课时11.2 滑轮及其应用-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理全一册同步学与练（沪科版2024）

第十一章 简单机械 课时11.2 滑轮及其应用 2022年课程标准 学习目标 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 物理观念：能识别出不同种类滑轮。 科学思维：能利用滑轮相关知识进行相关计算； 科学探究：能通过实验，认识定滑轮和动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题； 科学态度与责任：培养学生勇于探索、严谨认真的科学态度；能从能量转化的角度认识提高效率的重大意义，增强学习物理学的动力。 知识点一、滑轮 1、 滑轮是变形的杠杆。 2、 定滑轮： ①定义：中间的轴固定不动的滑轮。 ②实质：等臂杠杆。 ③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。 ④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G物 绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG） 3、 动滑轮：①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） ②实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 ③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 ④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=G物/ 2,只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物=G动）/2。 绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（vG） 1、 滑轮组 ①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 ②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。 ③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G物 /n。(滑轮组用几段绳子吊着重物，提起重物所用的力就是物体重的几分之一。且物体升高“h”，则拉力作用点移动“nh”，其中“n”为绳子的段数。)    即：s=nh  绳子段数的判断：在动滑轮和定滑轮之间划一横线，只数连接在动滑轮上的绳子段数。 绳子自由端移动距离SF（或vF）＝n倍的重物移动的距离SG（或vG）。(即：s=nh  v1=nv2) 情景问题一：滑轮组 问题：讲述古代修建长城、金字塔等宏伟建筑时，工匠们利用简单滑轮装置搬运巨石的故事。提及在没有现代机械设备的情况下，滑轮如何助力他们完成艰巨工程任务。引导学生思考古代滑轮的应用方式，顺势开启本节课对滑轮知识的学习。 【角度1】定滑轮与动滑轮 【典例1】学校升国旗的旗杆顶部有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，以下对这一滑轮的说法正确的是（   ） A．这是一个动滑轮 B．这是一个定滑轮 C．使用这个滑轮可以省力 D．使用这个滑轮可以省距离 【变式1-1】如图所示，汉代画像砖上描绘了“泗水取鼎”的画面。两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。下列说法正确的是（　　） A．使用的是定滑轮，可以省力 B．使用的是定滑轮，可以改变力的方向 C．使用的是动滑轮，可以省力 D．使用的是动滑轮，可以改变力的方向 【变式1-2】如图所示，某同学用重10N的动滑轮匀速提升重50N的物体，则该同学所用拉力F的可能值是（　　） A．20N B．25N C．30N D．32N 【变式1-3】如图所示的是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图。下列说法正确的是（   ） 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．使用动滑轮既能省力也能省距离 【变式1-4】如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力F甲和F乙移动的速度分别为v甲和v乙。若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则F甲和F乙、v甲和v乙之间的大小关系是（　　） A．F甲＞F乙、v甲＜v乙 B．F甲＞F乙、v甲＞v乙 C．F甲＜F乙、v甲＜v乙 D．F甲＜F乙、v甲＝v乙 【角度2】滑轮组及其应用 【典例2】小明用下图中的装置提升重力为500N的物体，使其匀速上升，不计摩擦、绳重和滑轮自重。下列说法正确的是（　　） A．两个滑轮均为定滑轮 B．