5.2 滑轮-2022-2023学年九年级科学上册华东师大版精讲练

第二讲 滑轮 一、知识点 1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。如图（1）所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。 根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。 图（1）滑轮 图（2）定滑轮 图（3）等臂杠杆 图（4）h=S 2.定滑轮 （1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。如图（2）所示。 （2）实质：是个等臂杠杆。（如图（3）所示）。 轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。【】 （3）特点：不省力，但可改变力的方向。 所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中（3）中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。21*教*育*名*师 （4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如图（4）所示） 对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦） 3.动滑轮 （1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如图（5）所示） 图（5）动滑轮 图（6）动力臂是阻力臂2倍 图（7） （2）实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。如图（6）所示，图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则。 （3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。 （4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍，如图（7）所示。 对于动滑轮来说：1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。 4.滑轮组 （1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。 （2）特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。 注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。 （3）动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。如下图（8）所示。（n表示承担物重绳子的段数） （4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：。 n=2，s=2h n=3,s=3h n=3,s=3h n=4,s=4h n=4,s=4h n=5,s=5h A B C D E F 图（8）滑轮组 (4)滑轮组的组装：1）根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；2）确定动滑轮的个数；3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。【21cnj*y.co*m】 5.如图（9）所示，斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。 图（9）斜面 6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。 二、精选练习题 【典例】 1．某工程建设中用到的一种起重机的结构示意图如图所示，用该起重机将放在水平地面上的长方体混凝土墩放入水中。起重机的吊臂OAB粗细不计，可以看作杠杆，吊臂B端连着滑轮组，已知混凝土墩的密度为2.5×103kg/m3、底面积为4m2、高为2m，ρ水＝1.0×103kg/m3。求： （1）混凝土墩的质量； （2）混凝土墩被提起到最高点静止时，立柱CA恰好竖直，OA：OB＝1：6。若忽略滑轮组、钢丝绳和吊臂的重力及各种摩擦，则起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少N。 （3）混凝土墩浸没在水中后，它匀速下降过程中所受钢丝绳的拉力。（不计水的阻力） 2．反思是一种良好的学习品质。 （1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。 （2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条