动滑轮（轴随物体一起运动的滑轮）

动滑轮

轴随物体一起运动的滑轮

轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆（省力杠杆）。它不能改变力的方向，但最多能够省一半的力，但是不省功。与定滑轮能够组成滑轮组。是日常生活中常用的简单机械。

定义

使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。动滑轮可以看做是一个省力杠杆，O为杠杆的支点，滑轮的轴是阻力的作用点。被提升的物体对轴的作用力是阻力，绳对轮的作用力是动力。提升重物时，如果两边绳子平行，动力臂为阻力臂的两倍；动滑轮平衡时，动力为阻力的一半。因此若不计动滑轮自身所受的重力，使用动滑轮可以省一半力，但这时却不能改变用力的方向，向上拉绳才能将重物提起。

动滑轮的特点

使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费距离。不能改变力的方向。随着物体的移动而移动。另外，在生活中不能忽略动滑轮本身的质量，所以在动滑轮上升的过程中做了额外功，降低机械效率。

定义1：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。

定义2：若将重物直接挂在滑轮上，在提升重物时滑轮也一起上升，这样的滑轮叫动滑轮。

定义3：如果人站在所拉物体上拉动绳子时，相对地面运动的滑轮反而相当于定滑轮，固定不动的为动滑轮，因此动滑轮的定义为相对于施力的人来说如果滑轮运动则为动滑轮，否则为定滑轮。

历史由来

关于滑轮的绘品最早出现于一幅西元前八世纪的亚述浮雕。这浮雕展示的是一种非常简单的滑轮，只能改变施力方向，主要目的是为了方便施力，并不会给出任何机械利益。在中国，滑轮装置的绘制最早出现于汉代的画像砖、陶井模。在《墨经》里也有记载关于滑轮的论述。

古希腊人将滑轮归类为简单机械。早在西元前400年，古希腊人就已经知道如何使用复式滑轮了。大约在西元前330年，亚里士多德在著作《机械问题》（《MechanicalProblems》）里的第十八个问题，专门研讨“复式滑轮”系统。阿基米德贡献出很多关于简单机械的知识，详细地解释滑轮的运动学理论。据说阿基米德曾经独自使用复式滑轮拉动一艘装满了货物与乘客的大海船。西元一世纪，亚历山卓的希罗分析并且写出关于复式滑轮的理论，证明了负载与施力的比例等于承担负载的绳索段的数目，即“滑轮原理”。[1]

1608年，在著作《数学纪要》（《MathematicalCollection》）里，荷兰物理学者西蒙·斯芬表明，滑轮系统的施力与负载之间移动路径的长度比率，等于施力与负载之间的反比率。这是雏型的虚功原理。

1788年，法国物理学者约瑟夫·拉格朗日在巨著《分析力学》（《Mécaniqueanalytique》）里，使用滑轮原理推导出虚功原理，从而揭起了拉格朗日力学的序幕。

性质

一个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的省力杠杆，省1/2力多费1倍距离，不能改变力的方向，但需要一定的前提

了解力作用在轮和轴上时，动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向。

定滑轮虽然可以改变力的方向，不省距离，不省力。

实验

仪器器材

演示滑轮组（J2121型），测力计2个及2个以上，钩码，细绳及支架。

实验方法

1.取一细绳跨过滑轮，细绳的一端固定在支架或横梁上，另一端系在测力计的钩上。测力计拉动细绳，滑轮随之移动，这样的滑轮叫动滑轮。

2.在滑轮框架的钩上挂钩码，使滑轮两边的两根细绳在竖直方向上，手通过测力计拉住绳子的一端。当滑轮平衡、或将滑轮和它下面的钩码一起匀速提升，记下测力计的读数。改变钩码重，重复以上实验，并记下测力计的读数。

3.实验结果表明，在实验误差允许的范围内，测力计读数仅为钩码重的一半。由此可以得出结论：使用动滑轮能省一半力。

4.按图1．47－3所示，用两个相同的测力计吊住绳子的两端，并使滑轮两边的绳子保持竖直，测力计指针不与标尺相碰。可以看到，两个测力计的读数相等，并且两个读数之和等于动滑轮和钩码的总重。若滑轮本身重可以忽略，则动滑轮两边的每根细绳所承受的力是相等的，并且承担所挂物体重的一半。

注意事项

实验的演示中，会出现测力计读数偏大的情况，这是由于在提升重物的同时还要提升动滑轮，还要克服摩擦力的缘故与滑轮有关的摩擦有两种，一种是滑轮和转轴之间的摩擦；另一种是绳子与滑轮的摩擦。

还有一种是绳子的自重，初中物理计算题中一般忽略绳重及摩擦。

省力计算

一、F=G/2(理想化，不计滑轮的重量且只有一个动滑轮）

二、F=(G+G动滑轮）/2（考虑了动滑轮的重量且只有一个动滑轮）

三、F=(G+G动滑轮）/n（n代表接在动滑轮上的绳子的段数，这是一个滑轮组）

特殊使用方法

物体挂在动滑轮一侧绳子上，拉动滑轮的轮轴，如图：

动滑轮特殊使用时，不省力，所用的力是重物重力的2倍，绳子移动距离是重物移动距离的二分之一。相当于正常动滑轮的相反效果。

参考资料

1.动滑轮省力原理·高三网

2.高中物理定滑轮的作用有哪些?动滑轮的作用有哪些?·出国留学网