滑轮自述

谢玉珠

大家好！我的名字叫滑轮，是变形的杠杆，来自简单机械这个大家族.我是一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮，在日常生活生产中你会经常见到我哦！在旗杆顶端、吊车、高处下吊重物时都有我的身影.更重要的是，我还可以根据不同的需求而变化自己的身份和功能.那么，我都有哪些身份？分别具有什么特点？都可以帮助人们完成哪些事情呢？接下来，就让我代表众多的滑轮为大家做一个深度的自我介绍吧.

第一个身份：定滑轮

我的第一个身份是定滑轮，此时用我提升重物（如图1甲），在绳子的一端向下用力，物体就会被向上拉起，但轴的位置是固定不动的，如果截取我工作过程中的一张照片来分析，你就会发现我继承了很多杠杆家族的基因（如图1乙）：我们可以将绳子两端的力理解为两个向下的力F1和F2，此时我转动的轴心就可以看作是支点.力臂就是我的两条半径，因为半径相等，所以作为定滑轮的我，本质是一个等臂杠杆。

当改变力的方向时（如图2），两个力臂依然都是半径，所以我无法省力，但我可以改变力的方向。

作为定滑轮的我有以下特点：（1）使用时不能省力，但能改变力的方向.（2）如果不考虑轮轴及绳与滑轮之间的摩擦力，则有s=h（s是绳子自由端移动距离.h是物体上升高度），F=G物（F是绳子自由端拉力，G物是物重），v绳=v物（V绳是绳子自由端移动速度，v物是物体运动速度）.

例1 （2019.安徽）如图3所示，物块甲和乙处于静止状态.已知甲重12N，乙重8N.不计绳重及一切摩擦，则甲受到地面的支持力为____ N.

解析：对乙进行受力分析，可知乙受到绳子的拉力等于乙所受的重力.对甲进行受力分析，可知甲受到绳子的拉力与地面的支持力之和等于甲所受的重力.由于不计绳重及一切摩擦，则甲、乙受到绳子的拉力相等，所以甲受到地面的支持力F=G甲-G乙=12 N-8 N=4 N.

答案：4

第二个身份：动滑轮

我的第二个身份是动滑轮，此时用我提升重物（如图4甲），在绳子的一端用力向上拉.物体就会被向上拉起，物体被提升的同时我也跟着一起被提升了.截取我工作过程中的一张照片来分析（如图4乙），可以将绳子末端的拉力理解为杠杆的动力F1.重物对滑轮向下的拉力理解为阻力F2，此时我围绕着左侧与绳子相切的一点转动，把这个点看作是支点，那么动力臂就是直径，阻力臂是半径，在这种情况下我就是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆.

当我们改变力的方向时（如图5），阻力臂是半径，动力臂会发生改变.

作为动滑轮的我有以下特点：（1）使用时省力，费距离，不能改变力的方向.（2）如果不考虑轮轴及绳与滑轮之间的摩擦力.则有s=2h（s是绳子自由端移动距离，h是物体上升高度），F=1/2（G物+G动）（F是绳子自由端拉力，G物是物重，G动是动滑轮重），v绳=2v物（v蝇是绳子自由端移动速度，v物 是物体运动速度）.

例2 （2019.海南）小谦想把被台风刮倒的树拉正.如图6所示.他把绳子的一端系在乙树上.然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有

段绳子拉甲树，如果不计绳重和摩擦，甲树受300 N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为_____N.

解析：由图6可知，甲树相当于动滑轮，故有2段绳子拉甲树，如果不计绳重和摩擦.小谦对绳子的拉力F=（1/2）x300 N=150 N.

答案：2  150

强强联合——滑轮组

有时候既需要改变力的方向，又需要省力，那么我们就会强强联手，构成滑轮组！由于绳子的绕法不同，组成的滑轮组特点是不同的，

作为滑轮组时，我有以下特点：（1）既能省力又能改变力的方向，但费距离.（2）如果不考虑輪轴及绳与滑轮之间的摩擦力，则有s=nh（s是绳子自由端移动距离，h是物体上升高度，n是承担物重的绳子段数），F=1/n（G物+G动）（F是绳子自由端拉力，G物 是物重，G动是动滑轮重），v绳=nv物（v绳 是绳子自由端移动速度，v物是物体运动速度）.

例3 （2019.河南，双选）工人用图7所示的滑轮组，在时间t内将重为G的货物匀速提升了h.工人对绳子竖直向下的拉力恒为F以下说法正确的是（ ）.

A.拉力F的功率为2Fh/t

B.额外功为（2F-G）h

c.滑轮组的机械效率为旦D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大。