课时11.2 滑轮-【帮课堂】2024-2025学年九年级物理上册同步学与练（苏科版）

第十一章 简单机械和功（原卷版） 课时11.2 滑轮 2022年课程标准 物理素养 2.2.6 知道简单机械。 3.2.4 了解人类使用机械的历程，了解机械的使用对社会发展的作用。 物理观念：认识定滑轮和动滑轮，知道定滑轮和动滑轮的工作特点。 科学思维：认识滑轮组，能利用定滑轮和动滑轮绕制简单的滑轮组。 科学探究：了解简单机械与现代工具之关系，了解人类使用各种简单机械，促进社会发展与进步的历程。 科学态度与责任：能识别常见的滑轮组，运用滑轮组解决遇到的问题。了解轮轴。能识别常见的滑轮组，运用滑轮组解决遇到的问题。 知识点一、定滑轮和动滑轮 1.认识定滑轮和动滑轮 （1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。 （2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。 2.实验：研究定滑轮和动滑轮工作时的特点 【提出问题】 (1)使用定滑轮、动滑轮是否省力(或更费力)? (2)使用定滑轮、动滑轮是否省距离(或费距离)? (3)什么情况下使用定滑轮,什么情况下使用动滑轮? 【设计实验】分别使用定滑轮、动滑轮缓缓（使物体处于平衡状态，且便于读取弹簧测力计示数）提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向，找出动滑轮和定滑轮的特点。 【实验器材】弹簧测力计、钩码（多个）、滑轮、铁架台、细绳、刻度尺。 【进行实验】(1)如图甲所示,用弹簧测力计拉钩码匀速（匀速时，拉力才等于重力）上升h=10cm,记录弹簧测力计示数。 力计的示数F₁、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₁； (2)按图甲所示安装定滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₂、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₂； (3)按图乙所示安装动滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₃、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₃； (4)换用数量不同的钩码,重复上面的步骤。 【记录实验】 拉力大小F/N 将钩码提升10cm时绳子自由端移动的距离s/m=cm 拉力方向 实验1 实验2 实验3 不使用滑轮 1 2 6 10 上 使用定滑轮 1 2 6 10 下 使用动滑轮 0.5 1 3 20 下 【分析与论证】 【实验结论】 （1）使用定滑轮既不省力，也不省距离，但可以改变力的方向； （2）使用动滑轮能省力，但要费距离，且不能改变力的方向。 【典例1】（21-22九年级上·江苏常州·期中）关于定滑轮、动滑轮和滑轮组，下列说法中正确的是（ ）。 A．使用动滑轮能省力 B．使用定滑轮能省力 C．使用滑轮组不能省力但能省距离 D．使用滑轮组能省力但不能省距离 3.定滑轮和动滑轮的实质 种类 实质 示意图 作用分析 定滑轮 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力 动滑轮 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力 ▲拓展培优：滑轮中拉力方向对拉力大小的影响 （1）定滑轮 如图所示，利用定滑轮拉起一个重为C的物体时，改变拉力的方向后，根据几何知识可知，动力臂都等于定滑轮的半径，因此不管拉力的方向如何，所用力的大小不变，始终等于物体重力C。 （2）动滑轮 使用动滑轮时，若拉力F不沿竖直方向(或两侧绳子不平行)，如图所示，动力臂l1小于OB，即小于2l2,故F1>（1/2）G， 此时动滑轮将不能省一半力，如杲再加上动滑轮的自身重力，甚至会更费力。 由此可见，对于动滑轮来说，动滑轮省一半力的条件之一是跨过动滑轮的两段绳平行(或跨过动滑轮的两段绳夹角较小)。但在初中阶段如无特殊说明，一般认为动滑轮两侧绳子是平行的，即不考虑动滑轮两侧两段绳夹角的影响。 4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦） 图示 等量关系 定滑轮 F=G，s绳=s物，v绳=v物 F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力） 动滑轮 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 【典例2】如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（ ）。 A．沿1方向拉力最小 B．沿2方向拉力最小 C．沿3方向拉力最小 D．沿三个方向拉力相同 知识点二、滑轮组 1.滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。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.确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在左图中，有三段绳子吊着动滑轮，n=3，右图中有二段绳子吊着动滑轮，n=2。 3.省力情况：使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。 4.费距离情况：用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。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表示该担物重的绳子段数)。 ▲拓展培优：特殊情况下拉力F与物重G的关系 特殊情况下，如图所示，承担物重的绳子段数n不等于绕在动滑轮上绳子的段数，此时可根据动滑轮和定滑轮的特点进行受力分析，忽略动滑轮重，可得出力F与物重G(甲、丙两图包括人的重力)的关系。 