细品教材

高高的旗杆，矗立在操场上，旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升，你知道这是什么原理吗？
旗杆的顶部安装有一个滑轮，它的轴固定不动，系着旗的绳子通过轴上的滑轮可以上下移动，这种装置就叫做定滑轮，利用这种装置可以巧妙改变绳子的受力方向，使旗子升上高高的旗杆．
一、定滑轮和动滑轮★★★
问题探究
小明家买了一套四楼的住房，进行装修时，由于楼梯不够宽，长木料不能通过楼梯运上楼，你能想一些办法帮他把木料运上楼吗？
探究发现

要将木料运上楼，我们可以采用如上图甲、乙所示的两种方法，在这两种方法中，我们用的两种简单机械都是周边有槽、能绕轴转动的轮子，我们称这种简单机械为滑轮．
根据滑轮的特点，滑轮可分为定滑轮和动滑轮．
1.定滑轮：如图甲所示，使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮叫定滑轮．学校旗杆的上端，高楼大厦的电梯中，就使用了定滑轮．
2．动滑轮：如图乙所示，轴的位置随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮．
状元笔记
判断是定滑轮还是动滑轮，关键是看它的轴是否随物体一起运动．拉动绳子时，物体移动，滑轮转，但定滑轮轴的位置不动，动滑轮轴的位置随物体移动.
二、探究定滑轮和动滑轮的特点★★★★
提出问题
定滑轮和动滑轮有哪些用途？它们各有什么特点？
进行实验

(1)用弹簧测力计测钩码的重力(图甲)；
(2)分别安装定滑轮和动滑轮(图乙、丙)，并记下钩码和弹簧测力计的位置；
(3)匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升一段距离；
(4)记录弹簧测力计拉力的大小和方向，用刻度尺量出钩码升高的距离和测力计移动的距离并记录下来．

分析论证
(1)使用定滑轮提升重物时，所用拉力大小与物体重力相等，方向与物体提升方向相反，弹簧测力计移动距离与重物提升距离相等；
(2)使用动滑轮时，所用拉力近似等于钩码重力的一半，方向与钩码被提升方向相同，弹簧测力计移动的距离是钩码提升高度的2倍．
探究结论
使用定滑轮既不省力，也不省距离，但可以改变力的方向．使用动滑轮能省一半的力，但要多移动一倍的距离，不能改变用力的方向．
状元笔记
因为滑轮可以连续旋转，因此可以看做是能够连续转动的杠杆，即杠杆的变形，故可以用杠杆的平衡条件来分析它的作用.
理论分析
定滑轮和动滑轮的实质
(1) 定滑轮可以看做是一个变形的杠杆，如图所示．

滑轮的轴相当于支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，根据杠杆的平衡条件可知：F＝G，所以不省力．因此定滑轮的实质是一个等臂杠杆．
(2) 动滑轮也可以看做是一个变形的杠杆，如下图所示．

支点O在滑轮的边缘上，动力臂l₁为阻力臂l₂的两倍，故动力F₁是阻力F₂的二分之一，即动滑轮能够省一半力．因此动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆．
三、滑轮组★★★
单独使用定滑轮可以改变动力的方向，但不省力；而单独使用动滑轮则能省力，却不能改变动力的方向，想既省力又改变力的方向就要把定滑轮和动滑轮组合起来使用，这样就组成了滑轮组．
(1)滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的，可以达到既能省力又能改变力的方向的使用效果，但同时要付出的代价是多移动距离．使用中，省力效果如何，取决于承担重物的绳子的股数．
使用滑轮组时，有几股绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一．即F＝G.
状元笔记
滑轮组中，承担物重的是吊着动滑轮的那几段绳，包括拴在动滑轮框上的和最后从动滑轮引出的拉绳，而跨过定滑轮的绳子，包括最后从定滑轮引出的拉绳，只起改变作用力方向的作用.
(2)确定承担重物绳子的股数n的方法．
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开来，只算绕在动滑轮上的绳子股数．
如下图所示

动滑轮上有4股绳子，拉力是物重的四分之一；
下图中动滑轮上有5股绳子，拉力是物重的五分之一．

利用滑轮组提起物体时，动力F、通过的距离s，与物体被提高的高度h的关系是s＝nh(n表示拉物体的绳子股数)．
(3)滑轮组的省力情况
①滑轮组竖放：
使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的动力就是物重的几分之一．即F_动＝G_物．
此式成立条件：忽略滑轮的重力以及绳、轮摩擦．若忽略摩擦但考虑动滑轮的重力时，此式变为F_动＝(G_物＋G_动)．
物体上升距离与绳自由端移动的距离关系为：h_物＝ s_绳．
②滑轮组横放：
使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子拉着物体做匀速直线运动，拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一．不计绳、轮摩擦时，即F_拉＝ F_摩．
物体移动距离与绳自由端移动距离关系：s_物＝s_绳．

梳理整合
本节主要学习了定滑轮和动滑轮的概念、实质、特点及滑轮组的使用，通过学习我们应知道定滑轮、动滑轮、滑轮组并能识别它们，理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点与实质，能用来解决简单的问题，会组装简单的滑轮组．


思维感悟
滑轮及滑轮组的比较