第十二章 第2节 滑轮 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第十二章 第2节 滑轮 1.定滑轮 (1)定义：轴固定不动的滑轮. (2)特点：使用定滑轮不省力，但可以__________________.即 F＝G，s＝h. 改变力的方向 (3)定滑轮实际是等臂杠杆.如图所示. 走进生活：旗杆顶端的滑轮是_______滑轮，其作用是______ ____________. 定 改变 力的方向 2.动滑轮 (1)定义：轴随重物一起运动的滑轮. (2)特点：使用动滑轮可以_______，但不能_______________. (3)动滑轮实际是动力臂是阻力臂两倍的杠杆.如图所示. 省力 改变力的方向 走进生活：如图所示，电动起重机上的滑轮是________滑轮， 其主要作用是________. 动 省力 3.滑轮组 省力 改变力的方向 (1)定义：定滑轮和动滑轮组合在一起的机械. (2)特点：既能________，又可以__________________. (3)动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的 几分之一.即 F＝ G＋G动 n ，s＝nh.如图所示. 不存在 温馨提示：既省力又省距离的滑轮是________的. 4.其他简单机械 (1)轮轴：由一个轴和一个大轮组成，能绕共同的轴转动的简 单机械(图甲).轮轴既可省力也可费力.应用：门把手，水龙头等. (2)斜面：是一种省力但费距离的简单机械(图乙).高度相同， 斜面越长越省力.应用：盘山公路，螺旋千斤顶等. 甲 乙 【实验导引】 提出问题：什么情况下使用定滑轮，什么情况下使用动滑轮？ 【设计与进行实验】 1.实验目的：探究定滑轮和动滑轮的特点. 2.实验原理：定滑轮实质是等臂杠杆，动滑轮实质是省力杠杆. 3.实验器材：铁架台、弹簧测力计、钩码、定滑轮、动滑轮、 细绳若干. 4.实验装置：如图所示. 甲 乙 丙 5.实验步骤： (1)用弹簧测力计直接将两个钩码匀速提升一定高度，记录钩 码上升高度 h 和弹簧测力计的示数 F1. (2)用弹簧测力计通过定滑轮将两个钩码匀速提升一定高度， 记录钩码上升高度 h、弹簧测力计的示数 F2 和弹簧测力计拉动的 距离 s1，并沿不同方向拉动弹簧测力计，观察弹簧测力计示数.将 实验数据记录在表 1. (3)用弹簧测力计通过动滑轮将两个钩码匀速提升一定高度， 记录钩码上升高度 h、弹簧测力计的示数 F3 和弹簧测力计拉动的 距离 s2，并沿不同方向拉动弹簧测力计，观察弹簧测力计示数.将 实验数据记录在表 2. (4)改变钩码的个数，多做几次实验. 实验 次序 钩码重力 G/N 钩码上升 高度 h/m 弹簧测力计 示数 F2/N 弹簧测力计 拉动距离 s1/m 1 2 3 6.实验数据： 表 1 定滑轮 实验 次序 钩码重力 G/N 钩码上升 高度 h/m 弹簧测力计 示数 F3/N 弹簧测力计 拉动距离 s2/m 1 2 3 表 2 动滑轮 7.实验结论：使用定滑轮________，但______改变力的方向； 使用动滑轮__________，但______改变力的方向，而且_________. 不省力 可以 可以省力 不 费距离 【分析、交流与反思】 8.拉动弹簧测力计时，必须是________拉动，不然拉力不等于 物体重力. 匀速 不能 9.使用定滑轮时，改变弹簧测力计拉动的方向，________改变 拉力的大小. 得到普遍规律 10.进行多次实验的目的是_____________________. 11.[开放性设问]若探究动滑轮的特点时，得到的结论不满足 __________________. 动滑轮有重力；有摩擦；拉绳方向 没有竖直向上 实验特训 1：(2024 年内江)如图所示，一根绳子绕过定滑轮， 一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀 速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为 F1、F2、F3、F4，则它们 的大小关系为( ) A.F1＞F2 B.F3＞F4 C.F1＜F4 D.F1＝F2＝F3＝F4 答案：D 实验特训 2：在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时，小 明用同一个滑轮做了四次实验，前两次按图甲、乙进行，后两次 按图丙进行，并将测得的数据记录在表格中. 