滑輪、輪軸與齒輪

1、基本定義折疊編輯本段使用滑輪時(shí)，軸的位置固定不動(dòng)的滑輪，稱為定滑輪。根據(jù)F1*L1=F2*L2可得，定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，使用定滑輪可以改變用力的方向，但是使用定滑輪不能省力，不可以省距離。定滑輪的作用是改變力的方向基本原理折疊編輯本段定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動(dòng)力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑。根據(jù)杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力和不省距離的結(jié)論。像旗桿頂部的滑輪那樣，固定在一個(gè)位置轉(zhuǎn)動(dòng)而不移動(dòng)的滑輪叫定滑輪。相關(guān)儀器折疊編輯本段演示滑輪組（J2121型），測(cè)力計(jì)二個(gè)，鉤碼，細(xì)繩及支架。 它的作用是改變用力方向，不象動(dòng)滑輪是只改變力的大小，不改變力的方向.實(shí)驗(yàn)方法折疊編輯本段1.取一

2、單滑輪固定在方座支架上，構(gòu)成一個(gè)定滑輪。用細(xì)繩跨過滑輪，細(xì)繩的一端掛上鉤碼作為阻力，鋼繩的另一端掛一測(cè)力計(jì)（圖1471）。2.用手豎直向下勻速拉測(cè)力計(jì)，當(dāng)滑輪平衡時(shí)，觀察測(cè)力計(jì)讀數(shù)。3.改變測(cè)力計(jì)拉力的方向（水平、斜向下、向下），當(dāng)滑輪平衡時(shí)，記下各次測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。4.改變所掛鉤碼的重量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并記下各次測(cè)力計(jì)的讀數(shù)5.實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)分析，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)跟所掛鉤碼的重量相等。動(dòng)滑輪 編輯詞條B 添加義項(xiàng) ?動(dòng)滑輪 示意圖拉力為重物的重力的一半 相比定滑輪更加省力基本信息· 中文名稱動(dòng)滑輪· 外文名稱movable

3、pulley · 定義軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪· 性質(zhì)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的省力杠桿目錄1定義2動(dòng)滑輪的特點(diǎn)3歷史由來4性質(zhì)5目的作用6儀器器材7實(shí)驗(yàn)方法8注意事項(xiàng)9省力計(jì)算1 定義2 動(dòng)滑輪的特點(diǎn)3 歷史由來4 性質(zhì)5 目的作用6 儀器器材7 實(shí)驗(yàn)方法8 注意事項(xiàng)9 省力計(jì)算回到頂部意見反饋· 定滑輪和動(dòng)滑輪· 動(dòng)滑輪原理· 動(dòng)滑輪的作用· 動(dòng)滑輪的特點(diǎn)定義折疊編輯本段使用時(shí).軸隨物體一起移動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪。動(dòng)滑輪可以看做是一個(gè)省力杠桿

4、，O為杠桿的支點(diǎn)，滑輪的軸是阻力的作用點(diǎn)。被提升的物體對(duì)軸的作用力是阻力，繩對(duì)輪的作用力是動(dòng)力。提升重物時(shí)，如果兩邊繩子平行，動(dòng)力臂為阻力臂的兩倍；動(dòng)滑輪平衡時(shí)，動(dòng)力為阻力的一半。因此若不計(jì)動(dòng)滑輪自身所受的重力，使用動(dòng)滑輪可以省一半力，但這時(shí)卻不能改變用力的方向，向上拉繩才能將重物提起。動(dòng)滑輪的特點(diǎn)折疊編輯本段使用動(dòng)滑輪能省一半力，費(fèi)距離。這是因?yàn)槭褂脛?dòng)滑輪時(shí)，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔(dān)鉤碼重的一動(dòng)滑輪半。使用動(dòng)滑輪雖然省了力，但是動(dòng)力移動(dòng)的距離是鉤碼升高的距離的2倍，即費(fèi)了距離。不能改變力的方向。隨著物體的移動(dòng)而移動(dòng)。定義1 ：軸的位置隨被拉物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪稱為動(dòng)滑輪。定義2：若將

