第02讲 滑轮-【暑假自学课】2024年新九年级物理暑假提升精品讲义（苏科版）

第02讲 滑轮 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（8大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1．知道定滑轮、动滑轮特点、实质及其作用。 2．熟悉滑轮组的特点。 3．会根据要求设计滑轮组。 1、滑轮定义和分类 （1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。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。 （2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮。 2、定滑轮工作特点： （1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 （2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便； （3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 3、动滑轮工作特点： （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。 （2）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大于钩码升高的距离，即费了距离。 （3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 4、滑轮组及其工作特点 （1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 （2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。 （3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 5、滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算 （1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力；若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。 其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。 （2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同 ①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积． ②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。 6、滑轮组的设计： 第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=。 第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 - 1。 7、滑轮组绳子的绕法： 第一步：确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数n=+，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。 第二步：确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。 8、轮轴： （1）轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。 （2）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。 （3）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。 （4）轮轴的公式：F1R=F2r。 9、斜面： （1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。 （2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。 日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。 教材习题01 工人师傅用动滑轮将重600N的木箱吊到阳台上（如图），至少要用多大的拉力？ 解题方法 ①不计动滑轮重和摩擦，提起物体的力是物重的一半 …… 教材习题02 用绳和木棍体验“滑轮组”的威力。两位同学各持一根较光滑的木棍，在相距1m处面对面站立，另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图所示依次绕过两根木棍，然后缓慢地拉动绳子的另一端，结果会怎样？ 解题方法 ①按图片中将绳子依次绕过两根木棍，注意利用了滑轮组的工作特点，结合图片、根据滑轮组的特点分析；使用滑轮组可以省力。 …… 教材习题03 观察自行车（如图所示）。它使用了哪些简单机械？其作用分别是什么？ 解题方法 ①根据简单机械及其特点进行分析即可…… 考点一 定滑轮及其工作特点 1．如图所示，是古护城河上的吊桥使用原理图。 （1）图中装置C是 　，它的作用是 　。 （2）吊桥可以看成一个以B为支点的 　 　（填写“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。请你画出吊桥被吊起时的阻力F2、动力臂l1。 考点二 动滑轮及其工作特点 2．如图所示的简单机械中，忽略机械自重、绳重以及摩擦，提升同一重物，最省力的是（　　） A． B． C． D． 