第十二章 简单机械第2讲 滑轮 提高讲义-2024-2025学年人教版八年级物理下册

第2讲 滑轮 【板块一】 滑轮和滑轮组 题型一 定滑轮、动滑轮和滑轮组 方法技巧 (1)对于同一个滑轮来说，不论是定滑轮还是动滑轮，与它相连的每一段绳子，受到的拉力处处相等。 (2)组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子段数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。 口诀：奇动偶定。 (3)用滑轮组提升重物时，虽然省了力，但是费了距离。动滑轮上有几段绳子吊着物体，动力移动的距离s就是重物升高距离h 的几倍，即s= nh,U绳=nU物。 【例1】小明和小杰握住两根较光滑的木棍，小华将绳子的一端系在其中一根木棍上，然后按如图所示依次将绳子绕过两根木棍，小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后，小华在A处拉绳子的另一端，用很小的力便能拉动他们。 (1)两根木棍和绳子组成的机械相当于 。 (2)若小华所用的拉力为20N，则小明和小杰受到的拉力分别为 N、 N(摩擦忽略不计)。 【例2】如图所示，不计动滑轮与绳的重力以及之间的摩擦，在水平拉力F的作用下，物体M以0.5m/s的速度向左匀速直线运动，弹簧测力计的示数为20N，则下列说法中错误的是( ) A. M受到地面的摩擦力为20N B.动滑轮移动的速度是 1m/s C.拉力 F的功率为10W D. M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力 题型二滑轮组绕线 方法技巧 (1)滑轮组绳子的绕法：①确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力 F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G₃，计算出承担物重所需绳子段数 ②确定绳子固定端的位置和绳子的绕法，当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。 【例3】如图所示，在建筑工地上，两位师傅利用一根绳子和两个滑轮运送建筑材料。请在甲图中画出最安全的滑轮组绕绳法；在乙图中画出最省力的滑轮组绕绳法。 针对练习 1.如图所示装置，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉住物体B，此时物体B保持静止。小明用竖直向下大小为2N的力 F₁拉重为1N的物体A时，物体B以0.06m/s的速度水平匀速向右运动；撤去 F₁小明只用水平向左的拉力F₂拉物体B时，物体A以0.3m/s的速度匀速上升。不计轮重、绳重和滑轮与摩擦，则下列判断正确的是( ) A.物体B向右运动时受到的滑动摩擦力大小为6N B.用力F₁竖直向下拉物体A时，物体A重力的功率为0.02W C.水平向左拉物体B时，拉力 F₂功率为1.2W D.水平向左拉物体B时，B的速度为0.1m/s，拉力F₂的大小为3N 2.如图所示，物体A 和B 所受重力均为30N，滑轮重为10N，绳重和摩擦不计。当用力 F₁和F₂分别匀速提升A 和B 时,力 F₁ 的大小为 N,力 F₂的大小为 N。 3.工人通过如图所示的装置将物体A匀速从水中提起，已知物体A重为140N，工人自重600N，此时他对地面的压力是550N。不计水对物体的阻力、绳与滑轮之间的摩擦，以及滑轮和绳子的重力，则物体 A 所受水的浮力为 N。 4.王师傅装修房子时，用如图所示的滑轮组装置往楼上运送空心砖。 已知装物箱重250N，每个滑轮重50N，每块空心砖重20N(不计钢丝绳的重力和摩擦)。若王师傅拉钢丝绳的力是 600N，则一次能匀速提升 块砖。若某次提升中，钢丝绳受到的拉力是500N，拉力的功率是250W，则将空心砖匀速提升10m，需要的时间是 min。 5.一小车A陷在泥地里。现在通过如图所示的滑轮组将小车匀速拉出，F=1000N。小车受到的拉力是 ，树受到的拉力是 。(不计滑轮、绳重和摩擦) 6.如图，体重500N的人，要将G=700N的吊篮匀速吊起，不计滑轮、绳重及摩擦。 (1)如图甲，人站在地面上，至少要用 N的力拉绳。 (2)如图乙，人站在吊篮中至少要用 N的力拉绳。 7.利用如图所示的滑轮组拉着重为100N的物体A沿水平方向做匀速直线运动。请画出：滑轮组最省力的绕线情况。 【板块二】 斜面和轮轴 题型一 斜面 方法技巧 螺丝钉和盘山公路是简单斜面的变形。 【例1】如图所示，已知固定斜面长5m、倾角为30°，木箱重150N。某同学用大小为100N的推力沿斜面向上推木箱，使木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端的过程中，下列描述正确的是( ) A.斜面是省力机械 B.