5、重物直接掛在滑輪上，在提升重物時(shí)滑輪也一起上升，這樣的滑輪叫動(dòng)滑輪.定義3：如果人站在所拉物體上拉動(dòng)繩子時(shí)，相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的滑輪反而相當(dāng)于定滑輪，固定不動(dòng)的為動(dòng)滑輪，因此動(dòng)滑輪的定義為相對(duì)于施力的人來說如果滑輪運(yùn)動(dòng)則為動(dòng)滑輪，否則為定滑輪。歷史由來折疊編輯本段關(guān)于滑輪的繪品最早出現(xiàn)于一幅西元前八世紀(jì)的亞述浮雕。這浮雕展示的是一種非常簡(jiǎn)單的滑輪，只能改變施力方向，主要目的是為了方便施力，并不會(huì)給出任何機(jī)械利益。在中國，滑輪裝置的繪制最早出現(xiàn)于漢代的畫像磚、陶井模。在墨經(jīng)里也有記載關(guān)于滑輪的論述。古希臘人將滑輪歸類為簡(jiǎn)單機(jī)械。早在西元前400年，古希臘人就已經(jīng)知道如何使用復(fù)式滑輪了。大約在西元前33

6、0年，亞里士多德在著作機(jī)械問題（Mechanical Problems）里的第十八個(gè)問題，專門研討“復(fù)式滑輪”系統(tǒng)。阿基米德貢獻(xiàn)出很多關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械的知識(shí)，詳細(xì)地解釋滑輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。據(jù)說阿基米德曾經(jīng)獨(dú)自使用復(fù)式滑輪拉動(dòng)一艘裝滿了貨物與乘客的大海船。西元一世紀(jì)，亞歷山卓的希羅分析并且寫出關(guān)于復(fù)式滑輪的理論，證明了負(fù)載與施力的比例等于承擔(dān)負(fù)載的繩索段的數(shù)目，即“滑輪原理”。1608年，在著作數(shù)學(xué)紀(jì)要（Mathematical Collection）里，荷蘭物理學(xué)者西蒙·斯芬表明，滑輪系統(tǒng)的施力與負(fù)載之間移動(dòng)路徑的長(zhǎng)度比率，等于施力與負(fù)載之間的反比率。這是雛型的虛功原理。1788年，法國物

7、理學(xué)者約瑟夫·拉格朗日在巨著分析力學(xué)（Mécanique analytique）里，使用滑輪原理推導(dǎo)出虛功原理，從而揭起了拉格朗日力學(xué)的序幕。性質(zhì)折疊編輯本段一個(gè)動(dòng)力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的省力杠桿，省1/2力多費(fèi)1倍距離，不能改變力的方向，但需要一定的前提。目的作用折疊編輯本段了解力作用在輪和軸上時(shí)，動(dòng)滑輪的作用：可以省力，但不能改變力的方向。定滑輪雖然可以改變力的方向，不省空間，不省力。儀器器材折疊編輯本段演示滑輪組（J2121型），測(cè)力計(jì)2個(gè)及2個(gè)以上，鉤碼，細(xì)繩及支架。實(shí)驗(yàn)方法折疊編輯本段1.取一細(xì)繩跨過滑輪，細(xì)繩的一端固定在支架或橫梁上，另一端系在測(cè)力計(jì)的

8、鉤上。測(cè)力計(jì)拉動(dòng)細(xì)繩，滑輪隨之移動(dòng)，這樣的滑輪叫動(dòng)滑輪。2.在滑輪框架的鉤上掛鉤碼，使滑輪兩邊的兩根細(xì)繩在豎直方向上，手通過測(cè)力計(jì)拉住繩子的一端。當(dāng)滑輪平衡、或?qū)⒒喓退旅娴你^碼一起勻速提升，記下測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。改變鉤碼重，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，并記下測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，測(cè)力計(jì)讀數(shù)僅為鉤碼重的一半。由此可以得出結(jié)論：使用動(dòng)滑輪能省一半力。4.按圖1473所示，用兩個(gè)相同的測(cè)力計(jì)吊住繩子的兩端，并使滑輪兩邊的繩子保持豎直，測(cè)力計(jì)指針不與標(biāo)尺相碰?？梢钥吹?，兩個(gè)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相等，并且兩個(gè)讀數(shù)之和等于動(dòng)滑輪和鉤碼的總重。若滑輪本身重可以忽略，則動(dòng)滑輪兩邊的每根細(xì)繩所承受的