考点三 动滑轮拉力的计算 3．小谦想把歪倒的甲树拉正，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，如果不计绳重和摩擦，甲树受到了300N的拉力，则小谦对绳子的拉力至少为（　　） A．300N B．200N C．150N D．100N 考点四 研究定滑轮和动滑轮的特点 4．如图所示，探究动滑轮工作时特点，实验中记录的数据如表： 序号 动滑轮重力G动/N 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳的拉力F/N 绳端移动距离s/m ① 0.1 1 0.2 0.6 0.4 ② 0.1 2 0.2 1.1 0.4 ③ 0.2 2 0.2 1.2 0.4 （1）实验过程中可以发现：使用动滑轮 　 　（可以/不可以）省力，　 　（可以/不可以）改变施力的方向。 （2）在探究过程中，弹簧测力计应 　 　拉动。 （3）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：　 　。 （4）根据表格分析可知：拉力做功的功率 　 　（大于/小于/等于）钩码克服自身重力做功的功率。 考点五 滑轮组及其工作特点 5．如图所示，用一滑轮组拉一物体在水平面做匀速直线运动，5s内物体水平向右移动了1m，则绳子自由端移动的速度为 　 　m/s；在移动过程中，物体相对 　 　是运动的（选填“定滑轮”或“动滑轮”）。 考点六 轮轴及其他常见简单机械 6．对图中所示的几种简单机械，下列说法正确的是（　　） A． 如图所表示的装置中OB是动力臂 B． 使用如图所示的装置F1＞F2＞F3 C． 如图所示的汽车方向盘也是一种简单机械 D． 如图所示的装置是一种等臂杠杆 7．如图所示是元代王祯《农书》中描绘的使用扇车对谷物清选去皮的情景。快速摇动摇柄，扇轮转动产生气流，同时把谷物倒入扇车，谷物下落过程中受气流作用，枯瘪谷物及谷皮被吹出风口，说明力可以改变物体的 　 　。谷物与谷皮能够分离，是因为 　 　的惯性较大。扇车的摇柄是 　 　（选填“轮轴”或“滑轮”）。 考点七 滑轮组的设计与组装 8．如图，一辆汽车陷入泥潭中，要用滑轮组将汽车拉出，请画出汽车受到重力的示意图（图中点O为汽车的重心）以及最省力的绳子绕法。 9．要利用滑轮组把物体吊上楼，请在图中画出最省力的绕线方式。 考点八 滑轮组中的相关计算 10．如图所示，水平地面上放一个重800N的物体，一个人利用滑轮组拉动物体匀速运动时，物体与地面间的摩擦力为160N，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列选项正确的是（　　） A．A是动滑轮 B．拉力F为80N C．物体移动10cm，绳子自由端移动30cm D．增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 11．用图甲的滑轮组提升重500N的物体，已知拉力F为200N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 　 　（选填“A”或“B”），动滑轮重为 　 　N。 一．选择题（共7小题） 1．如图所示，用滑轮沿着三个不同的方向分别匀速提起重物G，则下列说法正确的是（　　） A．甲最省力 B．乙最省力 C．丙最省力 D．三个力一样，且不省力 2．使用一个滑轮匀速提起重物时，下列关于绳子所受的拉力F与物体重力G的关系判断中，下列判断中可能成立的是（　　） ①F＝1.2G ②F＝0.8G ③F＝0.4G ④F＝0.2G A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 3．如图是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图，下列说法中正确的是（　　） A．使用定滑轮能够省力 B．使用动滑轮能够省距离 C．使用定滑轮能够改变力的方向 D．使用动滑轮能够省功 4．分别用如图所示的四种方式匀速提升同一物体，若不计滑轮自身的重力及摩擦，其中最费力的是（　　） A． B． C． D． 5．用如图所示的简单机械（O是杠杆的中点），使重力同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦力、机械自重及绳重，其中拉力最大的是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动，忽略绳重、滑轮重、绳与滑轮的摩擦，所用拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的关系是（　　） A．F2＜F1＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F1＞F2＞F3 7．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（　　） A．A上升，B上升 B．A下降，B上升 C．A、B均静止 D．A上升，B下降 二．填空题（共3小题） 8．如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80N，不计绳重和摩擦，则运动时间2s时绳子自由端移动的距离为 　 　m，拉力F为 　　N。 9．在生产和生活中，人们常用的简单机械除了杠杆、滑轮，还有斜面和轮轴。如图所示，是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 　 　（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉是一种简单机械，螺丝钉上螺纹的展开长度相当于 　 　（填“斜面”或“轮轴”），螺纹密一些的螺丝钉拧起来更省力。 10．如图甲所示是某风景区盘山公路，盘山公路相当于简单机械中的 　，利它可以省力，图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图 　 　（乙/丙）钉。 