甲图中，乙图中，丙图中。 5.滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数：根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 (2)滑轮组的绕绳方法：滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。 【典例4】（2024·江苏常州·一模）用如图所示的三个装置先后提升同一个物体G，若不考虑滑轮的自重和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是（ ）。 A．F1最小 B．F2最小 C．F3最小 D．一样大 知识点三、轮轴与斜面 1.轮轴 (1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。 (2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。 (3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。 (4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。 注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。 2.斜面 (1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。 (2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。 【归纳总结】 1.杠杆、滑轮、轮轴、斜面都属于简单机械。 2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距离的机械是不存在的。 【典例6】用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（　　）。 A． B． C． D． 问题一：定滑轮与动滑轮 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 【典例1】使用如图所示的装置来提升物体时，忽略滑轮轴处的摩擦及滑轮的重力，最省力的装置是（　　）。 A． B． C． D． 问题二：滑轮组的计算 解法通则 （1）理想状态下滑轮组的计算：在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。 （2）非理想状态下滑轮组的计算：在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。 （3）水平方向滑轮组的计算：使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。 【典例2】如图所示，物体A所受的重力为130N，滑轮所受的重力是10N，当整个装置静止时，弹簧测力计的读数是34N，不计绳重及滑轮摩擦，物体B所受的重力是（　　）。 A．40N B．60N C．12N D．7N 【变式2-1】如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（　　）。 A．3N B．6N C．11N D．22N 【变式2-2】如图所示，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，它们的大小关系正确的是（　　）。 A．F2<F1<F3 B．F1<F2<F3 C．F2<F3<F1 D．F3<F2<F1 问题三：滑轮组的绕绳 滑轮组的绕绳方法 （1）采用“进一法”确定绳子的段数； （2）采用“奇动偶定”的方法确定绳子的起始端； （3）从起始端绕绳，最后在自由端画箭头、标拉力。 【典例3】如图所示，要求通过滑轮组用最小的力提升重物，请用笔画线组装滑轮组。 问题四：斜面与轮轴 (1)轮轴的实质是一个可以连续转动的杠杆，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一，即轮越大、轴越小，轮轴越省力； (2)斜面是一种简单机械，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值，比值越大越省力。 【典例4】盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”） 【基础强化】 1.如图所示，物体A、B的质量分别为1kg和0.4kg，在物体A、B下面分别挂上完全相同的钩码C和D，此时整个装置处于静止状态，不计摩擦、绳重和滑轮重。则钩码D的质量为 kg，装置中滑轮2的作用是 。 2.用如图所示的四种方式匀速提升同一物体，不计机械自重和摩擦，其中拉力最大的是（　　）。 A． B． C． D． 3．（2024·江苏扬州·二模）如图所示，动滑轮重20N，不计绳重及滑轮和绳之间的摩擦，当动滑轮上挂重力为100N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向左做匀速直线运动。则B受到的摩擦力（ ）。 A．方向水平向左，大小是100N B．方向水平向右，大小是40N C．方向水平向左，大小是40N D．方向水平向右，大小是20N 4.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G=300N，拉力F′=_____N。 5.如图所示的滑轮组（忽略绳子、动滑轮重力和摩擦力），在下面挂上A、B物体正好处于静止状态，若在A、B下面再分别加挂一个重力相同的小钩码后，下列判断正确的是（ ）。 A．挂钩码前物体A、B重力的关系 B．挂钩码后物体A、B仍然能静止 C．挂钩码后物体A会上升，B会下降 D．挂钩码后物体B会上升，A会下降 6.