利用此装置既可以省力，又可以省距离 C．人将绳子拉过1m，物体上升2m D．小明对绳子的拉力为250N 【变式2-1】小柳利用如图所示滑轮组将重物A提升到高处。下列说法正确的是（　　） A．小柳利用滑轮组的目的是为了省功 B．重物A悬停时，小柳对重物不做功 C．用滑轮组做功多，说明它的机械效率高 D．当重物A匀速缓慢上升时，小柳对重物不做功 【变式2-2】某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了2m。已知物体A重400N，每个滑轮重20N，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．人对绳子的拉力为210N B．绳子自由端移动的距离为6m C．绳子自由端移动的速度为0.8m/s D．使用此滑轮组能改变力的方向 【变式2-3】如下图所示，物体A重50N，物体B重30N，物体A在绳子拉力的作用下向右做匀速直线运动。如果在物体A上加一个水平向左的力F拉动物体A，使物体B匀速上升，则该拉力F的大小为（滑轮和绳子的重力及绳子与滑轮之间的摩擦均不计）（   ） A．10N B．20N C．30N D．50N 【变式2-4】如图所示，A、B两个滑轮中，A是 滑轮，它们组合在一起构成一个滑轮组，使用它既可以 ，又可以 ；在不考虑滑轮重和摩擦时，物体与桌面的摩擦力是90N，匀速移动物体，水平拉力F为 N。 【角度3】其他机械 【典例3】我国是多山之国，修建了很多盘山公路，尤其在西南和中部地区。如图所示，盘山公路修得弯弯曲曲，主要目的是为了（　　） A．省距离 B．省力 C．省功 D．省力和省功 【变式3-1】装货时，工人用斜面将质量为60kg的物体由地面匀速推到斜面顶端（如下图所示），所用时间为10s。已知斜面长2m，高1m，斜面的机械效率为75%，g取10N/kg，求： (1)物体所受重力； (2)工人所用的推力； (3)推力做功的功率； (4)物体在斜面上受到的摩擦力的大小。 【变式3-2】骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走S形路线，如图所示。原因是上坡时，不管路线如何，爬上坡顶，升高的高度 （选填“相同”或“不同”），但走的S形路线越长相当于斜面越长，斜面越长则越 （选填“省力”或“费力”）。 【变式3-3】如图所示，斜面长1m，高0.4m，小明在沿斜面用5N的拉力向上匀速拉动一个重为10N的物体到斜面顶端的过程中，物体所受斜面的摩擦力为 N。 【角度4】滑轮组的连接 【典例4】如题图所示，请根据拉力F与重力G的关系连线（忽略动滑轮重、绳重及摩擦）。 【变式4-1】通过如图所示的滑轮组，用向下的300N的拉力将重为900N的物体匀速提升到高处（绳重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳子的绕法。 【变式4-2】定滑轮可以看成是变形的杠杆，在如图所示滑轮上画出它所对应的杠杆示意图，并标出支点O，画出动力F1和阻力F2的力臂。 【变式4-3】用如图所示滑轮组提升重物，已知滑轮质量均为1kg，物体重100N，绳子能承受的最大拉力为50N，请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力F的方向。 【基础强化】 1．如图所示，利用动滑轮提升物体，使物体在10s内匀速上升4m，物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，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 C．拉力的大小为5N D．绳子自由端移动的距离为8m 2．工人用相同且较轻的滑轮以如图所示的甲、乙两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度。若不计绳重、滑轮重、摩擦和空气阻力，则下列说法正确的是（   ） A．甲方式中工人所用拉力等于乙方式中工人所用拉力 B．甲方式中工人所用拉力小于乙方式中工人所用拉力 C．甲方式中绳端移动的距离比乙方式中绳端移动的距离小 D．提升重物过程中，甲、乙方式中工人对地面的压力都减小 3．如图，物体做匀速直线运动，若绳a的拉力为10N，则以下说法正确的是（　　） A．绳b拉力为5N B．绳c拉力为20N C．物体重力为10N D．物体摩擦力为5N 4．如图所示，（滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计），用力F拉着物体G匀速上升，物体上升的高度为h，拉力F移动的距离为s，下列等式中正确的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，在竖直向上大小为30N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升。已知重物A上升速度为0.2m/s，动滑轮重10N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（　　） A．10N  0.4m/s B．10N  0.1m/s C．