三．作图题（共2小题） 11．晓强站在地面上，利用如图所示滑轮组提升重物。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。 12．如图，人要站在地面提升重物，请在图中画出滑轮组的绕线方法。 四．实验探究题（共1小题） 13．在“探究滑轮特点“的实验中，过程如下：（不计摩擦和细线的质量） （1）弹簧测力计校零后，其下方悬挂物体。如图甲所示，匀速向上提升物体时测力计示数F＝　 　N； （2）如图乙所示，细线的一端系上物体，另一端绕过滑轮与竖直倒放并再次校零的弹簧测力计相连，沿F方向 　 　直线拉动测力计可使物体向 　 　运动，这一过程中该滑轮是一个 　 　滑轮，它使用时的优点是可以 　 　。 （3）弹簧测力计分别沿F2、F3方向继续匀速直线拉动，F1　 F2（填“＞、＜或＝”），由此说明使用定滑轮 　 　省力（填“可以”或“不可以”）。 五．计算题（共2小题） 14．体重600N的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用200N的拉力在20s内将500N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦。求： （1）绳子自由端移动的速度； （2）动滑轮的重力； （3）他最多可以提起多重的物体。 15．小明家里建房子，周末小明用如图1的独轮车搬运砖头，再用图2的滑轮组把砖块提升到某一的高度。已知：车斗和砖头的总质量是130kg，独轮车的有关尺寸如图所示，每滑轮个重40N，小明的最大拉力为400N，g＝10N/kg。求： （1）车斗和砖头的总重多少N？ （2）人手竖直向上的力F的大小？ （3）若砖块被提升到3m，绳子自由端被拉下的距离？不计绳重及摩擦，小明一次最多能提升多重的砖块？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第02讲 滑轮 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（8大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1．知道定滑轮、动滑轮特点、实质及其作用。 2．熟悉滑轮组的特点。 3．会根据要求设计滑轮组。 1、滑轮定义和分类 （1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。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。 （2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮。 2、定滑轮工作特点： （1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 （2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便； （3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 3、动滑轮工作特点： （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。 （2）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大于钩码升高的距离，即费了距离。 （3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 4、滑轮组及其工作特点 （1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 （2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。 （3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 5、滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算 （1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力；若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。 其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。 （2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同 ①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积． ②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。 6、滑轮组的设计： 第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=。 第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 - 1。 7、滑轮组绳子的绕法： 第一步：确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数n=+，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。 第二步：确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。 8、轮轴： （1）轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。 （2）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。 （3）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。 （4）轮轴的公式：F1R=F2r。 9、斜面： （1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。 （2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。 日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。 教材习题01 工人师傅用动滑轮将重600N的木箱吊到阳台上（如图），至少要用多大的拉力？ 解题方法 ①不计动滑轮重和摩擦，提起物体的力是物重的一半 …… 【答案】解：不考虑动滑轮重和摩擦，要提起重600N的物体， 所用最小拉力为：F＝G＝×600N＝300N。 答：至少要用300N的拉力。 教材习题02 用绳和木棍体验“滑轮组”的威力。两位同学各持一根较光滑的木棍，在相距1m处面对面站立，另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图所示依次绕过两根木棍，然后缓慢地拉动绳子的另一端，结果会怎样？ 解题方法 ①按图片中将绳子依次绕过两根木棍，注意利用了滑轮组的工作特点，结合图片、根据滑轮组的特点分析；使用滑轮组可以省力。 …… 【答案】答：缓慢拉动绳子的另一端，用较小的力就可以将两根木棍靠拢，并且绳子在木棍上绕的圈数越多，拉绳时拉力F越小。 教材习题03 观察自行车（如图所示）。它使用了哪些简单机械？其作用分别是什么？ 解题方法 ①根据简单机械及其特点进行分析即可…… 【答案】解：自行车上的杠杆：控制前轮转向的杠杆也就是自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡；自行车上的轮轴：脚蹬是轮轴；自行车手把与前叉轴，组成省力轮轴（手把转动的半径大于前叉轴的半径）可以省力，后轴上的齿轮和后轮，组成费力轮轴（齿轮半径小于后轮半径），可以省距离；控制刹车闸的杠杆也就是车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。这些设计的目的都是为了省力方便。 答：自行车上的杠杆：控制前轮转向的杠杆也就是自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡；自行车上的轮轴：脚蹬是轮轴；自行车手把与前叉轴，组成省力轮轴（手把转动的半径大于前叉轴的半径）可以省力，后轴上的齿轮和后轮，组成费力轮轴（齿轮半径小于后轮半径），可以省距离；控制刹车闸的杠杆也就是车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。这些设计的目的都是为了省力方便。 考点一 定滑轮及其工作特点 1．如图所示，是古护城河上的吊桥使用原理图。 （1）图中装置C是 　定滑轮　，它的作用是 　改变力的方向　。 （2）吊桥可以看成一个以B为支点的 　省力　（填写“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。请你画出吊桥被吊起时的阻力F2、动力臂l1。 【答案】（1）定滑轮；改变力的方向；（2）省力；。 【解答】解：（1）图中装置C是定滑轮，它的作用是改变力的方向。 （2）吊桥的动力臂比阻力臂长，是省力杠杆。阻力是桥面的重力产生的，吊桥被吊起时的阻力F2、支点为B点，过B点作到绳子的垂线段BA即为动力臂l1，如图所示： 。 故答案为：（1）定滑轮；改变力的方向；（2）省力；。 考点二 动滑轮及其工作特点 2．如图所示的简单机械中，忽略机械自重、绳重以及摩擦，提升同一重物，最省力的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：忽略机械自重、绳重以及摩擦； A、A图为定滑轮，拉力等于重力，即F1＝G； B、B图为杠杆，根据F1L1＝F2L2可知，F2＝G； C、C图为动滑轮，F3＝G； D、D图为杠杆，动力臂L1＝OA，阻力臂L2＝OA，根据F1L1＝F2L2可知，F4＝G。 故选：B。 考点三 动滑轮拉力的计算 3．小谦想把歪倒的甲树拉正，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，如果不计绳重和摩擦，甲树受到了300N的拉力，则小谦对绳子的拉力至少为（　　） A．300N B．200N C．150N D．100N 【答案】C 【解答】解：如图用绳子拉甲树时，甲相当于一个动滑轮，此时有两段绳子拉甲树； 不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则每段绳子承担的力是300N的， 所以人对绳子的拉力至少为：F＝F甲＝×300N＝150N。 故选：C。 考点四 研究定滑轮和动滑轮的特点 4．如图所示，探究动滑轮工作时特点，实验中记录的数据如表： 序号 动滑轮重力G动/N 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳的拉力F/N 绳端移动距离s/m ① 0.1 1 0.2 0.6 0.4 ② 0.1 2 0.2 1.1 0.4 ③ 0.2 2 0.2 1.2 0.4 （1）实验过程中可以发现：使用动滑轮 　可以　（可以/不可以）省力，　不可以　（可以/不可以）改变施力的方向。 （2）在探究过程中，弹簧测力计应 　竖直向上匀速　拉动。 （3）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：　轮和轴之间摩擦、绳重　。 （4）根据表格分析可知：拉力做功的功率 　大于　（大于/小于/等于）钩码克服自身重力做功的功率。 【答案】（1）可以；不可以；（2）竖直向上匀速；（3）轮和轴之间摩擦、绳重；（4）大于。 