江美仪:什么是滑轮,滑轮有几种分类分别有什么作用

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江美仪:什么是滑轮,滑轮有几种分类分别有什么作用

江美仪:什么是滑轮,滑轮有几种分类分别有什么作用

  通过之前的学习,我们了解了杠杆是人们生活和生产中常用的一种简单机械,是在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。杠杆可以是直的,也可以是弯曲的。而我们这一节所要讲的滑轮,实际上是一种变形的杠杆,属于杠杆类简单机械,用途很广。

  滑轮是一个周边有槽,能够绕轴转动的小轮。由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的绳索所组成的可以绕着中心轴旋转的简单机械叫做滑轮。如下图所示。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。

  使用滑轮时,轴的位置固定不动的滑轮称之为定滑轮。

  定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力。当牵拉重物时,可使用定滑轮将施力方向转变为容易出力的方向。使用定滑轮时,施力牵拉的距离等于物体上升的距离,不能省力也不费力。绳索两端的拉力相等,所以,输出力等与输入力,不计摩擦时,定滑轮的机械效率接近于1。

  使用滑轮时,轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。

  动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆(省力杠杆)。它不能改变力的方向,但最多能够省一半的力,但是不省功。与定滑轮能够组成滑轮组。是日常生活中常用的简单机械。

  (1)定义:由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。

  (2)特点:可以省力,也可以改变力的方向。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即

  (条件:不计动滑轮、绳重和摩擦)。

  注意:如果不忽略动滑轮的重量则:

  (3)动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是:使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子吊着物体,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即s=nh。如下图所示。(n表示承担物重绳子的段数)

  (4)绳子端的速度与物体上升的速度关系:

  定滑轮就是一种固定不动的滑轮,它的固定并不是简单的固定不动,而是滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的主要优点就是可以改变力的方向,当我们使用定滑轮来拉取一个很重的物体的时候,并不是很好用力,但是我们可以通过一个定滑轮来将力的方向改变为我们很好用了的方向,这样就很容易拉动重物了。

  定滑轮的缺点就是不能够省力。也就是说,我们使用定滑轮所用的力气和不适应定滑轮所用的力气是一样的。但是我们可以通过一个简单的滑轮组来克服它的缺点,下面也会单独讲到滑轮组。

  但缺点是不能改变动力方向,因此更费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)

  滑轮组不可以省功,这一观点本质上与能量守恒定律是一致的。

  这三种滑轮属于物理简单机械知识点,需要熟练掌握,在此基础上进行下一步的学习。在其他节中,我们也将进一步对滑轮组进行单独分析。

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