50N  0.4m/s D．50N  0.1m/s 6．如图所示，沿水平方向通过轻质滑轮匀速拉动物体A，测力计的读数为0.4N。若不计滑轮的摩擦，则滑轮挂钩对物体A的拉力为（    ） A． B． C． D． 7．如图所示，利用动滑轮提升物体，使其在10s内匀速上升4m。物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，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4m/s C．拉力的大小为5N D．绳子自由端移动的距离为8m 8．如图甲所示，当升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升。这是由于旗杆顶部有一个 滑轮，它不能省力，但可以 。如图乙，将穿好的鞋带两端向两边拉扯，鞋帮就会收紧，达到省力的效果，这与简单机械中 （杠杆/滑轮组/斜面）的省力原理相同。 9．工人利用如图所示的装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。 10．如图所示，小明用动滑轮拉着重200N的水桶沿竖直方向做匀速直线运动，已知拉力，绳子自由端移动了0.5m，不计绳重及摩擦，则水桶上升的高度为 m，动滑轮的重力为 N。 【素养提升】 1．如图所示的滑轮组，正方体A在水平地面上处于静止状态，已知A的边长为1 dm，密度为2×103 kg/m3，动滑轮总重为2N．若使A对水平地面产生600 Pa的压强，作用在绳端的拉力F应为(忽略摩擦和绳重，g取10 N/kg)    (    ) A．4N B．5 N C．1 N D．22 N 2．建筑工人用如图所示的滑轮组，在5s内将重1000N的物体A沿水平方向匀速移动了2m，物体A受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍，在此过程中，滑轮组的机械效率为80%。则绳子自由端移动的速度为 m/s，克服地面摩擦力做的有用功为 J，拉力F的功率为 W。 3．如图所示，两弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为2N，若弹簧测力计2的示数为5N，则物体A的重力为 N，弹簧测力计1的示数为 N。 4．一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是 （选填“定滑轮”或“动滑轮”），其作用是 。 5．轴随被吊物体一起 的滑轮叫作动滑轮。使用动滑轮可以 力，但不能改变力的 ，而且费 。动滑轮是动力臂为阻力臂 倍的杠杆。 6．如图所示，盘山公路相当于斜面，汽车沿盘山公路行驶可以 （选填“省力”或“省功”）；汽车常用水做冷却剂，是因为水的 较大。 7．如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m、高0.3m，则有用功为 J，若拉力做功为2.16J，则物体受到的摩擦力为 N。 8．除了杠杆和滑轮，还有其他的简单机械，如轮轴和斜面。图中汽车的方向盘相当于 ，螺丝钉相当于 。（均填简单机械的名称） 9．小要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，试在图中画出最省力的绕绳方法。 10．如图所示，工人师傅用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，把重力为400N的箱子在10s内匀速向上提高了5m，动滑轮的质量为8kg。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg） (1)请在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组（要求：人用力向下拉细绳）。 (2)在匀速竖直提升箱子的过程中，人对细绳的拉力是多少？人拉细绳的速度是多少？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 简单机械 课时11.2 滑轮及其应用 2022年课程标准 学习目标 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 物理观念：能识别出不同种类滑轮。 科学思维：能利用滑轮相关知识进行相关计算； 科学探究：能通过实验，认识定滑轮和动滑轮的特点，并能根据需要选择合适的滑轮解决实际问题； 科学态度与责任：培养学生勇于探索、严谨认真的科学态度；能从能量转化的角度认识提高效率的重大意义，增强学习物理学的动力。 知识点一、滑轮 1、 滑轮是变形的杠杆。 2、 定滑轮： ①定义：中间的轴固定不动的滑轮。 ②实质：等臂杠杆。 ③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。 ④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G物 绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG） 3、 动滑轮：①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） ②实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 ③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 ④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=G物/ 2,只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物=G动）/2。 绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（vG） 1、 滑轮组 ①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 ②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。 ③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G物 /n。(滑轮组用几段绳子吊着重物，提起重物所用的力就是物体重的几分之一。且物体升高“h”，则拉力作用点移动“nh”，其中“n”为绳子的段数。)    即：s=nh  绳子段数的判断：在动滑轮和定滑轮之间划一横线，只数连接在动滑轮上的绳子段数。 绳子自由端移动距离SF（或vF）＝n倍的重物移动的距离SG（或vG）。(即：s=nh  v1=nv2) 情景问题一：滑轮组 问题：讲述古代修建长城、金字塔等宏伟建筑时，工匠们利用简单滑轮装置搬运巨石的故事。提及在没有现代机械设备的情况下，滑轮如何助力他们完成艰巨工程任务。引导学生思考古代滑轮的应用方式，顺势开启本节课对滑轮知识的学习。 【角度1】定滑轮与动滑轮 【典例1】学校升国旗的旗杆顶部有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，以下对这一滑轮的说法正确的是（   ） A．这是一个动滑轮 B．这是一个定滑轮 C．使用这个滑轮可以省力 D．使用这个滑轮可以省距离 【答案】B 【解析】升国旗的旗杆顶端有一个滑轮，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮，定滑轮不省力，不能省距离，但是可以改变力的方向，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1-1】如图所示，汉代画像砖上描绘了“泗水取鼎”的画面。两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。下列说法正确的是（　　） A．使用的是定滑轮，可以省力 B．使用的是定滑轮，可以改变力的方向 C．使用的是动滑轮，可以省力 D．使用的是动滑轮，可以改变力的方向 【答案】B 【解析】由图可知，滑轮位置固定不动，属于定滑轮，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故ACD错误，B正确。 故选B。 【变式1-2】如图所示，某同学用重10N的动滑轮匀速提升重50N的物体，则该同学所用拉力F的可能值是（　　） A．20N B．25N C．30N D．32N 【答案】D 【解析】由题图可知，拉力F的方向不是竖直向上的，则力F的力臂将不再是动滑轮的直径，而是小于直径，如图所示： 根据杠杆的平衡条件Fl=(G动+G物)r 因为l<2r，所以 由题意可知 即F>30N，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式1-3】如图所示的是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图。下列说法正确的是（   ） 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．使用动滑轮既能省力也能省距离 【答案】C 【解析】AC．定滑轮相当于一个等臂杠杆，使用定滑轮不省力也不费力，但可以改变力的方向，故A错误，C正确； BD．动滑轮相当于动力臂是阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮能够省力，但费距离，故BD错误。 故选C。 【变式1-4】如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力F甲和F乙移动的速度分别为v甲和v乙。若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则F甲和F乙、v甲和v乙之间的大小关系是（　　） A．F甲＞F乙、v甲＜v乙 B．F甲＞F乙、v甲＞v乙 C．F甲＜F乙、v甲＜v乙 D．F甲＜F乙、v甲＝v乙 【答案】A 【解析】如图甲所示，不计摩擦、动滑轮重和绳重，力F甲的大小等于物体重力的2倍；如图乙所示，力F乙的大小等于物体重力的一半；由此可知F甲＞F乙。