文档内容
12.3 滑轮（导学案）
【学习目标】
1. 识别定滑轮和动滑轮，认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实
际问题。
2. 经历分析定滑轮、动滑轮、滑轮组工作特点的过程，进一步掌握运用观察、对比研究问题的方法。
3. 会安装滑轮组，并能根据安装情况研究施加的拉力大小和物重的关系。
4. 了解滑轮在生活生产中的应用，认识滑轮的使用对社会发展的作用，并具有利用简单机械改善工作
条件的意识。
【学习重点】研究定滑轮和动滑轮的特点。
【学习难点】滑轮组。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1．滑轮有定滑轮和动滑轮两种。使用时，滑轮的轴固定不动的叫 滑轮；滑轮的轴与物体一起运
动的叫 滑轮。
2. 使用定滑轮 省力， 省距离（均选填“能”或“不能”），但是可以改变力的 ，定
滑轮的实质是 杠杆。
3. 使用动滑轮的好处是可以 ，缺点是不能改变力的 ，且费 ；动滑轮的实质是动力
臂为阻力臂 倍的杠杆。
4. 滑轮组的特点：使用滑轮组时既能省力又能 。若承担物重的绳子股数为n，不考虑动
滑轮重和摩擦，则拉力F与物重G之间的关系为F＝ G。如果考虑动滑轮自重为G ，则该关系为
动
F＝ ，绳子自由端移动的距离s和重物升高的高度h之间的关系为s = h。
5. 轮轴和斜面也是常见的简单机械，在使用时，省 ，费 （均选填“力”或“距离”）。
【合作探究】
探究一、定滑轮和动滑轮
1. 滑轮
观察滑轮的结构，想一想，什么是滑轮？
滑轮 旗杆顶端的滑轮 起重机用的滑轮
（1）滑轮是一个周边有 ，能绕轴转动的轮子。
【想一想】旗杆顶部的滑轮与起重机下面吊物体的滑轮，它们在使用上有什么不同呢?
【分析】国旗上升时，旗杆顶端的滑轮轴不随物体一起移动，叫 滑轮。货物上升时，起重机下
面的滑轮轴随物体一起移动，叫 滑轮。
（2）滑轮的分类：滑轮有定滑轮和动滑轮两种。定滑轮 动滑轮
①定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮，叫定滑轮。
②动滑轮：使用时，轴随着物体一起运动的滑轮叫动滑轮。
2. 定滑轮
（1）实验：探究定滑轮的特点
【想一想】①使用定滑轮是否省力（或更费力）？②使用定滑轮是否省距离（或费距离）？③什么情
况下使用定滑轮?
【设计实验】分别使同一物体在不使用滑轮、使用定滑轮时匀速运动，记录实验时弹簧测力计拉力的
大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。然后由数据分析得出结论。
【进行实验】
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
②使用定滑轮缓缓提升钩码，记录整个过程中拉力的大小F、钩码上升的距离h 、拉力移动的距离s
物
及拉力的方向。
绳
③分别沿竖直方向拉升、斜着拉升、水平拉升钩码，观察拉力F、 F、 F 的大小。把实验数据记入
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表格中。
④改变钩码的重力，重复上述实验。
⑤数据记录
物重 物体移动方 物体移动距离 拉力 拉力 拉力移动
G/N 向 h/m F/N 方向 距离s/m
1.0 竖直向上 0.5 1.0 竖直向下 0.5
1.0 竖直向上 0.4 1.0 斜向下 0.4
1.0 竖直向上 0.6 1.0 竖直向下 0.6
【分析论证】
①拉力与重力的大小关系：F G，即使用定滑轮不省力。②定滑轮 改变拉力的方向（选填“可以”或“不可以”）。
③拉力（绳末端）移动距离与钩码上升高度的关系：s h 。
绳 物
【实验结论】使用定滑轮不省力，不省距离，可以改变力的方向。
（2）从杠杆的角度研究定滑轮的特点
如图所示，定滑轮相当于如图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆AB组成。定滑轮的轴心O为支点，
动力臂l 与阻力臂l 都是滑轮的半径r，它实质上是一个能够连续转动的 杠杆，所以，F=F，即使
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用定滑轮不省力。改变拉力方向，力臂不变，还是等臂杠杆，所以使用定滑轮，无论拉力方向怎样改变，
拉力的大小不变。
（3）用平衡力的知识研究定滑轮的特点
如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体
的重力G是一对 力，大小相等，即F=G。物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮
能改变力的 。结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。
物体受到平衡力 例题1图
【例题1】研究定滑轮的特点：
①在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是_____和
________。
②如图乙所示，分别用拉力F、F、F 匀速提升重物，则三个力的大小关系是 。
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③旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮 的特点。
3. 动滑轮
（1）实验：探究动滑轮的特点
【想一想】①使用动滑轮是否省力（或更费力）？②使用动滑轮是否省距离（或费距离）？③什么情
况下使用动滑轮?
