11.2 第1课时 定滑轮和动滑轮-【拔尖特训】2024-2025学年九年级上册物理(苏科版)

8 二、 滑　轮 第1课时 定滑轮和动滑轮 ▶ “答案与解析”见P4 1. 同学们共同研究滑轮的特点. (1) 探究定滑轮的特点时,小明按照图甲操 作觉得读数不方便,于是把弹簧测力计倒过 来,即弹簧测力计的吊环系在拉绳上,用手拉 挂钩,弹簧测力计的示数会 (变大/ 不变/变小),理由是 .同学们探究定滑轮的特 点时,实验过程如图乙所示,据此可得出结 论:使用定滑轮不省力,但可以改变 . (第1题) (2) 探究动滑轮的特点时,按图丙所示操作 测绳端拉力,应尽量竖直向上 拉动 弹簧测力计,且在 (静止/拉动)时读 数.记录的数据如表所示,通过分析数据发现 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: . 实验次序 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 (第2题) 2. 如图所示,小华用动滑轮匀速提起 200N的物体使其上升5m,若不计 绳重、滑轮重及摩擦,则人对绳子的 拉力为 N,绳端移动的距离 为 m.实际测量出拉力为110N,不 计绳重及摩擦,则滑轮重为 N,若绳 子最多能承受300N的拉力,则小华最多能 提升 N的物体. 答案讲解 3. ★如图所示,用两种方法拉动同一物 体使其在相同的水平地面上做匀速 直线运动,物体以相等的速度移动 相同的距离.不计滑轮重和绳与滑轮间的摩 擦,则所用拉力F1 F2,这两个力的 作用点移动的距离s1 s2.(>/=/<) (第3题) 4. 用动滑轮提起重物时,沿三个不同方向用力, 如图所示,三个力的大小关系是 ( ) A. F1>F2>F3 B. F1=F2=F3 C. F1<F2<F3 D. F1>F3>F2 (第4题) (第5题) 5. (2023·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1m 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级上 知 识 讲 解 9 6. 如图甲所示为探究“动滑轮工作时的特点”实 验的装置. (第6题) (1) 实验时,应竖直拉动使钩码 上升. (2) 小军记录的数据如表所示.分析数据可 得:使用动滑轮可以 . 实验次序 1 2 3 钩码重/N 2 4 6 弹簧测力计的示数/N 1.1 2.1 3.1 (3) 小军继续实验,并作出“拉力与钩码重的 比值随钩码重的变化”图像,如图乙所示.分 析图像可知:钩码越重,拉力F 与钩码重的 比值就越接近 (填数值),由此他推 理得出:不计动滑轮重时,使用动滑轮可以省 的力. 7. 定滑轮在使用时相当于一个杠杆.如图所示, 某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑轮拉住钩 码,已知人手的拉力为F,钩码的重力为G. (1) 请在图中标出这个“杠杆”的支点O,画 出拉力F、钩码的重力G 及动力臂与阻力 臂.(保留作图痕迹) (2) 若不计摩擦、滑轮重和绳重,请用杠杆的 平衡条件推理证明F=G. (第7题) 8. 如图所示,一木块放在水平地面上,上表面固 定一轻滑轮(不计滑轮摩擦).轻绳绕过滑 轮后,一端固定在右侧墙上,另一端始终用 大小为F1的力竖直向上拉,木块向右匀速 运动.这个过程中木块受到的摩擦力大小为 .若将绳端拉力方向改为水平向右, 木块仍能匀速运动,这时拉力的大小为F2, 则F2 (>/=/<) 1 2F1. (第8题) (第9题) 答案讲解 9. 如图所示,不计动滑轮与轴之间的 摩擦和动滑轮的重力,在水平拉力 F 的作用下,重为100N的物体M 以0.2m/s的速度向左做匀速直线运动,弹 簧测力计的示数为20N.下列说法中,正确 的是 ( ) A. M 受到的地面的摩擦力水平向左 B. M 受到的地面的摩擦力为10N C. 拉力F 的大小为40N D. 拉力F 跟物体所受摩擦力是一对相互作 用力 10. 在工地上,要把一个机件运到某高台上,机 件质量为400kg,但手头只有两个滑轮和几 根绳子,每根绳子只能承受1200N的拉力, 每个滑轮只能穿单根的绳子.