滑轮转轴在解决滑轮问题中的应用_物理论文

滑轮是个周边有槽，可以绕轴转动的轮子。下面谈谈通过分析滑轮转轴解决两类滑轮问题的方法。

一、分析转轴判断滑轮类型

对机械中的各个滑轮，先假设通过滑轮作用的物体被拉动，对照物体被拉动时滑轮转轴的情况进行判断：

①物体拉动时，滑动转轴位置静止不动时滑轮是定滑轮。如图1—（a）

②物体拉动时，滑轮转轴位置随差物体的移动而移动的是动滑轮。如图1—（b）

二、分析转轴确定动滑轮上的力的作用情况

在人教版教材中，分析动滑轮实质叙述为“是一个动力臂（l₁）为阻力臂（l₂）二倍的杠杆”。（如图2）根据力的平衡条件“动滑轮可省一半力”。在教学中，发现学生常误解为“只要是动滑轮，动力就是阻力的一半。”笔者尝试以下方式说明，能帮助更好理解，现说明如下：“作用在滑轮边缘上的力f₁的力臂（l₁）是作用在滑轮转轴上的力f₂的力臂（l₂）的二倍。根据杠杆平衡条件，作用在滑轮转轴上的力是作用在滑轮边缘上的力的二倍”。

下面结合例题示范说明。

［例一］力f作用在滑轮上，使重物g匀速上升，滑轮安装如图3所示。不计滑轮重量及摩擦力，则下列说法正确的是（    ）

a、这是动滑轮，f=1/2g。

b、这是定滑轮，f=g。

c、这是动滑轮，f=2g。

d、这是定滑轮，f=2g。

解析：首先，因为重物被提升时，滑轮转轴跟随向上移动，所以判断这是个动滑轮。其次，由于力f作用在滑轮转轴上，重力g通过绳子作用于滑轮边缘，所以f=2g。应选c。

错解1：误认为是定滑轮，不省力，而选b。

错解2：认为动滑轮省一半力，而选a。

a、（a）图中滑轮为定滑轮，（b）图中滑轮为动滑轮，fa＞fb。

b、（a）图中滑轮为定滑轮，（b）图中滑轮为动滑轮，fa＜fb。

c、（a）图中滑轮为动滑轮，（b）图中滑轮为定滑轮，fa＜fb。

d、（a）图中滑轮为动滑轮，（b）图中滑轮为定滑轮，fa＝fb。

［例3］用如图5——（a）（b）所示装置匀速拉起相同重物g，不计滑轮重力和摩擦力，那么f_a=      g，f_b=      g。

解析：（a）图中，重物提升时，三个滑轮的转轴都固定不动，都是定滑轮，不省力所以fa=g。

（b）图中，重物提升时，甲、乙滑轮转轴跟随移动是动滑轮，丙滑轮转轴固定不动是定滑轮。作用在甲滑轮转轴上的力g是作用在甲滑轮边缘上的力f_甲边的二倍，所以f_甲边= 1/2g。作用在乙滑轮转轴上的力f_乙= f_甲边。且f₂是作用在乙滑轮边缘上的力f乙边的二倍，所以f_乙边= 1/4g。则通过定滑轮丙后f_b=f_乙边= 1/4g。