由图甲可知，拉力F甲移动的速度为物体移动速度的一半，由图乙可知，拉力F乙移动的速度为物体移动速度的2倍；由此可知v甲＜v乙，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【角度2】滑轮组及其应用 【典例2】小明用下图中的装置提升重力为500N的物体，使其匀速上升，不计摩擦、绳重和滑轮自重。下列说法正确的是（　　） A．两个滑轮均为定滑轮 B．利用此装置既可以省力，又可以省距离 C．人将绳子拉过1m，物体上升2m D．小明对绳子的拉力为250N 【答案】D 【解析】A．由图可知，下方的滑轮随物体一起运动，上方的滑轮固定不动，所以滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，故A错误； B．由于使用动滑轮可以省力，但费距离，所以使用该装置时，可以省力，但是要费距离，故B错误； C．由图可知，动滑轮上有2股绳，所以人将绳子拉过1m，物体上升高度为0.5m，故C错误； D．由图可知，由2段绳子吊着动滑轮，不计摩擦、绳重和滑轮自重，则物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 故D正确。 故选D。 【变式2-1】小柳利用如图所示滑轮组将重物A提升到高处。下列说法正确的是（　　） A．小柳利用滑轮组的目的是为了省功 B．重物A悬停时，小柳对重物不做功 C．用滑轮组做功多，说明它的机械效率高 D．当重物A匀速缓慢上升时，小柳对重物不做功 【答案】B 【解析】A．根据功的原理，使用任何机械都不省功，使用滑轮组可以省力或改变力的方向，但不能省功，故A错误； B．做功的两个必要因素是：有力作用在物体上，且物体在这个力的方向上移动了距离。重物悬停时，会受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力。但由物物体没有在拉力的方向上移动距离，所以小柳对重物不做功。故B正确； C．机械效率是有用功与总功的比值，做功多并不意味着有用功占总功的比例高，即不能说明机械效率高，故C错误； D．当重物A匀速缓慢上升时，小柳对重物施加了向上的力，重物在力的方向上移动了距离，根据做功的条件，小柳对重物做了功，故D错误。 故选B。 【变式2-2】某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了2m。已知物体A重400N，每个滑轮重20N，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．人对绳子的拉力为210N B．绳子自由端移动的距离为6m C．绳子自由端移动的速度为0.8m/s D．使用此滑轮组能改变力的方向 【答案】B 【解析】A．由图可知，绳子承重段数n=2，人对绳子的拉力为 故A正确，不符合题意； B．由图可知，n=2，物体A在5s内匀速上升了2m，则绳子自由端移动的距离为4m，故B错误，符合题意； C．绳子自由端移动的速度 故C正确，不符合题意； D．不借助滑轮组时，应向上拉动绳子才能使物体A向上移动，借助滑轮组，拉力方向向下，所以使用此滑轮组改变了力的方向，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2-3】如下图所示，物体A重50N，物体B重30N，物体A在绳子拉力的作用下向右做匀速直线运动。如果在物体A上加一个水平向左的力F拉动物体A，使物体B匀速上升，则该拉力F的大小为（滑轮和绳子的重力及绳子与滑轮之间的摩擦均不计）（   ） A．10N B．20N C．30N D．50N 【答案】B 【解析】由图可知滑轮组绳子段数为3，因为滑轮和绳子的重力及绳子与滑轮之间的摩擦均不计，当物体A水平向右做匀速直线运动时，绳子自由端的拉力为 物体A受到的滑动摩擦力方向水平向左，根据二力平衡可知，物体A受到的滑动摩擦力大小为 当物体A在水平向左的力F的作用下水平向左运动时，受到的滑动摩擦力方向水平向右，因接触面粗糙程度不变，压力大小不变，所以滑动摩擦力大小不变，物体B匀速上升，绳子自由端对物体A的拉力大小和方向都不变，所以拉力F的大小为 故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式2-4】如图所示，A、B两个滑轮中，A是 滑轮，它们组合在一起构成一个滑轮组，使用它既可以 ，又可以 ；在不考虑滑轮重和摩擦时，物体与桌面的摩擦力是90N，匀速移动物体，水平拉力F为 N。 【答案】 定 省力 改变施力的方向 45 【解析】[1][2][3]由图可知，A的位置不随物体运动，是定滑轮，B要随物体运动，是动滑轮；两者组成滑轮组，使用它可以省力，还可以改变施力的方向。 [4]物体是匀速运动的，是平衡状态，故受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，都为90N，拉物体的力是由两股绳子承担，不考虑滑轮重和摩擦，绳子自由端的力 【角度3】其他机械 【典例3】我国是多山之国，修建了很多盘山公路，尤其在西南和中部地区。如图所示，盘山公路修得弯弯曲曲，主要目的是为了（　　） A．省距离 B．省力 C．省功 D．