实验 次序 钩码重力 G/N 钩码上升的 高度 h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动 的距离 s/cm 1 1.0 20.0 1.0 20.0 2 2.0 20.0 2.0 20.0 3 1.0 20.0 0.7 40.0 4 2.0 20.0 1.2 40.0 (1)分析第 1、2 次的数据，可以得出结论：使用定滑轮______ (填“能”或“不能”)省距离；用图乙进行实验时，若小明将绳子 的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动，拉力的大小将_________ (填“变大”“变小”或“不变”). (2)用图丙进行实验时，最好沿着________方向匀速拉动绳子 自由端；分析第 3、4 次数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的 一半要大，这主要是因为___________________. (3)在本实验中进行了多次实验，目的是________(填字母). A.从多次实验中选取最准确的数据 B.多次测量取平均值，减小误差 C.从特殊现象中得到普遍规律 D.利用控制变量法 答案：(1)不能 不变 (2)竖直 动滑轮自身受到重力 (3)C 知识点 1 滑轮 典例 1：(2024 年牡丹江)如图所示，利用动滑轮提升物体，使 其在10 s 内匀速上升4 m，物体的重力为10 N，动滑轮的重力为 2 N，不计绳重与摩擦.下列说法正确的是( ) A.使用动滑轮可以省距离 B.物体运动的速度为 4 m/s C.拉力的大小为 5 N D.绳子自由端移动的距离为 8 m 答案：D 滑轮类型 定滑轮 动滑轮 原理图 实质 等臂杠杆 省力杠杆 方法技巧：定滑轮和动滑轮的特点 滑轮类型 定滑轮 动滑轮 原理分析 F1l1＝Gl2，l1＝l2＝R F2l1＝Gl2，l1＝2l2＝2R 力的关系 F1＝G 移动距离的关系 s1＝h s2＝2h 变式 1：如图所示，滑轮 A 可以看作是________杠杆，滑轮 B 可以看作是________杠杆.若甲、乙两物体受到的重力均 30 N 且处 于静止状态，不计绳重、滑轮重与摩擦，则力 F1 与 F2 的大小比值 是________. 答案：等臂 省力 2∶1 知识点 2 滑轮组及其作图 典例 2： (2024 年甘肃)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 60 N，B 重 10 N，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 在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力 F 大小为_______N. (不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦) 审题：如图所示装置，左侧为动滑轮，右侧为定滑轮，绳子 段数为2，B挂在绳子自由端，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间 (2)物体 A 向左匀速直线运动时，物体对水平桌面的压力不变， 接触面粗糙程度不变，物体 A 和水平桌面的摩擦力不变；物体 A 水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力、水平向右的 摩擦力作用，水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩 擦力是平衡力，根据平衡力条件求出水平向左的拉力. 答案：20 40 方法技巧：1.滑轮组中动力的计算公式 2.绳子自由端移动的距离：s绳＝nh物(h物是物体移动的距离， n 为承担重物的绳子段数). 3.“奇动偶定”原理：使用滑轮组时，若n为偶数时，则绳子 的固定端挂在定滑轮上；若 n 为奇数时，则绳子的固定端挂在动 滑轮上.如图所示. 4.确定承担重物的绳子段数 n 的方法：在动滑轮与定滑轮之间 画一条虚线，将它们隔离开来，只算绕在动滑轮上的绳子段数. 变式 2：利用图中的滑轮组竖直匀速向上提升重力为12 N的 物体，动滑轮重力未知但不可忽略不计，则拉力大小不可能是选 项中的( ) A.4 N B.6.5 N C.12 N D.15 N 答案：A 变式 3：(2024 年陕西)如图，工人向下拉绳来提升重物.请用 笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法. 答案：如图所示. 典例 3：如图所示，螺丝刀是轮轴的一种应用，手柄_______ (填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉的螺纹相 当于斜面，螺纹越__________(填“密”或“稀”)拧起来越省力. 知识点 3 轮轴和斜面 审题：螺丝刀相当于轮轴，手柄越粗，相当于轮越大，也越 省力；螺丝钉的螺纹相当于斜面，螺纹越密斜面越平缓，也就越 省力. 