【设计实验】分别使同一物体在不使用滑轮、使用动滑轮时匀速运动，记录实验时弹簧测力计拉力的
大小和方向，以及弹簧测力计和钩码移动的距离。然后由数据分析得出结论。【进行实验】
①用弹簧测力计直接测出钩码的重力G。
②使用弹簧测力计缓缓竖直向上拉动滑轮提升钩码，记录整个过程中用力大小F、钩码升高的距离h
及拉力移动的距离s。
③将测量结果填入表格。改变钩码的个数，重复上述实验过程。
实验数据：
物重 物体移动 物体移动 拉力 拉力移动
拉力方向
G/N 方向 距离h/m F/N 距离s/m
2.0 竖直向上 0.4 1.1 竖直向上 0.8
2.0 竖直向上 0.3 1.2 竖直向上 0.6
1.0 竖直向上 0.2 0.6 竖直向上 0.4
【分析论证】
①拉力与重力的关系：F G（选填“>”、“<”或“=”），即使用动滑轮省力。若不计动滑轮的
重及摩擦力时，则拉力F= G。
②动滑轮 改变拉力的方向（选填“能”或“不能”）。
③拉力（绳末端）移动距离S与钩码上升高度h的关系：s = h 。
绳 物
【归纳结论】使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，且费距离。
（2）从杠杆的角度研究动滑轮的特点
如图甲所示，动滑轮相当于由图所示的无数个可绕支点O转动的杠杆组成，定滑轮O点为支点，动力
臂l 为滑轮的 ，阻力臂l 为滑轮的 ，它实质上可以看成是能够连续转动的动力臂是阻力臂
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倍的杠杆。根据杠杆的平衡条件Fl=Fl，因为l＝2l，所以F＝ F （不计摩擦和动滑轮重），即
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动力是阻力的一半。甲 乙
（3）用平衡力的知识研究动滑轮的特点
如图乙所示，在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。
由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力，则2F＝G，F= G。若考虑动滑轮的
重力，忽略绳重、摩擦的情况下，是四个力平衡，满足2F＝ ， 所以F= 。
【例题2】如图，甲、乙两人将同一物体拉到相同高度，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（
）
A．甲、乙两人用力一样大
B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离
C．乙用力比甲小
D．甲乙使绳索移动的距离相等
探究二、滑轮组
1. 滑轮组
【想一想】我们知道，定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方
向。能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？
（1）滑轮组：把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。
（2）两种简单的滑轮组
【想一想】由一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有几种组合?