由2名工人拉 起机件,每个工人用力约1000N,请你设计 一个方案,确保能安全且顺利地把机件拉上 高台,要求说明安装方法,画出简图,指出注 意事项.(g取10N/kg) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十一章　简单机械和功 砣在 E 点时有G物'×AC=G秤 × (L0+AB)+G砣 ×(BE+AB),因 BC> AC,故可得G物'>G物,即提A 处提纽时,此秤称量的质量更大. 方程组法在杠杆平衡题中的应用 杠杆平衡条件实际上是一个 状态方程,若题中杠杆在多个状态 下保持平衡,则通常可通过联立方 程组求解. 10. [解析](1) 若要吊起此货箱,起重 机对货箱的拉力F拉'=G=2.44× 104N,支点为B,配重的力臂BD= BC+CD=4 m+1.5 m=5.5 m,根 据杠杆平衡条件可得F拉'×AB= G起重机×BO+G配重×BD,即2.44× 104 N×10 m=2.4×104 N×1 m+ G配重×5.5 m,解得G配重=4×104 N. (2) 不吊起物体时,支点为C,起重机 自重的力臂OC=BC-BO=4 m- 1 m=3 m,配 重 的 力 臂 CD = 1.5 m.根据杠杆的平衡条件可得,此 时的配重重力最大,G起重机 ×OC= G配重'×CD,即2.4×104 N×3 m= G配重'×1.5 m,解得G配重'=4.8× 104 N. 二、 滑　轮 第1课时 定滑轮和动滑轮 1. (1) 变小 弹簧测力计的重力产 生影响 力的方向 (2) 匀速 拉动 动滑轮本身有重力 选用较轻的动滑 轮做实验(合理即可) 2. 100 10 20 580 3. > < [解析]据影响滑动摩擦 力大小的因素可知,同一物体在相同 的水平地面上做匀速直线运动时受到 的滑动摩擦力相同,设为f;另设物体 移动的距离为s.因图甲中的滑轮为 定滑轮,而定滑轮工作时不省力,故据 力的平衡条件可知,在物体做匀速直 线运动时,水平方向上F1=f,s1= s.将图乙中的动滑轮和物体看成一个 整体,据力的平衡条件可知,在该整体 做匀 速 直 线 运 动 时,水 平 方 向 上 2F2=f,F2=0.5f,s2=2s,所以 F1>F2,s1<s2. 对动滑轮水平匀速运动时 所受阻力的认知 如果动滑轮不是用来提升物 体,而是用来拉动物体使其做水平 匀速直线运动,那么这时阻力不等 于物体的重力,而是等于物体受到 的摩擦力. 4. C [解析]动滑轮是一个变形杠 杆,其支点在O 点,画出三个动力的 动力臂,如图所示.由图可以看出动力 臂l1>l2>l3,据杠杆的平衡条件可 知,在阻力和阻力臂不变的情况下,动 力和 动 力 臂 成 反 比,所 以 F1 < F2<F3. (第4题) 5. D [解析]图甲是动滑轮,动滑轮 不能改变力的方向,但是可以省一半 的力,所 以 F甲 = 12G物 = 1 2 × 200N=100N,拉力端移动的距离 s=2h=2×2m=4m,故A、B错误; 图乙 是 动 滑 轮,由 图 可 知,G物 = 1 2F乙=200N ,所以F乙=400N,拉 力端移动的距离s'= 12h= 1 2× 2m=1m,故C错误,D正确. 6. (1) 匀速 (2) 省力 (3) 0.5 一半 [解析](1) 实验时,为了使实 验结果准确,应竖直拉动使钩码匀速 上升.(2) 由表中数据可知,使用动滑 轮可以省力.(3) 分析图像可知,钩码 越重,拉力F 与钩码重的比值就越接 近0.5,由此推理得出:不计动滑轮重 时,使用动滑轮可以省一半的力. 7. (1) 如图所示 (2) 由几何知识可 知l1=l2=r(r为滑轮半径),根据杠 杆的平衡条件F1l1=F2l2,即Fl1= Gl2,所以F=G (第7题) [解析](1) 定滑轮在使用时相当于一 个杠杆,支点在它的轴心处,拉力F 的方向沿绳子向下,重力G 的方向竖 直向下.(2) 当定滑轮处于平衡状态 时,满足杠杆的平衡条件. 8. F1 > [解析]将木块和滑轮看 作一个整体,在F1 的方向竖直向上, 木块向右匀速运动时,该整体在水平 方向上受到的向左的滑动摩擦力 f1 与向右的拉力 F 二力平衡,且 F=F1,故f1=F1;在竖直方向上受 到的向上的拉力F1、向上的支持力 F1支 和 向 下 的 重 力 G 三 力 平 衡, F1支=G-F1,对水平地面的压力 F1压=F1支=G-F1.