如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。 【素养提升】 7.某升降式晾衣架的结构如图所示，使用该晾衣架升降衣物时，下列说法正确的是（ ）。 A．使用该晾衣架升降衣物时可以省功 B．衣物相对于横梁是运动的 C．上方的滑轮甲和滑轮乙可以省距离 D．滑轮丁和手柄可以起到省力的作用 8.如图所示，在水平地面上的物体A在拉力F的作用下向左匀速运动。已知物体A受到的摩擦力为30N，GA=100N，则绳子对A的拉力= N，作用在绳子自由端的力F= （不计滑轮重及绳间摩擦）。 9.如图所示，当物体B重为20N时物体A以2cm/s的速度匀速上升，忽略滑轮自重和摩擦，则5s内物体B移动距离为 m，物体A的重为 N；若每个滑轮重4N，不计摩擦，当滑轮组处于平衡状态时，物体A的重为 N。 【能力培优】 10.如图所示滑轮组中，动滑轮重，重物体放置于粗糙水平桌面上，当动滑轮下方的悬挂物体重时，恰好能够匀速下降。不考虑绳重和滑轮的摩擦，对施加一个水平向左的拉力，使物体恰好能够匀速上升，则拉力大小为（ ）。 A． B． C． D． 11.小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。 （1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑___________； （2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向___________拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为___________（选填“A”、“B”或“C”）点。 实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N 1 1.0 0.7 2 1.5 1.0 3 2.0 1.3 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 简单机械和功（解析版） 课时11.2 滑轮 2022年课程标准 物理素养 2.2.6 知道简单机械。 3.2.4 了解人类使用机械的历程，了解机械的使用对社会发展的作用。 物理观念：认识定滑轮和动滑轮，知道定滑轮和动滑轮的工作特点。 科学思维：认识滑轮组，能利用定滑轮和动滑轮绕制简单的滑轮组。 科学探究：了解简单机械与现代工具之关系，了解人类使用各种简单机械，促进社会发展与进步的历程。 科学态度与责任：能识别常见的滑轮组，运用滑轮组解决遇到的问题。了解轮轴。能识别常见的滑轮组，运用滑轮组解决遇到的问题。 知识点一、定滑轮和动滑轮 1.认识定滑轮和动滑轮 （1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。 （2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。 2.实验：研究定滑轮和动滑轮工作时的特点 【提出问题】 (1)使用定滑轮、动滑轮是否省力(或更费力)? (2)使用定滑轮、动滑轮是否省距离(或费距离)? (3)什么情况下使用定滑轮,什么情况下使用动滑轮? 【设计实验】分别使用定滑轮、动滑轮缓缓（使物体处于平衡状态，且便于读取弹簧测力计示数）提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向，找出动滑轮和定滑轮的特点。 【实验器材】弹簧测力计、钩码（多个）、滑轮、铁架台、细绳、刻度尺。 【进行实验】(1)如图甲所示,用弹簧测力计拉钩码匀速（匀速时，拉力才等于重力）上升h=10cm,记录弹簧测力计示数。 力计的示数F₁、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₁； (2)按图甲所示安装定滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₂、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₂； (3)按图乙所示安装动滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₃、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₃； (4)换用数量不同的钩码,重复上面的步骤。 【记录实验】 拉力大小F/N 将钩码提升10cm时绳子自由端移动的距离s/m=cm 拉力方向 实验1 实验2 实验3 不使用滑轮 1 2 6 10 上 使用定滑轮 1 2 6 10 下 使用动滑轮 0.5 1 3 20 下 【分析与论证】 【实验结论】 （1）使用定滑轮既不省力，也不省距离，但可以改变力的方向； （2）使用动滑轮能省力，但要费距离，且不能改变力的方向。 【典例1】（21-22九年级上·江苏常州·期中）关于定滑轮、动滑轮和滑轮组，下列说法中正确的是（ ）。 A．使用动滑轮能省力 B．使用定滑轮能省力 C．使用滑轮组不能省力但能省距离 D．使用滑轮组能省力但不能省距离 【答案】AD。 【解析】A．使用动滑轮能省一半的力，但是如果动力作用在动滑轮的挂钩上就不能省力，而是省距离了，所以使用动滑轮是可以省力的。故A正确； B．使用定滑轮不能省力，但能改变力的方向，故B错误； CD．使用滑轮组既能省力，又可以改变力的方向，但费距离，故C错误，D正确。 故选AD。 3.定滑轮和动滑轮的实质 种类 实质 示意图 作用分析 定滑轮 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力 动滑轮 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力 ▲拓展培优：滑轮中拉力方向对拉力大小的影响 （1）定滑轮 如图所示，利用定滑轮拉起一个重为C的物体时，改变拉力的方向后，根据几何知识可知，动力臂都等于定滑轮的半径，因此不管拉力的方向如何，所用力的大小不变，始终等于物体重力C。 （2）动滑轮 使用动滑轮时，若拉力F不沿竖直方向(或两侧绳子不平行)，如图所示，动力臂l1小于OB，即小于2l2,故F1>（1/2）G， 此时动滑轮将不能省一半力，如杲再加上动滑轮的自身重力，甚至会更费力。 由此可见，对于动滑轮来说，动滑轮省一半力的条件之一是跨过动滑轮的两段绳平行(或跨过动滑轮的两段绳夹角较小)。但在初中阶段如无特殊说明，一般认为动滑轮两侧绳子是平行的，即不考虑动滑轮两侧两段绳夹角的影响。 4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦） 图示 等量关系 定滑轮 F=G，s绳=s物，v绳=v物 F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力） 动滑轮 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s绳=2s物，v绳=2v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 ，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物 【典例2】如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（ ）。 A．沿1方向拉力最小 B．沿2方向拉力最小 C．沿3方向拉力最小 D．沿三个方向拉力相同 【答案】D。 【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 知识点二、滑轮组 1.滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。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.确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在左图中，有三段绳子吊着动滑轮，n=3，右图中有二段绳子吊着动滑轮，n=2。 3.省力情况：使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。 4.费距离情况：用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。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表示该担物重的绳子段数)。 ▲拓展培优：特殊情况下拉力F与物重G的关系 特殊情况下，如图所示，承担物重的绳子段数n不等于绕在动滑轮上绳子的段数，此时可根据动滑轮和定滑轮的特点进行受力分析，忽略动滑轮重，可得出力F与物重G(甲、丙两图包括人的重力)的关系。 甲图中，乙图中，丙图中。 5.滑轮组的组装 (1)确定绳子的段数：根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。 (2)滑轮组的绕绳方法：滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。 【典例4】（2024·江苏常州·一模）用如图所示的三个装置先后提升同一个物体G，若不考虑滑轮的自重和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是（ ）。 A．F1最小 B．F2最小 C．F3最小 D．一样大 【答案】C。 【解析】不计滑轮重力和摩擦，左边图中使用定滑轮不省力，也不省距离，所以F1=G； 不计滑轮重力和摩擦，中间图中与动滑轮相连的绳子有2股，故； 不计滑轮重力和摩擦，右边图中与动滑轮相连的绳子有3股，故。 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 知识点三、轮轴与斜面 1.轮轴 (1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。 (2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。 (3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。 (4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。 注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。 2.斜面 (1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。 (2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。 【归纳总结】 1.杠杆、滑轮、轮轴、斜面都属于简单机械。 2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距离的机械是不存在的。 【典例6】用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】A。 【解析】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则没有额外功。选项A中为动滑轮，拉力F1=2G；选项B中为定滑轮，拉力F2=G；选项C中滑轮组有效绳子段数n=3，则拉力F3=；选项D中有用功等于总功，斜面长为高的2倍，则W有=W总 Gh=F4s Gh=F4×2h 解得F4=。综上分析可知，F1最大、最费力。故选A。 问题一：定滑轮与动滑轮 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 【典例1】使用如图所示的装置来提升物体时，忽略滑轮轴处的摩擦及滑轮的重力，最省力的装置是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】D。 【解析】忽略滑轮轴处的摩擦及滑轮的重力。 A．