省力和省功 【答案】B 【解析】盘山公路属于斜面，盘山公路修得弯弯曲曲，主要目的是为了省力，即减小汽车上坡时需要的牵引力；汽车上山时，需要克服重力和摩擦力做功，克服摩擦力做的功为额外功，汽车上山时不能省功，反而多做功，使用任何机械都不能省功，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式3-1】装货时，工人用斜面将质量为60kg的物体由地面匀速推到斜面顶端（如下图所示），所用时间为10s。已知斜面长2m，高1m，斜面的机械效率为75%，g取10N/kg，求： (1)物体所受重力； (2)工人所用的推力； (3)推力做功的功率； (4)物体在斜面上受到的摩擦力的大小。 【答案】(1)600N (2)400N (3)80W (4)100N 【解析】（1）物体所受的重力 （2）推动物体做的有用功 推力做功 工人所用的推力 （3）推力做功的功率 （4）将物体推上斜面做的额外功 物体在斜面上受到的摩擦力 【变式3-2】骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走S形路线，如图所示。原因是上坡时，不管路线如何，爬上坡顶，升高的高度 （选填“相同”或“不同”），但走的S形路线越长相当于斜面越长，斜面越长则越 （选填“省力”或“费力”）。 【答案】 相同 省力 【解析】[1][2]上坡时，不管路线如何，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，由功的原理知，斜面越长越省力。 【变式3-3】如图所示，斜面长1m，高0.4m，小明在沿斜面用5N的拉力向上匀速拉动一个重为10N的物体到斜面顶端的过程中，物体所受斜面的摩擦力为 N。 【答案】1 【解析】物体被匀速拉上斜面顶端， 拉力做的总功 克服物体重力做的有用功 克服摩擦力做的额外功 物体所受的摩擦力 【角度4】滑轮组的连接 【典例4】如题图所示，请根据拉力F与重力G的关系连线（忽略动滑轮重、绳重及摩擦）。 【答案】    【解析】由题意可知，绳重、滑轮重及摩擦不计，根据滑轮组特点可知，n为跟动滑轮相连的绳子的股数，由题意可知，第一个滑轮组的绳子承重股数为n1=3，从动滑轮开始绕线，如图所示： 第二个滑轮组的绳子承重股数为n2=2，从定滑轮开始绕线，滑轮组的连线图如下： 【变式4-1】通过如图所示的滑轮组，用向下的300N的拉力将重为900N的物体匀速提升到高处（绳重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳子的绕法。 【答案】 【解析】此滑轮组承担物重的绳子的段数为 同时用力方向向下，如图： 【变式4-2】定滑轮可以看成是变形的杠杆，在如图所示滑轮上画出它所对应的杠杆示意图，并标出支点O，画出动力F1和阻力F2的力臂。 【答案】 【解析】定滑轮的支点在其转轴上，过支点分别向动力F1作用线和阻力F2作用线画垂线段，即为动力F1和阻力F2的力臂，如下图 【变式4-3】用如图所示滑轮组提升重物，已知滑轮质量均为1kg，物体重100N，绳子能承受的最大拉力为50N，请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力F的方向。 【答案】 【解析】滑轮质量1kg，重力为10N，故物体和滑轮的总重力 因为绳子能承受的最大拉力，即 故该动滑轮上绳子段数为n=3，如图所示： 【基础强化】 1．如图所示，利用动滑轮提升物体，使物体在10s内匀速上升4m，物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，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 C．拉力的大小为5N D．绳子自由端移动的距离为8m 【答案】D 【解析】A．使用动滑轮可以省力，但是费距离，故A错误； B．物体运动的速度为 故B错误； C．不计绳重与摩擦，则拉力的大小为 故C错误； D．绳子自由端移动的距离为 故D正确。 故选D。 2．工人用相同且较轻的滑轮以如图所示的甲、乙两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度。若不计绳重、滑轮重、摩擦和空气阻力，则下列说法正确的是（   ） A．甲方式中工人所用拉力等于乙方式中工人所用拉力 B．甲方式中工人所用拉力小于乙方式中工人所用拉力 C．甲方式中绳端移动的距离比乙方式中绳端移动的距离小 D．提升重物过程中，甲、乙方式中工人对地面的压力都减小 【答案】C 【解析】AB．图甲使用是定滑轮，不计绳重、摩擦和空气阻力，拉力；图乙使用是动滑轮，乙图中“轻质滑轮”动滑轮的重力远小于物体重力，不计绳重、摩擦和空气阻力，作用在绳自由端拉力大小为，因此甲中工人所用拉力大于乙中工人所用拉力，故AB错误； C．图甲使用是定滑轮，承担物重的绳子股数，绳自由端移动的距离；图乙使用是动滑轮，承担物重的绳子股数，绳自由端移动的距离为，甲中绳端移动距离比乙中绳端移动距离小，故C正确； C．由图可知，甲中工人受到绳向上的拉力，则提升重物过程中，甲中工人对地面的压力减小,；乙中工人受到绳向下的拉力，则提升重物过程中，乙中工人对地面的压力增大，，故D错误。 故选C。 3．如图，物体做匀速直线运动，若绳a的拉力为10N，则以下说法正确的是（　　） A．绳b拉力为5N B．