第九章 简单机械　功 第二节　滑　轮- 2023-2024学年物理鲁科版（五四学制）八年级下册

第二节　滑　轮 一、定滑轮 1.定义:轴　　　　　　的滑轮。  2.实质:　　　　　　　　　　　　　　　。  3.特点:　　　　　　　　　　　　　　　 　。  二、动滑轮 1.定义:轴　　　　　　　　的滑轮。  固定不动 动力臂等于阻力臂的等臂杠杆 不省力也不省距离,但可以改变力的方向 随物体一起运动　 2.实质:　　　　　　　　　　　　　　　　。  3.特点:　 _　 　　。  三、滑轮组 1.定义:把定滑轮和动滑轮组合在一起。 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 几分之一　 省力　 改变力的方向 定滑轮和动滑轮 [典例1] (2023宜春月考)同学们共同研究滑轮的特点。 甲 乙 丙 (1)在探究定滑轮时,小明照图甲操作,觉得读数不方便,于是把弹簧测力计倒过来,即弹簧测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,弹簧测力计的示数会　　　　 (选填“变大”“变小”或“不变”),其理由是　　 　　　　　;他们研究定滑轮特点时,做的实验如图乙所示,据此可证明:使用定滑轮不省力,但可以改变　　　 　。  变小 忽略了弹簧测力计的重力　 力的方向 (2)在探究动滑轮时,照图丙操作测绳端拉力时,应尽量竖直向上 　　　　拉动弹簧测力计,且在　　　　(选填“静止”或“拉动”)时读数;记录数据如表所示,分析数据发现,弹簧测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是　　　　　 　。请给出一条减小此差异的建议　　　 　　　　　。  匀速 次数 物重G/N 弹簧测力计的示数F/N 1 1.00 0.65 2 1.50 0.90 3 2.00 1.15 拉动 动滑轮本身有重力 选用较轻的动滑轮做实验 (1)定滑轮的实质是一个等臂杠杆。 (2)动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。 [针对训练1] 大人利用滑轮将重物吊到二楼,小孩想帮忙,却把自己吊了上去,如图所示。针对此过程,下列说法错误的是( ) A.小孩在上升过程中,运动状态一定保持不变 B.他们使用的滑轮是定滑轮,目的是改变力的方向 C.小孩上升的高度等于重物下降的高度,小孩上升速度等于重物下降速度 D.小孩的体重小于大人的体重,大人体重大于重物重力 A [针对训练2] 用如图所示的两种方式匀速提起同一重物A(不计滑轮重及摩擦),则用力的大小F1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)F2;图乙的滑轮可以看作是　　　　(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。  小于 等臂 滑轮组的计算 [典例2]如图所示,用F=20 N的拉力,拉着物体在地面上做匀速直线运动,不计绳子与滑轮间的摩擦,动滑轮为　　 　,当物体向左移动1.5 m时,则绳子自由端移动　　　m,物体与地面之间的摩擦力大小为　　　N。  B 4.5 60 解析:定滑轮的轴是固定的,动滑轮的轴与物体一起移动,则滑轮A是定滑轮,滑轮B是动滑轮;由图知,n=3,绳子自由端移动的距离为s=3s物= 3×1.5 m=4.5 m;物体受到的摩擦力为f=3F=3×20 N=60 N。 分割法判断绳子的股数 如图所示,在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绕线“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的绳子的股数n。 [针对训练3]如图所示,该装置处于静止状态。若不计滑轮重、绳重及一切摩擦,物体的重力分别为G1和G2,则G1∶G2等于( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶1 D.无法判断 A [针对训练4] 某同学用如图所示的实验装置探究滑轮组的特点,相关数据记录在下表中。 实验 次数 钩码重 /N 钩码上升的高度/m 绳端的拉 力/N 绳端移动 的距离/m 1 4 0.10 1.8 0.3 2 6 0.10 2.5 0.3 3 6 0.15 2.5 (1)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上　　　 拉动弹簧测力计。  (2)第2次实验中,2 s内钩码上升的高度为0.1 m,则它运动的速度 为　　　m/s。  (3)第3次实验中,绳端移动的距离为　　　m。  匀速 0.05 0.45 解析:(1)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以保证弹簧测力计示数稳定。 (3)由图可知,滑轮组承重的绳子有效股数n=3,第3次测量中,绳端移动的距离s=nh=3×0.15 m=0.45 m。 滑轮组的设计与组装 [典例3]如图所示,某人用滑轮组提起物体,请在图中画出滑轮组最省力的绕线方式。 解析: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。 答案:如图所示 [针对训练5] (1)如图甲所示,人站在地面上提升重物,请在图中画出滑轮组的绕线方法。 (2)如图乙所示,请画出使用该滑轮组时最省力的绕线方法。 解析:(1)图甲,人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。 (2)图乙,滑轮组由2个动滑轮和1个定滑轮组成,当由4股绳子承担物重时最省力,绳子应从定滑轮的挂钩开始绕起。 答案:(1)如图所示　　(2)如图所示 1.如图所示,动滑轮重为2 N,拉力F为10 N,则重物G和弹簧测力计读数为(不考虑绳重和摩擦)( ) A.G为18 N,弹簧测力计读数为10 N B.G为10 N,弹簧测力计读数为18 N C.G为20 N,弹簧测力计读数为18 N D.G为20 N,弹簧测力计读数为20 N A 2.小明利用如图所示的简单机械移动物体,当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力,以不同速度匀速拉动物体时,已知v1<v2<v3。忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法正确的是( ) A.F1<F2<F3 B.F1>F2>F3 C.F1=F2>F3 D.F1=F2=F3 D 3.某工厂要提升一个笨重的零件,一位工人设计了图示的四种方案,不计机械重力、绳重和摩擦,其中最省力的是( ) D 4.如图所示,小宝同学想把被台风刮倒的甲树拉正,他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子,这样做有　　　　段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦,甲树受到300 N拉力,则小宝对绳子的拉力为　　　　N,乙树受到的拉力为　　　　N。  2 150 150 5.如图甲所示,沿水平方向匀速拉动物体A前进时,若绳子自由端拉力F=90 N,物体A重 1 500 N,不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩 擦,物体A与地面间摩擦力是　　　 N,当绳子自由端移动3 m,则物体A移动　　　m。如图乙所示,建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶,动滑轮重为20 N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,工人将绳子匀速向上拉6 m,手拉绳子的力为　　　N。  270 1 80 6.如图所示所提重物的重力G=100 N,分别写出绳子自由端F的大小: (不计绳重、摩擦与滑轮重) A.F1=　　　;  B.F2=　　　;  C.F3=　　　;  D.F4=　　 　(保留1位小数)。  100 N 50 N 50 N 33.3 N 谢谢观赏！ 28 2.特点:(1)用滑轮组提拉物体,动滑轮上有几段绳子绕着,所用的拉力就是物重的　　　　　　(不计滑轮重、绳重和摩擦),即F=。(2)用滑轮组提拉物体,一定可以　　　　　,但不一定能　　　　　　　　。 可以省一半的力(不计滑轮重、绳重和摩擦),即F=,但不能改 变力的方向 [注意] (1)若考虑动滑轮自身重,那么用动滑轮提升重物时,所用拉力F=;用滑轮组提升重物时,所用拉力F=。(2)若滑轮组中动滑轮上有n段绳子绕着,被提拉物体移动距离为h,移动的速度为v物;绳端移动的距离为s,移动的速度为v绳,则s=nh,v绳=nv物。 解析:图甲中的滑轮是个动滑轮,能省一半力,图乙中的滑轮是个定滑轮,既不省力也不费力,不计轮重及摩擦,图甲中拉力F1=G,图乙中拉力F2=G,故F1<F2。图乙的滑轮是个定滑轮,既不省力也不费力,可以看作是等臂 杠杆。 (2)第2次实验中,钩码运动的速度为v===0.05 m/s。 $$