答案：粗 密 变式4：利用相同材质的斜面将质量相同的货物通过图甲、乙、 丙、丁四种方式匀速推上车厢.已知乙、丁的货箱底部装有轻质小 轮(质量不计)，平板倾角α＞β.对比四次搬运货物的过程，最省 力的方式是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 答案：D 1.(2022 年湘西州)如图所示，湘西自治州矮寨公路被修成环绕 山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以( ) A.省力 B.省距离 C.省时间 D.省能量 答案：A 2.(2024 年盐城) 下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是 ( ) A B C D 答案：A 3.如图所示，在水平拉力 F＝20 N 的作用下，重为 50 N 的物 体沿水平方向向右匀速前进 10 m，不计滑轮和绳子的重力以及绳 ) 子与滑轮间的摩擦力，下列说法正确的是( A.滑轮移动的距离为 10 m B.地面对物体的摩擦力的大小为 20 N C.物体克服摩擦力做功为 100 J D.绳对物体的拉力大小为 40 N 答案：C 4.(2024 年云南)如图所示，美丽乡村建设的工地上，工人使用 一个________(填“定”或“动”)滑轮匀速提升重 300 N 的建筑 材料(不计绳重和摩擦)，则人的拉力为________N. 答案：定 300 5.[生活应用]如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图，绳子的 尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降. 假设在升降过程中衣架和杆保持水平，动滑轮、衣架与杆总重是 10 N，现晾衣架上晾有 4 kg 的衣服，晾衣架上升 50 cm，用时 10 s. g 取 10 N/kg，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是( ) A.图中天花板上四个滑轮的作用是省力 B.摇柄处绳子拉力为 12.5 N C.该过程中衣服上升的速度为 1 m/s D.该过程中手摇升降晾衣架的功率为 2 W 答案：B 不计绳和机械自重，下列说法错. . 的是( 6.如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械，借助这种机械 可以将较重的物体搬运到高处，某人借助该机械吊起一辆摩托车. 误 ) A.图中 A 部分可等效为定滑轮 B.该机械既可省力，也能改变力的方向 C.图中 B 部分可等效为动滑轮 D.若绳子被拉下 6 m 时，摩托车上升 1 m 答案：D 7.如图所示，请画出最省力的滑轮组绳子的绕法. 答案：如图所示. 8.如图所示，工人师傅用滑轮组将静止在水平地面上质量为 45 kg 的石板匀速提升6 m ，用时30 s. 石板与地面接触面积为 9000 cm2，动滑轮重为50 N.求：(g取10 N/kg，不计绳重和摩擦) (1)提升前石板对地面的压强. (2)石板上升的速度和工人师傅所用拉力. (3)拉力的功率. 解：(1)提升前石板对地面的压力为 F＝G＝mg＝45 kg×10 N/kg＝450 N， 受力面积为 S＝9000 cm2＝0.9 m2， 提升前石板对地面的压强为 (2)物体上升的速度为 v＝ s物 t ＝ 6 m 30 s ＝0.2 m/s， 工人师傅所用拉力 (3)绳端移动的距离为 s＝ns物＝2×6 m＝12 m， 拉力做的总功为 W＝F拉 s＝250 N×12 m＝3000 J， 拉力功率为 9.(2023 年广东)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.如图甲是一种辘轳，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)如图甲所示辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按 照__________(填“省力”或“费力”)杠杆来设计的.用辘轳提水 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90 N. 使周长为3 m 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)图丙所示的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________(填“①”或“②”). 答案：(1)省力 B (2)90 30 (3)① $$