对“定滑轮”与“动滑轮”辨别的探讨

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摘 要：定滑轮与动滑轮的准确辨别是滑轮类问题解决的关键；如果在学习中注意到动滑轮与定滑轮的区别――“在使用中，轮轴位置固定不动的滑轮叫定滑轮”“使用时轮轴和物体一起移动的滑轮叫动滑轮”这两个判定动滑轮与定滑轮的方法后，很多问题就容易解决了。

关键词：定滑轮；动滑轮；辨别

在《认识简单机械》这一节的学习过程中，总有一些同学对“定滑轮与动滑轮”“滑轮组”的内容掌握得不太好，通过检测与分析，我们发现，这些同学的问题大多在于无法准确地辨别出动滑轮与定滑轮，往往喜欢用一些似是而非的方法去判断从而导致错误。

例如常见的有以下错误的判断：

1.认为绳往下拉的就是定滑轮；

2.认为绳往上拉的就是动滑轮；

3.在高处的是定滑轮，在低处的是动滑轮；

4.绳子在轮上方的，该轮是动滑轮；绳子在轮下方的，该轮是定滑轮……

那么，怎么准确地辨别定滑轮与动滑轮呢？

在浙教版《科学》（2006年第2版）九年级上册“定滑轮与动滑轮”一节中，课文对“定滑轮”与“动滑轮”的说明是这样的：“拉动绳子时，在图3-27甲种滑轮的位置固定不变，乙种滑轮会随钩码向上运动。我们将这两种滑轮分别称为定滑轮和动滑轮”；而在人教版《义务教育课程标准实验教科书物理九年级》中对两种滑轮又是这样描述的：“旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。……还有一种滑轮，它的轴可以随物体一起运动，这种滑轮叫做动滑轮”。

因此，如果我们在学习中注意并强调“在使用中，轮轴位置固定不动的滑轮叫定滑轮”“使用时轮轴和物体一起移动的滑轮叫动滑轮”这两个辨别动滑轮与定滑轮的基本方法后，很多问题就容易解决了。

下面，我们尝试用以上方法辨析在不同情况下对滑轮的判断：

例1．如右图示，辨别甲乙各是什么滑轮。

解析：图1中的甲、乙两图是两种滑轮类型的典型代表，甲轮的轮轴固定在天花顶上不动，乙轮的轮轴与重物连在一起向上移动，因此甲是定滑轮，乙是动滑轮。

例2．物体在F力的作用下移动时，图2中a、b两图的滑轮分别是什么滑轮？

常见错误：有的同学见a图与例一的甲图都是轮在上方，两段绳子在下方，便认为a图与例一的甲图类似，不假思索地便认定a图上的滑轮为定滑轮；同样，看到b图与例一的乙图都是轮在下方，两段绳在上方，便认定b图中的滑轮为动滑轮。

解析：以上判断是错误的，正确的方法应该是利用“轮轴是否运动”来判断，a图中物体与滑轮一起向上移动，所以a图中的滑轮应该是动滑轮；b图中拉动绳子时，气球移动而滑轮（轴）的位置没有改变，所以b图中的滑轮应该是定滑轮。

例3．用图3中的滑轮组提起重物，在绳子自由端需多大的拉力F？（忽略轮重与摩擦力）

解析：滑轮组是许多学生初学时感到较多困惑的问题，尤其是三个以上滑轮所组成的滑轮组。在分析绳子的拉力前，正确判断哪些滑轮为动滑轮，哪些为定滑轮是关键。

如图3，通过观察后发现，轮二与轮三是固定连接在一起的，同时它们又通过挂钩与被拉的重物连接在一起，因此轮二、轮三与重物总是保持同样的运动状态。

当绳子自由端在拉力F力的作用下向上移动时，重物G被提起，与其连接挂在一起的轮三也随着向上移动，因此轮三为动滑轮；而轮二与轮三也是固定连接的，也随着重物一起向上移动，因此轮二也为动滑轮。而不论物体如何升降，轮一总是固定在天花顶上，它的轴并未移动，总固定在同一位置，因此轮一是定滑轮。

例4.如图4，在拉力F的作用下，箱子向左匀速滑动，若箱子与地面之间的摩擦力为f，求拉力F与摩擦力f的大小关系。（不计轮重与绳子间摩擦力的影响）

解析：这道题，常见学生出现错误的解答。

在纵向排列的滑轮组案例中，学生较容易指出哪个是动滑轮，哪个是定滑轮，但对于横向排列的滑轮组，则有许多同学一筹莫展，找不到思路。主要原因还是在于不知道他们如何区别动滑轮与定滑轮。

如果能我们抓住问题的本质：“轮轴是否移动”去判断，问题便迎刃而解了。

仔细观察，轮一与墙是固定在一起的，它的轮轴始终没有移动，所以可以确定轮一为定滑轮；而箱子向左移动时，与之相连的轮二也是随之向左移动的，因此轮二必为动滑轮无疑。

因为箱子匀速运动，所以箱子在水平运动方向上受力平衡，即使箱子向左运动的动力大小等于向右的摩擦阻力f。

例5．如图5，弹簧秤的左端固定在墙上，滑轮挂在弹簧秤的挂钩上，滑轮上的绳一端系着一个静止放在粗糙地面上的物体，绳的另一端在逐渐增大的F力的作用下，使物体由静止变为运动，判断在整个过程中该滑轮是什么滑轮?

解析：这是一道较为复杂的题目，许多同学一见该题便不假思索地认定滑轮为定滑轮，直至重新认真审题才发现问题没那么简单。

由于存在静摩擦力，当作用在物体上的拉力小于最大静摩擦力时，该物体仍将保持静止状态，而滑轮及与之相连的弹簧秤将被向右拉动，此时滑轮应视为动滑轮（此时被拉的是弹簧秤）。

当拉力Ｆ增大到超过最大静摩擦力之后，物体开始被拉动，此时，滑轮及已被拉长的弹簧秤，却保持相对静止状态，这时的滑轮才能被看做为定滑轮。

如上所述，在“简单机械――滑轮”的教学中，应重视对定滑轮与动滑轮的辨别，它是我们对滑轮类问题进行分析的基础，值得我们在教学中给予足够的注意。

参考文献：

［1］朱清时.科学（九年级）上.浙江教育出版社，2006.

［2］卫荣祥.求滑轮（组）中力的方法.中学物理：初中版，2002（10）.

［3］袁丽梅，王辰.动滑轮“变态”问题例析.少年天地：初中，2003（12）.

［4］钟西友.如何复习滑轮及滑轮组.物理通报，2004（10）.

［5］课程教材研究所与物理课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书物理九年级：人教版.1版，2001-12.

（作者单位 广东省深圳文汇中学）

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