【解答】解：（1）实验过程中可以发现：使用动滑轮可以省力，但不可以改变施力的方向； （2）实验过程中，要匀速地竖直向上拉动弹簧测力计，此时装置为平衡状态，测力计示数才等于拉力大小； （3）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是实际情况下，绳子重、绳子与滑轮、轮与轴间的摩擦总是存在的； （4）由于存在绳子的重力、动滑轮的重力以及摩擦力，使得有用功总小于总功，在相同时间内，由P＝知拉力做功的功率大于钩码克服自身重力做功的功率。 故答案为：（1）可以；不可以；（2）竖直向上匀速；（3）轮和轴之间摩擦、绳重；（4）大于。 考点五 滑轮组及其工作特点 5．如图所示，用一滑轮组拉一物体在水平面做匀速直线运动，5s内物体水平向右移动了1m，则绳子自由端移动的速度为 　0.6　m/s；在移动过程中，物体相对 　定滑轮　是运动的（选填“定滑轮”或“动滑轮”）。 【答案】0.6；定滑轮。 【解答】解：由图可知，n＝3，绳子自由端的速度为： v绳＝nv物＝＝＝0.6m/s； 在移动过程中，物体相对于动滑轮的位置没有发生变化，是静止的，相当于定滑轮的位置在发生变化，是运动的。 故答案为：0.6；定滑轮。 考点六 轮轴及其他常见简单机械 6．对图中所示的几种简单机械，下列说法正确的是（　　） A． 如图所表示的装置中OB是动力臂 B． 使用如图所示的装置F1＞F2＞F3 C． 如图所示的汽车方向盘也是一种简单机械 D． 如图所示的装置是一种等臂杠杆 【答案】C 【解答】解：A．力臂是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离，故A错误； B．定滑轮可以改变力的方向，不同方向的动力臂相同，则F1＝F2＝F3，故B错误； C．汽车方向盘属于简单机械中的轮轴，故C正确； D．将动滑轮看成一个杠杆，它的动力臂是其阻力臂的2倍，是一个省力杠杆，故D错误。 故选：C。 7．如图所示是元代王祯《农书》中描绘的使用扇车对谷物清选去皮的情景。快速摇动摇柄，扇轮转动产生气流，同时把谷物倒入扇车，谷物下落过程中受气流作用，枯瘪谷物及谷皮被吹出风口，说明力可以改变物体的 　运动状态　。谷物与谷皮能够分离，是因为 　谷物　的惯性较大。扇车的摇柄是 　轮轴　（选填“轮轴”或“滑轮”）。 【答案】运动状态；谷物；轮轴。 【解答】解：使用扇车对谷物清选去皮，快速摇动摇柄，扇轮转动产生气流，同时把谷物倒入扇车，谷物下落过程中受气流作用，枯瘪谷物及谷皮被吹出风口，说明力可以改变物体的运动状态； 谷物与谷皮能够分离，是因为谷物较谷皮的质量较大，惯性较大； 扇车的摇柄工作时由“轮“和“轴“组成，能绕共同轴线旋转，属于轮轴。 故答案为：运动状态；谷物；轮轴。 考点七 滑轮组的设计与组装 8．如图，一辆汽车陷入泥潭中，要用滑轮组将汽车拉出，请画出汽车受到重力的示意图（图中点O为汽车的重心）以及最省力的绳子绕法。 【答案】 【解答】解：由图示可知，有一个定滑轮，一个动滑轮，滑轮组最大承重绳子的有关股数n＝3； 点O为汽车的重心，从O点沿重力的方向竖直向下表示出重力的方向，并标出符号G；如图所示； 9．要利用滑轮组把物体吊上楼，请在图中画出最省力的绕线方式。 【答案】 【解答】解：图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两段绳子承担物重，另一种是由三段绳子承担物重；要想最省力，应选用三段绳子承担的绕法，即绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后依次绕线，如图所示： 考点八 滑轮组中的相关计算 10．如图所示，水平地面上放一个重800N的物体，一个人利用滑轮组拉动物体匀速运动时，物体与地面间的摩擦力为160N，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列选项正确的是（　　） A．A是动滑轮 B．拉力F为80N C．物体移动10cm，绳子自由端移动30cm D．增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 【答案】B 【解答】解：AB、根据图知，左侧B为动滑轮，A滑轮轴固定是定滑轮，绳子的股数n＝2； 不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦，人的水平拉力F＝f＝×160N＝80N，故A错误，B正确。 C、物体移动10cm，绳子自由端移动s＝ns物＝2×10cm＝20cm，故C错误； D、增大拉力F时，物体与地面之间的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，故D错误。 故选：B。 11．用图甲的滑轮组提升重500N的物体，已知拉力F为200N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 　A　（选填“A”或“B”），动滑轮重为 　100　N。 【答案】A；100 【解答】解： （1）由图甲知，承担物重的绳子段数n＝3，则绳子自由端移动的距离s＝3h， 由图乙知，t＝2s时，sA＝3sB，因此图乙中图线A是绳子自由端运动的s﹣t图像，图线B是物体运动的s﹣t图像； （2）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力： G动＝3F﹣G＝3×200N﹣500N＝100N。 故答案为：A；100。 一．选择题（共7小题） 1．如图所示，用滑轮沿着三个不同的方向分别匀速提起重物G，则下列说法正确的是（　　） A．甲最省力 B．乙最省力 C．丙最省力 D．三个力一样，且不省力 【答案】D 【解答】解：由图知，定滑轮的支点是0，重物G对定滑轮的拉力为阻力，大小等于重力，即F＝G， 由于三个不同方向的拉力F1、F2、F3的力臂都为半径，即动力臂相同， 根据F动L1＝F阻L2知，由于动力臂和阻力臂相同，故动力都等于阻力，即三个力一样大。 故选：D。 2．