内容正文:
重难点突破:29滑轮
【知识清单】
滑轮(不计摩擦)
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
轴固定不动
轴可以随被吊物体一起运动
定滑轮和动滑轮组合
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
——
特点
不能省力,但是能改变动力的方向
能省一半的力,但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
省力
情况
F=G
F=
F=
绳端
距离
s=h
s=2h
s=nh
说明:省力情况公式忽略了轮轴间摩擦及绳重;n是吊着动滑轮绳子的段数。
【绳子段数n的判断方法】如图:
【组装滑轮组方法】首先根据公式求出绳子的段数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。
使用定滑轮和动滑轮的几种情况(图中物体全部匀速运动):
图示
表达式
定滑轮
F=G;S绳=S物;v绳=v物
F=Ff Ff为物体A所受的摩擦力
动滑轮
F=;S绳=2S物;v绳=2v物
F=;S绳=2S物;v绳=2v物
F=2G+G动;;
F=2Ff ;;
斜面
轮轴
示意图
定义
由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,大轮叫轮,小轮叫轴。
特点
省力但费距离
动力作用在轮上省力
应用
螺旋、木螺钉、盘山公路
方向盘、水龙头、门把手
【典例分析】
例1.如图所示,利用轻质 滑轮A(填“定”或“动”)匀速提升重物G。当重物匀速上升的速度为1米/秒时,拉力为10牛,则重物的重力为 牛;若以2米/秒的速度匀速提升此重物,则拉力为 牛。
【答案】动;20;10
【解析】由图可知,滑轮A的轴随物体一起运动,故滑轮A是动滑轮。轻质滑轮重力可不计,根据 ,可知重物的重力为G=2F=2×10N=20N,当重物匀速上升的速度为1m/s时,拉力为10N,若以2m/s的速度匀速提升此重物,此时物体仍然处于平衡状态,故拉力不变,即拉力为10N。
例2.如下图所示,一滑轮重10N,提起重物G=50N,当按(a)图使用时拉力F= N;当按(b)图使用时拉力F= N;当按(c)图使用时拉力F= N。
【答案】50;30;20
【解析】a图为定滑轮,定滑轮不省力也不费力,所以拉力F为50N。
b图为用动滑轮提升重物,动滑轮可以省一半的力,因为在提升重物的同时好要考虑滑轮自身的重力,所以拉力F为30N。
c图为用滑轮组提升重物,由图可知,动滑轮上承受重物的绳子段数为n=3
根据公式
可得拉力为
例3.如图所示,用一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法中正确的是()
A.F1较大 B.F3较大
C.F1、F2、F3的大小不能确定 D.F1、F2、F3一样大
【答案】D
【解析】由图可知,图中滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,因忽略绳子与滑轮的摩擦,所以F1、F2、F3都与物体重力相等,所以三种拉法所用拉力一样大,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
例4.如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,物体B在匀速下降时,通过滑轮组拉着物体A使其在水平面上做匀速直线运动,此时物体A受到绳子水平向左的拉力为100N。当用一个水平向右的拉力拉动物体A时,物体A恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为20N,不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )
A.物体A所受滑动摩擦力为300N
B.物体B所受重力为300N
C.支架受到滑轮组的拉力为220N
D.物体A受到水平向右的拉力为100N
【答案】C
【解析】A.物体B在匀速下降时,A匀速向左运动,A处于平衡态,受到了拉力和摩擦力,拉力的大小等于摩擦力的大小,A受到的摩擦力的大小为100N,A不符合题意;
B.对B进行受力分析,物体B所受重力为
B不符合题意;
C.支架受到滑轮组的拉力为
C符合题意;
D.当用一个水平向右的拉力拉动物体A时,物体A向右匀速,其受到了向右的拉力和向左的摩擦力,还受到了绳子对其向左的拉力,其大小为100N,故一个水平向右的拉力为
D不符合题意。
故答案为:C。
【针对训练】
一、选择题
1.旗杆顶部装有一个定滑轮,它能起到的作用是( )
A.既不省力,也不能改变施力方向
B.虽不省力,但能改变施力方向
C.既省力,又能改变施力方向
D.虽省力,但不能改变施力方向
2.如图是滑轮的两种用法,以下说法中正确的是( )
A.甲是动滑轮,使用时不能省力 B.乙是动滑轮,使用时可以省力
C.甲是定滑轮,使用时可以省力 D.乙是定滑轮,使用时不能