9、力是相等的，并且承擔(dān)所掛物體重的一半。注意事項(xiàng)折疊編輯本段實(shí)驗(yàn)的演示中，會(huì)出現(xiàn)測(cè)力計(jì)讀數(shù)偏大的情況，這是由于在提升重物的同時(shí)還要提升動(dòng)滑輪，還要克服摩擦力的緣故與滑輪有關(guān)的摩擦有兩種，一種是滑輪和轉(zhuǎn)軸之間的摩擦；另一種是繩子與滑輪的摩擦。還有一種是繩子的自重，初中物理計(jì)算題中一般忽略繩重及摩擦。省力計(jì)算折疊編輯本段一、F=G/2(理想化，不計(jì)滑輪的重量且只有一個(gè)動(dòng)滑輪）二、F=(G+G動(dòng)滑輪）/2（考慮了動(dòng)滑輪的重量且只有一個(gè)動(dòng)滑輪）三、F=(G+G動(dòng)滑輪）/n （n代表接在動(dòng)滑輪上的繩子的段數(shù)，這是一個(gè)滑輪組）實(shí)驗(yàn)方法折疊編輯本段物體掛在動(dòng)滑輪一側(cè)繩子上，拉動(dòng)滑輪的輪軸，如圖：動(dòng)滑輪特殊使用

10、時(shí)，不省力，所用的力是重物重力的2倍，繩子移動(dòng)距離是重物移動(dòng)距離的二分之一。相當(dāng)于正常動(dòng)滑輪的相反效果。什么是輪軸原理凡是由一個(gè)輪和一個(gè)軸組成的機(jī)械都叫輪軸。 圓的叫輪用于固定的叫軸！ 此物是用來減少作用力或改變方向用的！幾個(gè)輪軸就能組個(gè)滑輪組了，既能省力又能改變方向！ 輪軸就是裝上輪子的軸，但是輪和軸之間的安裝關(guān)系是不同的。 輪軸是變形的杠桿。它的軸心相當(dāng)于杠桿的支點(diǎn)，輪和軸的周邊分別是力點(diǎn)或重點(diǎn)。在工作時(shí)，可以用輪帶動(dòng)軸，也可以用軸帶動(dòng)輪。當(dāng)輪帶動(dòng)軸時(shí)，工作省力，但費(fèi)距離;當(dāng)軸帶動(dòng)輪時(shí)，工作費(fèi)力，但省距離。 實(shí)際上，輪軸是變化極多的。 像馬車和推車這樣的輪軸是最簡(jiǎn)單的，沒有動(dòng)力傳遞，動(dòng)力車

11、輛的輪軸就復(fù)雜得多。 以汽車為例，動(dòng)力不是簡(jiǎn)單的傳遞給軸，如果是那樣，汽車就不能拐彎，在汽車軸的中間，有一個(gè)“差速器”，在通過兩個(gè)半軸給左右車輪傳動(dòng)，這樣在汽車拐彎時(shí)，兩邊車輪行駛的距離才能不同。人力三輪車的后軸，為了拐彎，一個(gè)后輪和軸是固定的傳遞動(dòng)力，另一個(gè)后輪是可以和軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，用以差速拐彎。 在用軸帶動(dòng)輪時(shí)，如皮帶輪的運(yùn)動(dòng)，不僅可以傳遞動(dòng)力，還能改變轉(zhuǎn)速。輪軸的作用輪軸，顧名思義是由“輪”和“軸”組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能繞共軸線旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于以軸心為支點(diǎn)，半徑為桿的杠桿系統(tǒng)。所以，輪軸能夠改變扭力的力矩，從而達(dá)到改變扭力的大小。 1.輪軸的定義 由輪和軸組成，能繞共同軸線旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，叫

12、做輪軸。 2.輪軸的實(shí)質(zhì) 能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，支點(diǎn)就在軸線，輪軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輪與軸有相同的轉(zhuǎn)速。 3.輪軸的平衡條件 如圖所示，R為輪半徑，r為軸半徑，F(xiàn)1為作用在輪上的力，F(xiàn)2為作用在軸上的力，根據(jù)杠桿的平衡條件有：F1R=F2r （動(dòng)力×輪半徑=阻力×軸半徑）。 4.外環(huán)叫輪 內(nèi)環(huán)叫軸。輪軸兩個(gè)環(huán)是同心圓。 由上式可知：當(dāng)動(dòng)力作用在輪上，則輪軸為省力杠桿；動(dòng)力作用在軸上則輪軸為費(fèi)力杠桿。 所以輪和軸的半徑相差越大則越省力，但越費(fèi)距離。 像馬車,門把手,方向盤和推車這樣的輪軸是最簡(jiǎn)單的，沒有動(dòng)力傳遞，動(dòng)力車輛的輪軸就復(fù)雜得多。當(dāng)然扳手也是. 以汽車為例，動(dòng)力不是簡(jiǎn)單的傳遞輪軸