使用一个滑轮匀速提起重物时，下列关于绳子所受的拉力F与物体重力G的关系判断中，下列判断中可能成立的是（　　） ①F＝1.2G ②F＝0.8G ③F＝0.4G ④F＝0.2G A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 【答案】A 【解答】解：使用一个滑轮匀速提起重物时，该滑轮可能是定滑轮，也可能是动滑轮； （1）若该滑轮是定滑轮，使用定滑轮不省力，在不计绳重和摩擦时，拉力F＝G；若考虑绳重和摩擦，则拉力F＞G，所以①可能成立； （2）若该滑轮是动滑轮，在不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力最小为Fmin＝G＝0.5G；若考虑滑轮重、绳重和摩擦，则绳端拉力更大一些，此时F＞0.5G，所以①②可能成立，③④不可能成立； 故选：A。 3．如图是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图，下列说法中正确的是（　　） A．使用定滑轮能够省力 B．使用动滑轮能够省距离 C．使用定滑轮能够改变力的方向 D．使用动滑轮能够省功 【答案】C 【解答】解：AC、定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，也不能省距离，优点是可以改变力的方向；故A错误，C正确； B、动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故B错误； D、由功的原理得使用任何机械都不省功，故D错误。 故选：C。 4．分别用如图所示的四种方式匀速提升同一物体，若不计滑轮自身的重力及摩擦，其中最费力的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：不计机械自重和摩擦，设物重为G，由图知： A、使用此动滑轮时，由于动力作用在轴上，所以费一倍的力，即F1＝2G； B、此装置是定滑轮，不能省力，所以F2＝G； C、此装置是滑轮组，承担物重的绳子有3股，所以F3＝G； D、此装置是斜面，且L＝2h，所以F4＝G。 比较可知，上述装置中，最省力的是C，最费力的是A。 故选：A。 5．用如图所示的简单机械（O是杠杆的中点），使重力同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦力、机械自重及绳重，其中拉力最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：A、杠杆的右端是支点，动力为F1，动力臂为杠杆的长L，阻力为重物对杠杆的拉力，大小等于重物的重力，阻力臂为L，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可得，F1×L＝G×L，解得：动力F1＝G； B、杠杆的右端是支点，动力为F2，动力臂为杠杆的长的一半，即为L，阻力为重物对杠杆的拉力，大小等于重物的重力，阻力臂为杠杆的长L，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可得，F1×L＝G×L，解得：动力F2＝2G； C、由图可知，有2根绳子拉动动滑轮，根据使用滑轮组，不计摩擦、绳重、动滑轮重时，动力F＝G可得，动力F3＝G； D、由图可知，是定滑轮，不能省力F＝G。 综上所述，B的拉力最大。 故选：B。 6．如图所示，三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动，忽略绳重、滑轮重、绳与滑轮的摩擦，所用拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的关系是（　　） A．F2＜F1＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F1＞F2＞F3 【答案】A 【解答】解：由题意可知，忽略绳重、滑轮重、绳与滑轮的摩擦， 假设物体与地面的摩擦力为f， 第一幅图中滑轮为定滑轮，不省力，则F1＝f， 第二幅图中滑轮为动滑轮，省一半的力，则F2＝f， 第三幅图中滑轮为动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F3＝2f； 所以，F2＜F1＜F3，故A正确，BCD错误。 故选：A。 7．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（　　） A．A上升，B上升 B．A下降，B上升 C．A、B均静止 D．A上升，B下降 【答案】B 【解答】解：B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，重力相等，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，将B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。 故选：B。 二．填空题（共3小题） 8．如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80N，不计绳重和摩擦，则运动时间2s时绳子自由端移动的距离为 　2　m，拉力F为 　400　N。 【答案】2；400。 【解答】解：根据图示可知：v物＝＝＝0.5m/s，故v绳＝0.5m/s×2＝1m/s；运动时间2s时绳子自由端移动的距离为： S＝vt＝1m/s×2＝2m； 拉力F为：F＝（G物+G动）＝×（720N+80N）＝400N。 故答案为：2；400。 9．在生产和生活中，人们常用的简单机械除了杠杆、滑轮，还有斜面和轮轴。如图所示，是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 　粗　（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉是一种简单机械，螺丝钉上螺纹的展开长度相当于 　斜面　（填“斜面”或“轮轴”），螺纹密一些的螺丝钉拧起来更省力。 