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F1=G B．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即 C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子是2股，则 D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子是3股，则 由以上可知：在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是D。 故选D。 问题二：滑轮组的计算 解法通则 （1）理想状态下滑轮组的计算：在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。 （2）非理想状态下滑轮组的计算：在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。 （3）水平方向滑轮组的计算：使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。 【典例2】如图所示，物体A所受的重力为130N，滑轮所受的重力是10N，当整个装置静止时，弹簧测力计的读数是34N，不计绳重及滑轮摩擦，物体B所受的重力是（　　）。 A．40N B．60N C．12N D．7N 【答案】C。 【解析】由题知，弹簧测力计的示数为34N，动滑轮重10N，滑轮两侧绳子的拉力是相等的，B悬空且处于静止状态，由二力平衡条件可得绳子的拉力F=GB，由力的平衡条件可得 则B的重力 故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 【变式2-1】如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（　　）。 A．3N B．6N C．11N D．22N 【答案】B。 【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮）， 由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮）， 解答动滑轮的重力：G轮＝6N。故选B。 【变式2-2】如图所示，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，它们的大小关系正确的是（　　）。 A．F2<F1<F3 B．F1<F2<F3 C．F2<F3<F1 D．F3<F2<F1 【答案】A。 【解析】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，假设物块与地面的摩擦力为f，左滑轮为定滑轮，F1处于绳端，所以F1=f 中滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则 右滑轮为动滑轮，滑轮、物体匀速运动，滑轮受到向左的力2f等于向右的拉力F3，即F3=2f 所以F2<F1<F3，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 问题三：滑轮组的绕绳 滑轮组的绕绳方法 （1）采用“进一法”确定绳子的段数； （2）采用“奇动偶定”的方法确定绳子的起始端； （3）从起始端绕绳，最后在自由端画箭头、标拉力。 【典例3】如图所示，要求通过滑轮组用最小的力提升重物，请用笔画线组装滑轮组。 【解析】由一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，最多可以由三段绳子承担重物，此时滑轮组用最小的力可以提升重物，如图所示： 问题四：斜面与轮轴 (1)轮轴的实质是一个可以连续转动的杠杆，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一，即轮越大、轴越小，轮轴越省力； (2)斜面是一种简单机械，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值，比值越大越省力。 【典例4】盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”） 【答案】斜面；省力。 【解析】在高度一定的情况下，盘山公路增加了路面的长度，盘山公路实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力。 故答案为：斜面；省力。 【基础强化】 1.如图所示，物体A、B的质量分别为1kg和0.4kg，在物体A、B下面分别挂上完全相同的钩码C和D，此时整个装置处于静止状态，不计摩擦、绳重和滑轮重。则钩码D的质量为 kg，装置中滑轮2的作用是 。 【答案】0.2；改变力的方向。 【解析】[1][2]物体A、B的重力分别为： GA=mAg=1kg×10N/kg=10N GB=mBg=0.4kg×10N/kg=4N 由图可知滑轮2是定滑轮，根据定滑轮的工作特点可知，定滑轮的作用是改变力的方向。滑轮1是动滑轮，物体A、B下面分别挂上两个完全相同的钩码，动滑轮下端受A物体重力与C物体重力，向上受两股绳子的拉力（不计摩擦、绳重和滑轮重）此时整个装置处于静止状态，动滑轮则能省一半的力；则有 代入数据解得GD=2N；故钩码D的质量为。 2.用如图所示的四种方式匀速提升同一物体，不计机械自重和摩擦，其中拉力最大的是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】C。 【解析】不计机械自重和摩擦，设物重为G。 A．此装置是定滑轮，不能省力，所以F1=G； B．此装置是滑轮组，承担物重的绳子有3股，所以； C．使用此动滑轮时，由于动力作用在轴上，所以费一倍的力，即F3=2G； D．此装置是斜面，可以省力，所以F4<G。 比较可知，上述装置中，最费力的是C。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 3．