内容正文:
第十二章 简单机械
第2节 滑轮
教材考点梳理
一、定滑轮和动滑轮
1.定滑轮:
(1)定义:工作时轴固定不动,并且不随物体运动的滑轮。
(2)实质:等臂杠杆。l1
l2
F2
F1
(3)特点:使用定滑轮不省力,但能改变动力的方向。
(对不省力的理解:F≥G)
(4)绳子自由端移动距离:S=h (V拉=V物)。
(5)应用:旗杆顶端常用定滑轮。
2.动滑轮:
(1)定义:工作时随重物一起移动的滑轮。
(2)实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。F1
l1
F2
l2
(3)特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
(不计摩擦则:F= (G物+G动) /2。)
(4)绳子自由端移动距离:S=2h (V拉=2V物)
3.动滑轮的特殊使用方法:
(1)左图为常规用法,省力费距离:
F=G总 /2。S=2h。
(2)右图为特殊用法,费力省距离:
F=2G总 。S=h/2。
二、滑轮组
1.定义:定滑轮、动滑轮组合在一起构成滑轮组。
2.特点:使用滑轮组既能省力,又能改变动力的方向。
3.省力情况:不计摩擦,则拉力:
F= (G物+G动) /n
4.绳子自由端移动距离:S=nh (V拉=nV物)
5.滑轮组组装方法:
(1)首先根据公式n=(G物+G动) / F确定绳子的股数。
(2)然后根据“奇动偶定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮:
A.“奇动”:承担物重的绳子段数为奇数,绳子起点系在动滑轮上。
B.“偶定”:承担物重的绳子段数为偶数,绳子起点系在定滑轮上。
C.另外,拉力的方向不同,需要定滑轮的个数也不同。
6.绳子股数n的确定方法:
用手挡住定滑轮,看图中与动滑轮直接接触的绳子段数,就是n值。
二、斜面和轮轴
1.斜面:
(1)特点:省力但费距离。
(2)省力情况:
A.斜面长是斜面高的几倍,动力就是物重的几分之一。
F= G物 /n
B.在高度一定时,斜面越长越省力。
(3)实例:盘山公路、螺丝钉、登机桥、残疾人通道等。
2.轮轴:
(1)定义:由两个半径不等的轮子固定同一轴线上的,可以连续转动的简单机械。
(2)特点:一般省力但费距离。
(3)计算公式:F1R=F2r
(4)实例:车把、门把手、水龙头、螺丝刀。
重难点突破
1.(2023·辽宁本溪)如图是元代王祯《农书》中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民快速摇动摇柄,扇轮转动产生气流,当把谷物倒入扇车时,谷物在 力的作用下落入扇车,气流使枯瘪谷物从出风口飞出,说明力可以改变物体的 。扇车的摇柄是 (填简单机械名称)。
2.(2023四川达州)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重30N,B重5N,则A所受地面的摩擦力为__________N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A匀速向左运动,则拉力F=__________N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
3.(2023·湖南常德)如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200N,并向上移动4m
B.F甲=100N,并向上移动2m
C.F乙=200N,并向上移动1m
D.F乙=400N,并向上移动lm
4.(2023四川遂宁)用如图所示的四种简单机械,将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是( )
A. B. C. D.
5.(2023广东)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。题图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。
(1)图甲所示,辅可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辅提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是“A”“B”或“C”中的 点。
(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈,水桶匀速上升,井绳对水桶做功 J;若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为 N。(不计井绳的粗细和自重)
(3)图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用 (选填“①”或“②”)。
6.(2023甘肃金昌)如图所示,小亮用滑轮组将装修材料运到楼上,请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
参考答案
1.【答案】 重 运动状态 轮轴/杠杆
【解析】[1]地球表面及附近的一切物体都受到重力的作用,重力的方向竖