动滑轮的实质是什么杠杆原理 滑轮省力原理的物理知识(2)

动滑轮的实质是什么杠杆原理

原则是：n为奇数时，绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担，其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如：n=5，则需两个动滑轮（3+2）。n为偶数时，绳子从定滑轮为起始，这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如：n=4，则需两个动滑轮（2+2）。

按要求确定定滑轮个数，原则是：一般的：两股绳子配一个动滑轮，一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时，偶数段绳子可减少一个定滑轮；要改变力作用方向，需增加一个定滑轮。

滑轮组设计原则可归纳为：奇动偶定；一动配一定，偶数减一定，变向加一定。

在以上知识的基础上，我们就可以讨论滑轮省力的物理原理。对于定滑轮，上面讨论的是理想机械，实际使用定滑轮时，要考虑转轴摩擦、绳子和滑轮之间的摩擦，所以，使用定滑轮不能省力，不在本文讨论之列。

滑轮组的省力道理与动滑轮一样，只是动滑轮的数量不同而已，因此，本文也不讨论滑轮组，只讨论典型滑轮----动滑轮。

第一，我们可以用杠杆原理分析动滑轮的省力原理。

如果是理想的动滑轮，不计动滑轮的重和摩擦，根据杠杆原理分析，动力臂为阻力臂的2倍，使用动滑轮能省一半的力。使用动滑轮，动力移动的距离大于重物移动的距离。

第二，从静力平衡的角度分析动滑轮的省力原理。

不计摩擦，当动滑轮在竖直方向静止或作匀速直线时，动滑轮受到了四个静力而平衡，即动滑轮的自重（G动）、重物对动滑轮的拉力（等于物体重G物）、两股绳子对动滑轮的拉力F。

由于不计摩擦，两股绳子对动滑轮的拉力F是相等的，则有平衡等式：2 F= G物+G动，推出拉力F= (G物+G动)/2。

G动相对于G物来说很小，所以，F小于G，即动滑轮是省力的。

第三，从机械功原理角度来讨论动滑轮的省力原理。

机械功原理：使用任何机械都不能省功。理解其含义有以下几种情况：

1、做完一件事，所做的功是一个定值，不论你采用何种方式。省力必然费距离；费力必然省距离。

2、不考虑摩擦和机械自重：用人力F提物所做的功等于机械提物所做的功。

3、不考虑摩擦和机械自重：动力F所做的功等于阻力所做的功。

4、如果考虑摩擦和机械的自重G动（实际机械）：动力F所做的功等于机械克服所有阻力所做的功。

5、如果考虑摩擦和机械的自重G动（即实际机械）：使用机械不仅不能省功，而且还要多做一些额外功。

所以，对于理想机械，W=FS=Gh，由于S=2h，因此，F=G/2，这就是动滑轮省一半力的原理。

如果不计摩擦，只考虑机械的自重，则FS=Gh+G动h，由于S=2h，所以，F= (G物+G动)/2。G动相对于G物来说很小，动滑轮仍然是省力的。