绳c拉力为20N C．物体重力为10N D．物体摩擦力为5N 【答案】B 【解析】图中所示的机械为动滑轮，根据特点可知，两股绳会平分动滑轮所受的拉力，已知绳a的拉力为10N，则绳b拉力10N，即物体摩擦力为10N，绳c拉力为，由于物体在水平方向运动，则无法求得重力，故B正确，ACD错误。 故选B。 4．如图所示，（滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计），用力F拉着物体G匀速上升，物体上升的高度为h，拉力F移动的距离为s，下列等式中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计，图中为动滑轮，两股绳上受到的拉力相等，等于物重G，因为是匀速，所以受力平衡，则 物体上升的距离为F移动的距离的2倍，故 故B正确，ACD错误。 故选B。 5．如图所示，在竖直向上大小为30N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升。已知重物A上升速度为0.2m/s，动滑轮重10N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（　　） A．10N  0.4m/s B．10N  0.1m/s C．50N  0.4m/s D．50N  0.1m/s 【答案】B 【解析】根据动滑轮的特点可得，拉力为 所以，物体的重力大小为 因为动滑轮上有两条绳子，即n=2，滑轮上升的距离是物体A上升距离的一半，根据可知，滑轮上升的速度是物体A上升速度的一半，重物A上升速度为0.2m/s，则滑轮上升的速度是0.1m/s。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．如图所示，沿水平方向通过轻质滑轮匀速拉动物体A，测力计的读数为0.4N。若不计滑轮的摩擦，则滑轮挂钩对物体A的拉力为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】由图可知，该滑轮为动滑轮，拉力F等于测力计的计数，所以物体A受到的拉力为F的两倍，即 故选D。 7．如图所示，利用动滑轮提升物体，使其在10s内匀速上升4m。物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，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4m/s C．拉力的大小为5N D．绳子自由端移动的距离为8m 【答案】D 【解析】A．使用动滑轮可以省力，但费距离，故A错误； B．物体在10s内匀速上升4m，物体运动的速度为 故B错误； C．由图可知，滑轮组绳子的有效股数 n＝2 物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，故拉力的大小为 故C错误； D．绳子自由端移动的距离为 故D正确。 故选D。 8．如图甲所示，当升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升。这是由于旗杆顶部有一个 滑轮，它不能省力，但可以 。如图乙，将穿好的鞋带两端向两边拉扯，鞋帮就会收紧，达到省力的效果，这与简单机械中 （杠杆/滑轮组/斜面）的省力原理相同。 【答案】 定 改变力的方向 滑轮组 【解析】[1][2] 定滑轮是固定在一个位置不能移动的滑轮。主要作用是改变力的方向。所以旗杆顶部是一个定滑轮，只能改变力的方向，而不能省力。 [3] 鞋帮收紧可以通过多股绳子分担力，从而达到省力的目的。达到省力效果与滑轮组的省力原理相同。 9．工人利用如图所示的装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。 【答案】 动 100 【解析】[1]由图可知，滑轮随物料一起运动，所以该装置中的滑轮为动滑轮。 [2]由图可知，动滑轮上有两股绳，已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，用该装置匀速提升空货篮时的拉力 10．如图所示，小明用动滑轮拉着重200N的水桶沿竖直方向做匀速直线运动，已知拉力，绳子自由端移动了0.5m，不计绳重及摩擦，则水桶上升的高度为 m，动滑轮的重力为 N。 【答案】 0.25 20 【解析】[1][2]图中为动滑轮，有效绳子段数，则水桶上升的高度为 动滑轮的重力为 【素养提升】 1．如图所示的滑轮组，正方体A在水平地面上处于静止状态，已知A的边长为1 dm，密度为2×103 kg/m3，动滑轮总重为2N．若使A对水平地面产生600 Pa的压强，作用在绳端的拉力F应为(忽略摩擦和绳重，g取10 N/kg)    (    ) A．4N B．5 N C．1 N D．22 N 【答案】A 【解析】物体A的体积：， 物体A的重： ， ∵ ,∴A对地面的压力：， ∵力的作用是相互的，∴, ∵物体A静止，∴， ∴， ∵忽略摩擦和绳重，∴拉力： 故选A． 2．建筑工人用如图所示的滑轮组，在5s内将重1000N的物体A沿水平方向匀速移动了2m，物体A受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍，在此过程中，滑轮组的机械效率为80%。