若将绳端拉力方 向改为水平向右,木块仍能向右匀速 运动,该整体在水平方向上受到的向 左的滑动摩擦力f2 与向右的两个拉 力F2 三力平衡,f2=2F2;在竖直方 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 4 向上受到的向上的支持力F2支与向下 的重力G 二力平衡,F2支=G,对水平 地面的压力F2压=F2支=G.因为在接 触面相同时,滑动摩擦力随压力增大 而增大,F2压>F1压,所以f2>f1,即 2F2>F1,F2> 1 2F1. 9. C [解析]弹簧测力计的示数为 20 N,即绳子对弹簧测力计的拉力为 20N,因同一根绳子各处的拉力大小 相等,所以绳子对物体M 的拉力也为 20 N;物体M 向左做匀速直线运动, 其受到的拉力和摩擦力是一对平衡 力,所以M 受到的地面的摩擦力f= F拉=20 N,方向与物体运动方向相 反,即水平向右,故A、B、D错误;不计 动滑轮与轴之间的摩擦和动滑轮的重 力,由图知,拉力F 作用在动滑轮轴 上,与右侧两段绳子的拉力平衡,则拉 力F=2F拉=2×20 N=40 N,故C 正确. 10. [解 析]G =mg =400kg× 10N/kg=4000N,因为是两名工人 拉机件,而一根绳子能承担的最大拉 力为1200N,即GF = 4000N 1200N≈3.3 , 所以要用四根绳子来承担;故需两个 动滑轮,先将机件按如图所示的方式 挂到动滑轮上,然后用两个动滑轮共 同提升机件,提升时应缓慢匀速,防止 绳子的拉力过大. (第10题) 第2课时 滑轮组和轮轴 1. l1 定 2. 动滑轮 定滑轮 粗 3. 如图所示 (第3题) 4. 如图所示 (第4题) 5. 150 100 165 110 0.6 0.4 [解析]由图知n甲=2,n乙=3; 若不计绳重及摩擦,不计动滑轮重,则 F甲= 12G= 1 2×300N=150N , F乙=13G= 1 3×300N=100N ;若不 计绳重及摩擦,动滑 轮 的 重 力 为 30N,则F甲'=12 (G+G动)=12× (300N+30N)=165N,F乙'=13× (G+G动)=13× (300N+30N)= 110N;若甲、乙两装置中绳子自由端 移动的距离s=1.2m,则甲装置中物 体被提升的高度h甲 =12s= 1 2× 1.2m=0.6m,乙装置中物体被提升 的高度h乙 =13s= 1 3×1.2m= 0.4m. 求解滑轮组受力问题的关键 求解此类题目的关键是要根 据滑轮组的绕绳方式判断出承重 绳的段数,进而得出拉力和物重以 及滑轮重之间的关系,从而求出相 关物理量. 6. 滑轮组 省力 150 [解析]提升 物体时,上面的滚轴的轴固定不动,属 于定滑轮;下面的滚轴和物体一起移 动,属于动滑轮,所以把该装置看成由 定滑轮和动滑轮组成的滑轮组.利用 该装置既能省力,又能改变力的方 向.不计摩擦和装置的自重,人对绳的 拉力F=15G=300N ,所以G=5F= 5×300N=1500N,则摩托车的质量 m=Gg= 1500N 10 N/kg=150kg. 7. B [解析]设每个滑轮的重力为 G,将动滑轮和重物看作一个整体,因 不计绳重和摩擦力,故据力的平衡条 件,在甲种情况下:3F=G1+G ①, 在乙种情况下:2F=G2+G ②,由 ①-②可得F=G1-G2=60N- 38N=22N ③,将③代入①可得 G=3F-G1=3×22N-60N=6N. 8. A [解析]甲方式中,有n1=4段 绳子拉动动滑轮、吊篮和人;乙方式中 动滑轮上绳子的段数n2=3,不计绳 重和摩擦,则 F1= G动+G1 4 、F2= G动+G2 3 ,拉动绳子的力F1 和F2 相 同,所 以 G动+G1 4 = G动+G2 3 ,则 G动 +G2 G动+G1= 3 4 ,可知G动+G2<G动+ G1,所以G1>G2,故A正确. 9. C [解析]滑轮组由3段绳子承担 拉力,因此物体受到的摩擦力f= 3F=3×9N=27N,物体移动的速度 v物 = 13vF = 1 3 ×1.2 m /s= 0.4m/s. 10. B [解析]自行车的脚踏板、水管 上的水龙头和大门上的门把手都是轮 轴,工作时动力都作用在轮上,阻力都 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 5