13、，如果是那樣，汽車就不能拐彎，在汽車軸的中間，有一個(gè)“差速器”，在通過兩個(gè)半軸給左右車輪傳動(dòng)，這樣在汽車拐彎時(shí)，兩邊車輪行駛的距離才能不同。人力三輪車的后軸，為了拐彎，一個(gè)后輪和軸是固定的傳遞動(dòng)力，另一個(gè)后輪是可以和軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，用以差速拐彎。 在用軸帶動(dòng)輪時(shí)，如皮帶輪的運(yùn)動(dòng)，不僅可以傳遞動(dòng)力，還能改變轉(zhuǎn)速。 定義：由輪和軸組成，能繞共同軸線輪與軸的簡(jiǎn)單機(jī)械叫做輪軸半徑較大者是輪，半徑較小的是軸 輪軸的原理 輪軸的實(shí)質(zhì)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)杠桿使用輪軸時(shí)，一般情況下作用在輪上的力和軸上的力的作用線都與輪和軸相切，因此，它們的力臂就是對(duì)應(yīng)的輪半徑和軸半徑 由于輪半徑總大于軸半徑，因此當(dāng)動(dòng)力作用于輪時(shí)，輪軸為

14、省力費(fèi)距離杠桿（下面的第一幅圖），實(shí)際的例子：有自行車腳踏與輪盤（大齒輪）是省力輪軸當(dāng)動(dòng)力作用于軸上時(shí)，輪軸為費(fèi)力省距離杠桿（如下面的第二幅圖），實(shí)際的例子有：自行車后輪與輪上的飛盤（小齒輪）、吊扇的扇葉和軸都是費(fèi)力輪軸的應(yīng)用 F1R=F2r輪軸是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械。（滑輪組的作用 【目的和要求】了解滑輪組的作用。【儀器和器材】演示滑輪組（J2121型），測(cè)力計(jì)二個(gè)，鉤碼，細(xì)繩及支架【實(shí)驗(yàn)方法】1將兩個(gè)單滑輪按圖1474那樣，通過細(xì)繩裝成最簡(jiǎn)單的滑輪組。手通過測(cè)力計(jì)拉住繩的一端，當(dāng)滑輪組平衡（或使重物與動(dòng)滑輪一起勻速提升）時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，只是動(dòng)滑輪和重物總重的一半，并且用力

15、的方向也改變了。2如圖1475所示，將兩個(gè)二串的復(fù)滑輪組成滑輪組。將細(xì)繩的一端拴在定滑輪的框架構(gòu)上，然后把細(xì)繩依次繞穿過定滑輪和動(dòng)滑輪。繩子的另一端會(huì)在測(cè)力計(jì)的鉤上。在動(dòng)滑輪的框架鉤下面掛鉤碼。手通過測(cè)力計(jì)拉繩子的一端，當(dāng)滑輪平衡（或使重物與動(dòng)滑輪一起勻速運(yùn)動(dòng)）時(shí)，可發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為動(dòng)滑輪和鉤碼總重的14。動(dòng)滑輪和鉤碼的總重由四段繩子承擔(dān)，每段繩子承擔(dān)總重的1/4。改用由兩個(gè)二并的復(fù)滑輪組成滑輪組進(jìn)行演示（圖1476），實(shí)驗(yàn)結(jié)果也相同?！咀⒁馐马?xiàng)】1在“使用滑輪組的時(shí)候，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一”的結(jié)論，顯然是忽略了滑輪與軸之間的摩擦以及滑輪自重等因素。繩子與滑輪之間的摩擦對(duì)我們是有益的，若這個(gè)摩擦力太小，繩子就會(huì)在滑輪上打滑，而不能使滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來。由于滑輪與軸之間存在著