则绳子自由端移动的速度为 m/s，克服地面摩擦力做的有用功为 J，拉力F的功率为 W。 【答案】 0.8 800 200 【解析】[1]由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数为2，绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度 [2]由题意可知，物体受到的摩擦力 克服地面摩擦力做的有用功 [3]拉力做的总功 拉力做功的功率 3．如图所示，两弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为2N，若弹簧测力计2的示数为5N，则物体A的重力为 N，弹簧测力计1的示数为 N。 【答案】 5 12 【解析】[1]如图所示，是定滑轮，只能改变力的方向，无法改变力的大小，故A物体所受的拉力为5N，拉力与重力是平衡力，故A物体的重力为5N。 [2]对定滑轮受力分析，其受到了向上的拉力，向下的拉力2段，定滑轮的重力，故弹簧测力计1的示数为 4．一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是 （选填“定滑轮”或“动滑轮”），其作用是 。 【答案】 动滑轮 省力 【解析】[1][2]如图所示，滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出时滑轮位置不断改变，为动滑轮，动滑轮相当于一个省力杠杆，其作用是省力。 5．轴随被吊物体一起 的滑轮叫作动滑轮。使用动滑轮可以 力，但不能改变力的 ，而且费 。动滑轮是动力臂为阻力臂 倍的杠杆。 【答案】 运动 省 方向 距离 2 【解析】[1][2][3][4][5]动滑轮是轴随物体一起移动的滑轮，动滑轮实质是省力杠杆，因为动力臂是滑轮直径，阻力臂为其半径。动力臂是阻力臂的2倍。根据杠杆平衡条件可知其省一半力，不能改变力的方向，费距离。 6．如图所示，盘山公路相当于斜面，汽车沿盘山公路行驶可以 （选填“省力”或“省功”）；汽车常用水做冷却剂，是因为水的 较大。 【答案】 省力 比热容 【解析】[1]斜面是一种简单机械，其特点是可以省力但不省功。盘山公路相当于斜面，在提升相同高度的情况下，汽车沿盘山公路行驶时，通过增加了行驶的距离，从而减小了所需的牵引力，所以汽车沿盘山公路行驶可以省力。 [2]比热容是物质的一种特性，它反映了物质吸热或放热能力的强弱。根据公式，在质量和升高温度相同的情况下，比热容越大，吸收的热量越多。水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，在升高相同温度时，水能够吸收更多的热量，所以汽车常用水做冷却剂，利用水来吸收发动机产生的热量，起到冷却的作用。 7．如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m、高0.3m，则有用功为 J，若拉力做功为2.16J，则物体受到的摩擦力为 N。 【答案】 1.35 0.675 【解析】[1]有用功为 [2]额外功为 则物体受到的摩擦力为 8．除了杠杆和滑轮，还有其他的简单机械，如轮轴和斜面。图中汽车的方向盘相当于 ，螺丝钉相当于 。（均填简单机械的名称） 【答案】 轮轴 斜面 【解析】[1]轮轴是由大轮和小轮组成的能共同转动的机械，在转动汽车的方向盘外面的大轮时，里面的轴也随之转动，所以汽车的方向盘相当于轮轴。 [2]螺丝钉在旋转进入孔中时，螺纹上会受到孔对它的阻力作用，螺丝钉上螺纹就好像是高山上的盘旋公路一样，高山上的盘旋公路是斜面，那么螺丝钉上螺纹的展开长度相当于斜面。 9．小要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，试在图中画出最省力的绕绳方法。 【答案】 【解析】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，此时有三股绳与动滑轮连接，如图所示： 10．如图所示，工人师傅用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，把重力为400N的箱子在10s内匀速向上提高了5m，动滑轮的质量为8kg。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg） (1)请在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组（要求：人用力向下拉细绳）。 (2)在匀速竖直提升箱子的过程中，人对细绳的拉力是多少？人拉细绳的速度是多少？ 【答案】(1) (2)240N， 【解析】（1）由于人站在地面上提升重物，所以人用力向下拉绳子，故最终的绳子自由端方向向下，从工人师傅手的一端依次绕起，如下图所示： （2）动滑轮的重力为 由图可知，与动滑轮相连的绳子股数n=2，不计绳重和摩擦，所以人对细绳的拉力为 细绳自由端移动的距离为 人拉细绳的速度为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$