（2024·江苏扬州·二模）如图所示，动滑轮重20N，不计绳重及滑轮和绳之间的摩擦，当动滑轮上挂重力为100N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向左做匀速直线运动。则B受到的摩擦力（ ）。 A．方向水平向左，大小是100N B．方向水平向右，大小是40N C．方向水平向左，大小是40N D．方向水平向右，大小是20N 【答案】B。 【解析】由图可知，承担物重的绳子股数是3，绳子自由端的拉力 物体B向左做匀速直线运动，拉力和摩擦力是一对平衡力，物体B所受摩擦力 f=F=40N 方向水平向右。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G=300N，拉力F′=_____N。 【答案】100；110。 【解析】由图示可知，承担物重的绳子股数n=3。 [1]如果绳重和摩擦不计、动滑轮重不计，拉力大小为 [2]如果不计绳重及摩擦、动滑轮的重力为30N，拉力大小为 。 5.如图所示的滑轮组（忽略绳子、动滑轮重力和摩擦力），在下面挂上A、B物体正好处于静止状态，若在A、B下面再分别加挂一个重力相同的小钩码后，下列判断正确的是（ ）。 A．挂钩码前物体A、B重力的关系 B．挂钩码后物体A、B仍然能静止 C．挂钩码后物体A会上升，B会下降 D．挂钩码后物体B会上升，A会下降 【答案】C。 【解析】A．由图可知 不计动滑轮和绳子的自重及摩擦力的大小，此时恰好处于静止状态，则由滑轮组的特点可知 故A错误； BCD．若在A、B下面再挂一个重力相同的小钩码G小，此时B和钩码的总重 A和钩码的总重 因为 所以 ②③对比可得 所以，A上升，B下降，故C正确，BD错误。故选C。 6.如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。 【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为3段，此时最省力，其绕法如图所示 【素养提升】 7.某升降式晾衣架的结构如图所示，使用该晾衣架升降衣物时，下列说法正确的是（ ）。 A．使用该晾衣架升降衣物时可以省功 B．衣物相对于横梁是运动的 C．上方的滑轮甲和滑轮乙可以省距离 D．滑轮丁和手柄可以起到省力的作用 【答案】D。 【解析】A．由于使用任何机械都不能省功，所以使用该晾衣架升降衣物时不能省功，故A错误； B．衣物相对于横梁的位置不变，所以是静止的，故B错误； C．上方的滑轮甲和滑轮乙都是定滑轮，不能省距离，可以改变力的方向，故C错误； D．滑轮丁是动滑轮，手柄是动力作用在轮上的轮轴，都可以起到省力的作用，故D正确。 故选D。 8.如图所示，在水平地面上的物体A在拉力F的作用下向左匀速运动。已知物体A受到的摩擦力为30N，GA=100N，则绳子对A的拉力= N，作用在绳子自由端的力F= （不计滑轮重及绳间摩擦）。 【答案】30；15。 【解析】[1]因为水平地面上的物体A在拉力F的作用下向左做匀速直线运动，所以物体A在水平方向上受到的拉力和摩擦力为一对平衡力，即绳子对A的拉力 [2]根据图示可知，有效的绳子段数是；不计滑轮重及绳间摩擦，由可得 9.如图所示，当物体B重为20N时物体A以2cm/s的速度匀速上升，忽略滑轮自重和摩擦，则5s内物体B移动距离为 m，物体A的重为 N；若每个滑轮重4N，不计摩擦，当滑轮组处于平衡状态时，物体A的重为 N。 【答案】；0.05；10；12。 【解析】[1]由题图可知，承担物体B的绳子股数为n=2，则物体B的移动速度为 根据得，5s内物体B移动距离为 [2]忽略滑轮自重和摩擦，物体A的重为 [3]若每个滑轮重4N，不计摩擦，当滑轮组处于平衡状态时，物体A的重为 【能力培优】 10.如图所示滑轮组中，动滑轮重，重物体放置于粗糙水平桌面上，当动滑轮下方的悬挂物体重时，恰好能够匀速下降。不考虑绳重和滑轮的摩擦，对施加一个水平向左的拉力，使物体恰好能够匀速上升，则拉力大小为（ ）。 A． B． C． D． 【答案】A。 【解析】由图可知，通过动滑轮绳子的段数。物体B恰好能够匀速下降时，物体A处于平衡状态， A受到的滑动摩擦力和绳子的拉力作用处于平衡状态，二力大小相等，忽略绳重及摩擦，摩擦力 对A施加一个水平向左的拉力，使B物体恰好能够匀速上升，A向左运动，摩擦力方向向右为4N，右侧绳子拉力为4N不变，根据平衡力知拉力 故选A。 11.小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。 （1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑___________； （2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向___________拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为___________（选填“A”、“B”或“C”）点。 实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N 1 1.0 0.7 2 1.5 1.0 3 2.0 1.3 【答案】滑轮的自重；匀速；A。 【解析】（1）[1]“使用动滑轮能省一半力”是在理想情况下得出的结论，而实际情况中动滑轮的重力和摩擦是客观存在的。由表中数据知道，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大，其主要原因是没有考虑滑轮的自重。 （2）[2][3]使用动滑轮时，只有匀速竖直向上拉，拉力的力臂才等于滑轮的直径，使得弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小。此时动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆，支点是A点。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$