【分析】可以组成甲、乙所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：
①绳端的固定点不同：甲固定在 滑轮的轴上，乙固定在 滑轮的轴上；②拉力的方向不同：甲
通过动滑轮向 ，乙通过定滑轮向 。2. 滑轮组的特点
【想一想】用如图甲、乙所示的滑轮组把重力为G的物体提高h，在不计绳重、摩擦及动滑轮自重时，
所用拉力F多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？
（1）理论分析甲滑轮组的特点
①用力情况：如图甲所示，重物由二段绳子通过动滑轮吊着，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳
子上的力相等，所以拉力的大小：F= G（忽略动滑轮的自重与摩擦）。
②距离情况：图中的重物由二段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩
短h，所以拉力移动的距离为s= h。
【结论】拉力F=G，拉力移动的距离s=2h，使用该滑轮组省 费 （填“力”或“距离”）。
（2）理论分析乙滑轮组（见上图）的特点
①用力情况：动滑轮上有三段绳子，每段绳子都要承担物重，因为同一根绳子上的力相等，所以拉力
的大小：F= G（忽略动滑轮的自重与摩擦）
②距离情况：图中的重物由三段绳子通过动滑轮吊着，若物体升高的距离为h时，则每段绳子都要缩
短h，三段绳子缩短的距离都要被拉力拉走，所以拉力移动的距离为s= h。
【结论】拉力F=G，拉力移动的距离s=3h，使用该滑轮组省 费 （填“力”或“距离”）。
（3）两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组
【想一想】利用两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，怎样绕绳子？有几种组装方法？所用拉力F各
是多大？拉力移动的距离s与物体升高的距离h是什么关系？①有两种组合：可以组成如图丙、丁所示的两个滑轮组，这两种绕线方法的不同之处：一是绳端的起
点（固定点）不同，图丙在 滑轮的钩上，图丁在 滑轮的钩上。二是拉力的方向不同，丙中拉
力的方向向 ，丁中拉力的方向向 。
②分析两个滑轮组的特点（不计动滑轮重和摩擦）
如图丙所示，承担物重的绳子段数为4，所以拉力F= G，而最后那段从最上面的定滑轮绕下来
的绳子只起到改变力的方向的作用， 物重（选填“承担”或“不承担”）。
结论：F=G；拉力移动的距离s=4h（4是动滑轮上绳子的段数）
如图丁所示，最后那段从下面的动滑轮绕上来的绳子起到 物重的作用（选填“承担”或“不承
担”），承担物重的绳子段数为5，所以拉力F= G。
结论：F=G；拉力移动的距离s=5h（5是动滑轮上绳子的段数）
（4）确定承担物重绳子段数n的方法（“分离法”）
如图所示，在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线，只考虑与 滑轮相连的绳子段数。如图甲所示
的滑轮组中，绳子段数为n = ，则F=G，s=4h；图乙所示的滑轮组中，与动滑轮相连的绳子段数为
n = ，则F=G，s=5h。（注意：n是连接动滑轮的绳子段数）
3. 滑轮组的组装
（1）确定绕绳的有效段数
1
根据 F= G 可得绳子的有效段数为n=________ ，也可以根据 s=nh得n=______，计算后本着
n“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。例如，人用100N的力利用滑轮组将重为500N的物
体提高（绳、滑轮的自重及摩擦不计），则可以判断绳子的有效段数n= 。
（2）绕绳方式的判断——“奇动偶定”
如图所示，当承重的绳子段数n为偶数时，绳的起始端系在 滑轮的挂钩上；当n为奇数时，绳的
起始端系在 滑轮的挂钩上。这一原则可概括为“奇拴动，偶拴定”。简称“奇动偶定”。
（3）动滑轮个数的确定
当需要n段绳子承担物重时，需要动滑轮的个数N为：
①N=________（n为奇数时）；②N=_______（n为偶数时）。
（4）定滑轮个数的确定
①施力方向向上（与物体运动方向相同）：
n为偶数时，定滑轮比动滑轮少一个；n为奇数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同。
②施力方向向下（与物体运动方向相反）：
n为偶数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同；n为奇数时，定滑轮比动滑轮多一个。
n=5（奇数）
动滑轮的个数为 ：
N=_______（个）
定滑轮的个数与动滑轮的相同，N= （个）
【例题3】通过如图所示的滑轮组，用向下的300N的拉力将重为900N的物体匀速提升到高处（绳、
滑轮的自重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳子的绕法。【例题4】分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（ A
）
【例题5】一名重为600 N的建筑工人想把建筑材料提升至楼顶。请你利用三个滑轮帮他组装一个滑
轮组，使站在地面上的他每次能够提升尽可能多的建筑材料，已知每个滑轮的重均为20 N，绳子能够承受
足够大的拉力。画出你设计的滑轮组，并求出他每次最多能够提起的建筑材料的重力。
探究三、轮轴和斜面
