滑轮组设计技巧

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针对教学中学生对设计滑轮组及滑轮组的绕线方法感到很吃力且经常出错的问题，总结了一套“设计滑轮组及滑轮组的绕线方法”的规律。

初中生在学习到简单机械部分知识时，有许多学生对设计滑轮组及滑轮组的绕线方法感到很吃力，不知从何入手且经常出错。笔者在教学中总结出了一套“设计滑轮组及滑轮组的绕线方法”的规律。将该规律教给学生后，问题便迎刃而解，学生就可从容地解决此类问题了。笔者现将该规律归纳如下，以供参考，如有不妥之处，敬请赐教。

1 设计理想滑轮组应遵循的规律

1）拉力与重力的关系：F=G/n（F为拉力，G为重力，n为绳子的股数）。

2）滑轮个数（以后简称轮数m）与绳子股数的关系（以后简称股数n）：当要求向下拉动绳子时，m=n；当要求向上拉动绳子时，m=n-1。

3）动、定滑轮个数分配方法：如果轮数m为偶数，则动、定滑轮个数相等，均为m/2；如果轮数m为奇数，绳子向下拉时，定滑轮个数较动滑轮个数多1；绳子向上拉时，动滑轮个数较定滑轮个数多1。

4）滑轮组绕线方法：本文以绳子股数n=3为例讲解，若绳向下拉则滑轮数m=3，其中2个定滑轮、1个动滑轮；若绳向上拉，则滑轮数m=2，其中定、动滑轮各1个。

①按照定滑轮在上、动滑轮在下的方法，画出滑轮组结构。

②根据绳子拉动方向，画出第一条线。如果要求向下拉动绳子，先在最上面定滑轮上向下画出一条斜线，如图1.1所示，然后按图1.2所示箭头指示方向绕线；如果要求向上拉动绳子，先在最下面动滑轮上向上画出一条斜线，如图2.1所示，然后按图2.2所示箭头指示方向绕线。

2 滑轮组设计列表（表1）

3 规律应用实例

1）给你一根最大承受力为240 N的绳子，请你设计一个使用滑轮个数最少的简易滑轮组，工人将0.1 t的木箱运到高处。（g=10 N/kg，绳、滑轮的自重及摩擦不计）

【分析】依题意，因为m=0.1 t=100 kg，所以G=mg=

100 kg×10 N/kg=1000 N，F=240 N。根据F=G/n，n=G/F≈

4.2，所以绳子股数至少等于5，轮数至少等于4，将绳子向上拉动，滑轮组如图7.2所示。

2）一汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮要将汽车从泥潭中拉出，如图8.1所示。若车重为8×104 N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，忽略滑轮重力及绳与滑轮之间的摩擦，请在图中连接出最省力的绳子绕法，并计算出司机至少用多大拉力才能将汽车从泥潭中拉出。

【分析】要求连接最省力的绕法，即承担力的绳子的段数n最多，图中有3个轮，最多4段绳子承担阻力，所以绳子的绕法如图8.2所示。根据F=1/4・f =1/4×8×104 N×

0.03=600 N，因此，司机至少用600 N的拉力才能将汽车从泥潭中拉出。

3）利用滑轮组，用200 N向下的拉力，将重为800 N的物体匀速提到高处（绳、滑轮的自重及摩擦不计），请设计一个简易的滑轮组并画出滑轮组上绳的绕法。

【分析】根据F=G/n，n=G/F=800 N/200 N=4，并且向下拉绳子，所以需要4个滑轮，2个动滑轮、2个定滑轮，绳子的绕法如图6.1所示。