固定在動(dòng)滑輪上

繩子的一端固定在動(dòng)滑輪上的滑輪組使用情況通常也有以下兩種：

1．定滑輪和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)相等．拉力方向不變．

例3 如圖5所示，某人想利用滑輪組拉著重物A沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．請你在圖中畫出滑輪組最省力的繩子繞法.

解析：利用滑輪組拉著重物A沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，右側(cè)的滑輪隨物體A一起向左運(yùn)動(dòng)，所以右側(cè)的滑輪為動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)越多越省力．將繩子的一端固定在動(dòng)滑輪的掛鉤上可以更省力．將繩子的一端先固定在右側(cè)動(dòng)滑輪的掛鉤上．繞過左側(cè)的定滑輪，再繞過右側(cè)的動(dòng)滑輪．此時(shí)，動(dòng)滑輪上有3段繩子承擔(dān)阻力，拉力方向不變．

答案：如圖6所示.

2．定滑輪的個(gè)數(shù)大于動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)．拉力方向改變.

例4 如圖7所示，小亮想用滑輪組將裝修材料運(yùn)到樓上．請你用筆畫線幫他組裝最省力的滑輪組.

解析：題中用兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組，為了使每一個(gè)滑輪都能正常使用，繩子的一端需要固定在動(dòng)滑輪上．將繩子的一端先固定在下面動(dòng)滑輪的掛鉤上，向上繞過上面的小定滑輪．再繞過下面的動(dòng)滑輪，然后向上繞過上面的大定滑輪．此時(shí)．動(dòng)滑輪上有3段繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪和物體所受的總重力，拉力方向改變.

答案：如圖8所示.

學(xué)習(xí)小結(jié)：

滑輪的繞線從確定繩子的固定點(diǎn)開始．定滑輪改變拉力的方向，動(dòng)滑輪上的有效繩子段數(shù)越多越省力．

滑輪組中動(dòng)滑輪上的有效繩子段數(shù)與動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)和繞繩時(shí)繩子的固定點(diǎn)有關(guān)．若動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)為n，繩子的一端固定在定滑輪上，則動(dòng)滑輪上的有效繩子段數(shù)為2n：若動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)為n，繩子的一端固定在動(dòng)滑輪上．則動(dòng)滑輪上的有效繩子段數(shù)為2n+1.

學(xué)即用，練一練：

如圖9所示，某工人站在地面上想使用由三個(gè)滑輪組成的滑輪組提升重物．請你j畫出最省力的繞繩方法.

參考答案：

如圖10所示.