【答案】粗；斜面。 【解答】解：螺丝刀相当于轮轴，根据杠杆的平衡条件F1×R＝F2×r可知，手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力； 螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆，因此螺丝钉是被拧成圆柱形的类似斜面的机械；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长，使用起来更省力。 故答案为：粗；斜面。 10．如图甲所示是某风景区盘山公路，盘山公路相当于简单机械中的 　斜面　，利它可以省力，图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图 　乙　（乙/丙）钉。 【答案】斜面；乙。 【解答】解：盘山公路相当于简单机械中斜面，斜面加长了运动距离，但可以省力，故盘山公路修成了斜面形； 图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，使用斜面可以省力，所以与盘山公路的力学原理相同的是图乙； 故答案为：斜面；乙。 三．作图题（共2小题） 11．晓强站在地面上，利用如图所示滑轮组提升重物。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。 【答案】 【解答】解：由题意可知，人站在地面拉动绳子，因此绳子的拉动方向应向下，绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上，依次反复绕，如图所示： 12．如图，人要站在地面提升重物，请在图中画出滑轮组的绕线方法。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：人要站在地面上用滑轮组提升重物，则绳子自由端的拉力方向向下，从绳子末端开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，最后将绳子系在定滑轮的固定挂钩上，如图所示，此时由2段绳子承担物体和动滑轮的总重； 四．实验探究题（共1小题） 13．在“探究滑轮特点“的实验中，过程如下：（不计摩擦和细线的质量） （1）弹簧测力计校零后，其下方悬挂物体。如图甲所示，匀速向上提升物体时测力计示数F＝　2　N； （2）如图乙所示，细线的一端系上物体，另一端绕过滑轮与竖直倒放并再次校零的弹簧测力计相连，沿F方向 　匀速　直线拉动测力计可使物体向 　上　运动，这一过程中该滑轮是一个 　定　滑轮，它使用时的优点是可以 　改变力的方向　。 （3）弹簧测力计分别沿F2、F3方向继续匀速直线拉动，F1　＝　F2（填“＞、＜或＝”），由此说明使用定滑轮 　不可以　省力（填“可以”或“不可以”）。 【答案】（1）2；（2）匀速；上；定；改变力的方向；（3）＝；不可以。 【解答】解：（1）由图甲知弹簧测力计的分度值为0.2N，指针正好指在刻度2处，测力计示数F＝2N； （2）由图乙可知，沿F方向匀速拉动测力计可使物体向上运动，这一过程中该滑轮的位置固定不变属于定滑轮，定滑轮可以改变作用力方向； （3）对比4次实验，测力计的示数几乎不变，说明定滑轮不省力也不费力，只是改变作用力方向。 故答案为：（1）2；（2）匀速；上；定；改变力的方向；（3）＝；不可以。 五．计算题（共2小题） 14．体重600N的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用200N的拉力在20s内将500N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦。求： （1）绳子自由端移动的速度； （2）动滑轮的重力； （3）他最多可以提起多重的物体。 【答案】（1）绳子自由端移动的速度是1.5m/s； （2）动滑轮的重力是100N； （3）他最多可以提起1700N的物体。 【解答】解：（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×10m＝30m；拉绳子的速度v＝＝1.5m/s； （2）不计绳重及摩擦，由根据F＝（G+G动）得， 动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×200N﹣500N＝100N； （3）重600N的李师傅最大拉力F＝G＝600N； 由根据F＝（G+G动）得， 他最多可以提起物体重力：G'＝nF﹣G动＝3×600N﹣100N＝1700N。 答：（1）绳子自由端移动的速度是1.5m/s； （2）动滑轮的重力是100N； （3）他最多可以提起1700N的物体。 15．小明家里建房子，周末小明用如图1的独轮车搬运砖头，再用图2的滑轮组把砖块提升到某一的高度。已知：车斗和砖头的总质量是130kg，独轮车的有关尺寸如图所示，每滑轮个重40N，小明的最大拉力为400N，g＝10N/kg。求： （1）车斗和砖头的总重多少N？ （2）人手竖直向上的力F的大小？ （3）若砖块被提升到3m，绳子自由端被拉下的距离？不计绳重及摩擦，小明一次最多能提升多重的砖块？ 【答案】（1）车斗和砖头的总重1300N； （2）人手竖直向上的力F为300N； （3）小明一次最多能提升760N的砖块。 【解答】解：（1）车斗和砖头的总质量是130kg， 重力G＝mg＝130kg×10N/kg＝1300N； （2）根据杠杆的平衡条件知，FL1＝GL2： 有：F×（0.3m+1m）＝1300N×0.3m； 解得F＝300N； （3）根据图知，n＝2，则绳子自由端被拉下的距离s＝2h＝2×3m＝6m； 根据F＝（G+G动）知，G砖＝2F﹣G动＝2×400N﹣40N＝760N。 答：（1）车斗和砖头的总重1300N； （2）人手竖直向上的力F为300N； （3）小明一次最多能提升760N的砖块。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$