问题探究:生产生活中,有不少大型机械能帮助人类完成繁重的工作,如起重机、电梯等都用到了滑轮。使用滑轮有什么好处呢?
定滑轮、动滑轮和滑轮组的比较
| 比较项目 | 定滑轮 | 动滑轮 | 滑轮组 |
| --- | --- | --- | --- |
| 图形特点 | | | |
| 定义 | 轴
| 轴随物体 | 动滑轮和定滑轮组合在一起 |
续表
| 比较项目 | 定滑轮 | 动滑轮 | 滑轮组 |
| --- | --- | --- | --- |
| 动力情况 | $F_1=G$ | $F_2=$（不计滑轮重与摩擦） | $F_3=$（$n$是承担物重的绳子段数） |
| 动力方向 | | | 有可能改变，有可能不改变 |
| 绳自由端移动距离($s$) | $s=h$ | $s=2h$ | $s=$（$n$是承担物重的绳子段数） |
| 实质 | 杠杆 | 杠杆 | |

1. 固定不动
2. 一起运动
3. $\frac{G}{2}$
4. $\frac{G}{n}$
5. 改变
6. 不改变
7. $nh$
8. 等臂
9. 省力

【分析】本题考查定滑轮、动滑轮、滑轮组的基本概念与特性，解题思路是：先明确三种滑轮的核心定义，再分别推导动力、动力方向、移动距离及实质等知识点，对应表格中的空缺逐一填写。首先回忆定滑轮的定义（轴固定不动），动滑轮的定义（轴随物体一起运动）；接着根据滑轮的受力分析，不计滑轮重与摩擦时，动滑轮省一半力，滑轮组的拉力与承担物重的绳子段数有关；再结合三种滑轮的特点，确定动力方向、移动距离及杠杆实质，即可完成表格填空。
【解析】1. 定滑轮的定义：轴固定不动，故对应空填“固定不动”；2. 动滑轮的定义：轴随物体一起运动，故对应空填“一起运动”；3. 动滑轮不计滑轮重与摩擦时，能省一半力，因此动力$F_2=\frac{G}{2}$；4. 滑轮组中，承担物重的绳子段数为$n$，不计滑轮重与摩擦时，动力$F_3=\frac{G}{n}$；5. 定滑轮的作用是改变力的方向，故动力方向为“改变”；6. 定滑轮的实质是等臂杠杆，故对应空填“等臂”；7. 动滑轮的实质是省力杠杆，故对应空填“省力”；8. 对应定滑轮的动力方向，填“改变”；9. 滑轮组中，绳自由端移动距离$s$与物体上升高度$h$的关系为$s=nh$。
【答案】固定不动；一起运动；$\frac{G}{2}$；$\frac{G}{n}$；改变；等臂；省力；改变；$nh$
【知识点】定滑轮特点；动滑轮特点；滑轮组特点
【点评】本题为物理基础概念题，聚焦三种滑轮的核心特性，只要掌握课堂所学的滑轮基础知识点即可轻松解答，是巩固简单机械知识的典型题目。
【难度系数】0.8

[典例1]滑轮是一种常用的简单机械。使用定滑轮在省力和省距离等方面有什么特点？以下是小丽对此进行的实验：

①如图(甲),用弹簧测力计测出两个钩码的重；
②如图(乙),用手竖直向下匀速拉弹簧测力计,记录弹簧测力计示数(摩擦力忽略不计)。测量钩码和绳子自由端通过的距离,记录在下表中；
③如图(丙),改变拉力方向重复实验并记录。

请回答:
(1)①中测得钩码重为N。
(2)分析数据,可得出的结论是。
(3)小丽认为根据已有实验得出结论不具普遍性,还需。

1. 2.0
2. 使用定滑轮不省力,也不省距离,但可以改变用力的方向
3. 改变钩码的重力,多次测量

【分析】
首先，问题（1）需读取弹簧测力计的示数确定钩码重力；问题（2）要对比实验中拉力、移动距离与钩码重力、移动距离的关系，总结定滑轮的特点；问题（3）需考虑实验结论的普遍性，避免偶然性，需改变实验条件多次实验。
【解析】
（1）弹簧测力计的示数为2.0N，因此测得钩码重为2.0N；
（2）分析实验数据：拉力大小等于钩码重力，说明定滑轮不省力；钩码移动距离与绳子自由端移动距离相等，说明定滑轮不省距离；改变拉力方向后仍符合上述规律，说明定滑轮可以改变用力的方向，故结论为使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变用力的方向；
（3）仅一次实验得出的结论具有偶然性，为使结论具有普遍性，需改变钩码的重力，多次测量。
【答案】
1. 2.0
2. 使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变用力的方向
3. 改变钩码的重力，多次测量
【知识点】
定滑轮的特点、实验探究的普遍性
【点评】
本题考查定滑轮的实验探究，属于基础题，需掌握定滑轮的特点及实验结论普遍性的探究方法，注重对基础知识的理解与应用。
【难度系数】
0.6