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面、螺旋等。
阅读教材第115页《轮轴和斜面》。了解什么是轮轴、斜面；知道轮轴与斜面的省力原理；找出生活
中的一些轮轴与斜面。
1. 轮轴
（1）轮轴的组成：它们由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，大的称为 ，小的称为 。
（2）轮轴的特点
【分析】轮轴可以看成一个可连续转动的不等臂杠杆。如图所示，轮轴作为杠杆的支点在轴心O点，
轮半径R是动力臂，轴半径r是阻力臂。根据杠杆的平衡条件Fl=Fl 得 FR=F r，因为R r，所以
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F F（均选填“>”或“<”）。
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结论：当动力作用在轮上时，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。当动力作用在轴上时，轮轴是一个费
力杠杆，但省距离。
（3）生活中的一些轮轴例如，水龙头的开关、门把手、自行车的脚踏板、自行车的手把等。
2. 斜面
（1）斜面：是一个与水平面成一角度的的平面。
（2）斜面的特点
【分析】如图所示，把重为G的物体，沿着长为l，高为h的斜面，用大小为F的力拉上去的过程中：
根据功的原理，如果不计斜面和物体的摩擦，则FL=Gh，所以F= 。
【结论】斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一，所以斜面是一种省 的机械。因
为斜面长l大于高h，所以使用斜面时要费 。
【例题5】图甲中的辘轳是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，提水时，用力使大轮转动，小轮随
之转动并缠绕井绳，提起水桶。提水时，辘轳可视为______杠杆，支点是图乙中的_____点；图丙是某种
水龙头开关，为了更省力，应选用开关______ （选填①/②）。
【归纳整理】
第3节 滑轮【精讲点拨】
1. 滑轮组的特点
（1）拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子段数n有关。动滑轮被几段绳子吊起，所用的力就是物重的几
分之一。即：
不计动滑轮重、绳重和摩擦：F＝ G。
不计绳重和摩擦但考虑滑轮重：F＝（G+G ）。
动
（2）绳子自由端移动距离s是物体上升高度h的n倍，即s= nh.
（3）绳子自由端的速度与被物体的速度的关系：v =nv
绳 物
2. 滑轮组的组装
（1）确定绳子的段数：n==
（2）滑轮组的绕绳方法——“奇动偶定”
当承重绳子的段数n为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数n为偶数时，绳子的固
定端在定滑轮上。
（3）动滑轮个数N的确定
①N=（n为奇数）；②N=（n为偶数）。
（4）定滑轮个数的确定
①n为偶数：当施力方向与物体运动方向相同时，定滑轮比动滑轮少一个；施力方向与物体运动方向
相反时，定滑轮的个数和动滑轮的相同。
②n为奇数：当施力方向与物体运动方向相同时，定滑轮的个数和动滑轮的相同；施力方向与物体运
动方向相反时，定滑轮比动滑轮多一个。
【课堂练习】
1. 在图中用线代表绳子，将三个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起，且绕线符
合图中要求。2．用如图所示的滑轮将重3 N的物体A匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，忽略摩擦，则下
列说法正确的是（ ）
A. 拉力F=1.5 N B. 拉力F=2 N
C. 绳子向上移动的距离为10 cm D. 绳子向上移动的距离为5 cm
第2题图 第3题图
3. 如图甲，方向盘相当于一个轮轴，若F＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻
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力，该轮轴平衡时F＝_____N。如图乙，门锁的把手相当于一个______（选填“省力”或“费力”）轮轴。
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4. 如图所示，用20 N的拉力向上拉动绳子，使重为50N的物体5s内匀速升高5 m（不计绳重和摩
擦）。则下列说法不正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为15 m B. 动滑轮重为10 N
C. 物体上升的速度为1 m/s D. 绳子自由端拉动的速度为6 m/s
5．如图所示，在绳子自由端拉力F作用下重为20N的物体沿水平面以0.01 m/s的速度匀速行驶20s，
受到的摩擦力为30N。拉力F= N，绳子自由端拉动的速度是 m/s。（忽略绳子和滑轮的重
力及轮与轴、绳子与滑轮间的摩擦）6. 工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。
若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）钢绳自由端移动的距离；
（3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
