滑輪是一個周邊有槽，能夠繞軸轉動的小輪。由可繞中心軸轉動有溝槽的圓盤和跨過圓盤的繩、膠帶、鋼索、鍊條等所組成的可以繞着中心軸旋轉的簡單機械叫做滑輪。

如下圖，是一個等臂杠杆，如果在它的上方和下方加一個半圓闆，并在支點處安裝一個軸使它能轉動，這就是滑輪。

滑輪的杆杆模型

所以，滑輪的實質是可以轉動的杠杆。杠杆的平衡條件同樣适用于滑輪。

滑輪有三類： 定滑輪：在轉動的過程中，它的軸固定不動，或者說它的位置不發生改變。動滑輪：在轉動的過程中，其軸可以随物體一起移動，或者說，軸的位置不斷改變。滑輪組：二個以上的滑輪組合。

定滑輪的特點：如圖，根據杠杆原理分析：不計摩擦，F1l1=F2l2，因為 L1=L2，所以，F1=F2，定滑輪的實質是等臂杠杆，使用定滑輪不能省力但是能改變動力的方向。

定滑輪的杆杆模型

動滑輪特點：如下圖，不計動滑輪的重和摩擦，根據杠杆原理分析：F1l1=F2l2，因為L1=2L2，所以，動滑輪的實質：動力臂為阻力臂2倍的省力杠杆。使用動滑輪能省一半的力，但不能改變動力的方向。動滑輪的支點是變化的。如隻忽略輪軸間的摩擦則：拉力F= (G物 G動)/2。

動滑輪的杆杆模型

滑輪組特點：使用滑輪組既能省力，有時能夠改變動力的方向。不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力，拉力F= G/n 。如隻忽略輪軸間的摩擦，則拉力F= (G物 G動)/n。

滑輪組是若幹個定滑輪和動滑輪匹配而成，可以達到既省力又改變力作用方向的目的。使用中，省力多少決定繩子的繞法。

代表性的滑輪組

原則是：n為奇數時，繩子從動滑輪為起始。用一個動滑輪時有三段繩子承擔，其後每增加一個動滑輪增加二段繩子。如：n=5，則需兩個動滑輪（3 2）。n為偶數時，繩子從定滑輪為起始，這時所有動滑輪都隻用兩段繩子承擔。如：n=4，則需兩個動滑輪（2 2）。

按要求确定定滑輪個數，原則是：一般的：兩股繩子配一個動滑輪，一個動滑輪一般配一個定滑輪。力作用方向不要求改變時，偶數段繩子可減少一個定滑輪；要改變力作用方向，需增加一個定滑輪。

滑輪組設計原則可歸納為：奇動偶定；一動配一定，偶數減一定，變向加一定。

在以上知識的基礎上，我們就可以讨論滑輪省力的物理原理。對于定滑輪，上面讨論的是理想機械，實際使用定滑輪時，要考慮轉軸摩擦、繩子和滑輪之間的摩擦，所以，使用定滑輪不能省力，不在本文讨論之列。

滑輪組的省力道理與動滑輪一樣，隻是動滑輪的數量不同而已，因此，本文也不讨論滑輪組，隻讨論典型滑輪----動滑輪。

第一，我們可以用杠杆原理分析動滑輪的省力原理。

如果是理想的動滑輪，不計動滑輪的重和摩擦，根據杠杆原理分析，動力臂為阻力臂的2倍，使用動滑輪能省一半的力。使用動滑輪，動力移動的距離大于重物移動的距離。

第二，從靜力平衡的角度分析動滑輪的省力原理。

不計摩擦，當動滑輪在豎直方向靜止或作勻速直線時，動滑輪受到了四個靜力而平衡，即動滑輪的自重（G動）、重物對動滑輪的拉力（等于物體重G物）、兩股繩子對動滑輪的拉力F。由于不計摩擦，兩股繩子對動滑輪的拉力F是相等的，則有平衡等式：2 F= G物 G動，推出拉力F= (G物 G動)/2。

G動相對于G物來說很小，所以，F小于G，即動滑輪是省力的。

第三，從機械功原理角度來讨論動滑輪的省力原理。

機械功原理：使用任何機械都不能省功。理解其含義有以下幾種情況：

1、做完一件事，所做的功是一個定值，不論你采用何種方式。省力必然費距離；費力必然省距離。

2、不考慮摩擦和機械自重：用人力F提物所做的功等于機械提物所做的功。

3、不考慮摩擦和機械自重：動力F所做的功等于阻力所做的功。

4、如果考慮摩擦和機械的自重G動（實際機械）：動力F所做的功等于機械克服所有阻力所做的功。

5、如果考慮摩擦和機械的自重G動（即實際機械）：使用機械不僅不能省功，而且還要多做一些額外功。

所以，對于理想機械，W=FS=Gh，由于S=2h，因此，F=G/2，這就是動滑輪省一半力的原理。

如果不計摩擦，隻考慮機械的自重，則FS=Gh G動h，由于S=2h，所以，F= (G物 G動)/2。G動相對于G物來說很小，動滑輪仍然是省力的。

如果考慮摩擦和機械的自重G動（實際機械）：動力所做的功等于機械克服所有阻力所做的功。這時，η= Gh/FS，由于S=2h，所以，F=G/2η，η是機械效率，總是小于1的，即動滑輪仍然是省力的。

特别提醒：并不是所有的動滑輪都可以省力的。下圖中，右邊的動滑輪是費力的。

滑輪是變形杠杆，屬于杠杆類簡單機械，用途很廣。在我國早在戰國時期著作《墨經》中就有關于滑輪的記載。滑輪組在起重機、卷揚機、升降機等機械中得到廣泛應用。工廠中常用的差動滑輪（俗稱手拉葫蘆）也是一種滑輪組。

阿基米德詳細地解釋了滑輪的運動學理論，據說阿基米德曾經獨自使用複式滑輪拉動一艘裝滿了貨物與乘客的大海船。西元一世紀，希羅分析并且寫出關于複式滑輪的理論，證明了負載與施力的比例等于承擔負載的繩索段的數目，即“滑輪原理”。

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