木箱受到斜面的摩擦力大小为 100N C.使用斜面提升物体省的功为125J D.斜面的支持力对物体做了功 【例2】如图所示，是小明通过光滑的斜面用推力F沿斜面匀速将重为50N的重物推至斜面顶端的过程，推力F (选填“大于”“小于”或“等于”)50N，利用斜面做功可以省 (选填“力”或“距离”)，请举一例斜面在生活中的应用 。 【例3】(2021环翠区期末)如图所示，工人师傅用沿斜面向上的力把重为800N的物体匀速拉到车上。已知斜面长5m、高2m。如果斜面是光滑的，则工人所用的拉力为 N；若工人实际所用拉力为380N，则物体与斜面间的摩擦力大小为 N。 题型二 轮轴 方法技巧 汽车的方向盘、水龙头实质上都是轮轴。 【例4】如图是放在桌面上的一种吸盘式水果削皮器。手摇的部位相当于一种简单的机械 (选填“斜面”或“轮轴”)；削皮刀片做得很锋利是为了 压强。 【例5】使用如图所示的螺丝刀扭紧螺丝时，螺丝刀就相当于一个 (填一种简单机械)，它的金属杆相当于 ，使用螺丝刀拧螺丝的好处是 。 【例6】生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关，小华发现，如图甲所示的水龙头很难徒手拧开，但将如图乙所示的钥匙，安装并旋转后(如图丙所示)，水龙头就能正常出水，则此钥匙相当于一个 (选填“斜面”“滑轮”或“轮轴”)，属于 (选填“省力”或“费力”)机械。 针对练习 1.如图所示的器械中，不是轮轴的是( ) 2.如图所示为被称为“3D城市”重庆南岸区的一座螺旋式立交桥，人们开车在桥上行时，仿佛跟坐过山车一样。下列说法中正确的是( ) A.螺旋式立交桥的“螺旋式”实际上是简单机械轮轴的变形 B.汽车在桥上匀速行驶时，所受的重力和支持力在同一直线上 C.汽车在桥上匀速向上行驶时，汽车的机械能将逐渐增大 D.匀速行驶的汽车对桥面的压力方向是竖直向下的 3.如图所示是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路，修建盘山公路的目的是( ) A.减小车轮与路面的摩擦 B.减小汽车牵引力所做的功 C.减小汽车上坡时所需的牵引力 D.提高汽车上坡时发动机的功率 4.如图所示，现在很多场馆都为残疾人(特别是乘坐轮椅的)建立了专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是我们所学过的简单机械中的 ，使用它的好处是 。轮椅在通道内通行过程中，地面对轮椅的支持力 (填“做功”或“不做功”)。 5.酒瓶上的软木塞很难拔出，因此人们用开瓶器达到方便省力的目的。首先把钻头对准软木塞，用手转动旋转手柄，使钻头插入软木塞，同时压把会翘起；然后再用力按压压把，钻头就能把软木塞“带”出来。以上结构中属于杠杆的是 ；属于增大压强的是 ；属于斜面的是 。(填这些结构名称前的序号) 6.利用如图所示的斜面移动物体可以 (选填“省力”或“省距离”)。如果斜面长1m，高0.2m，现用平行于斜面的拉力，将重为10N的物体从斜面底端匀速拉上斜面顶端。若不计物体与斜面间的摩擦力，则拉力大小为 N；若实际拉力大小为2.6N，则物体受的摩擦力大小为 N。 【板块三】 工程问题中的功和功率综合计算 题型一 滑轮有关的功和功率计算 【例1】在建的武汉中心大厦高438米，其中87层至88层会建成封闭式的超大环廊，作为观光景点对市民开放。市民搭乘电梯从地面升至410m高的观光环廊，仅需40秒。电梯轿厢上升时的工作原理如图所示。 (1)电梯匀速上升时，请在图中画出轿厢内的人所受力的示意图。 (2)若轿厢满载时总质量为2.2t，对重质量为1.8t，不计钢绳和滑轮的重力及摩擦，试求轿厢满载从地面升至观光环廊时电动机输出的功率。 题型二 浮力在工程问题中的计算 【例2】如图甲所示某长度为55m的危桥需要拆除，传统的拆除方法费时费力，又会使残留物淤积河道，影响航运，现使用了一种新的拆除方法，如图乙所示，步骤是：把两艘载重500t的船开到桥下，排去船上的水，使船体上升，托起重280t的桥身，离开桥墩60cm，然后使用牵引设备，横向拖拽桥身到岸上，在陆地上拆卸桥梁。假设桥的质量分布均匀，两船作用于桥身的位置各离桥两端15m处。问： (1)若要使桥同时脱离桥墩两船应怎样排水? ；每只船应排出 吨水。 (2)若仅用左船排水，则桥面先脱离 (填“左”或“右”)桥墩，此时左船至少排水多少吨? (3)若整桥水平上升60cm，问两船克服重力做的功为多少? 针对练习 1.如图甲所示是我国建造“蓝鲸1号”半潜式钻井平台，该平台是目前全球最先进的、可在深海开采可燃冰的巨型设备。该平台在海面上通常有两种工作状态：处于上浮状态时，浮箱有少部分露出水面，以便在海上航行；处于半潜状态时，浮箱整体潜入水面以下一定深度，这样的设计增强了开采作业时整个设备抗风浪的能力。 (1)立柱的作用是一方面将上层的平台固定在浮箱上，另一方面在半潜状态时提供一定的浮力，使平台在海上更加稳定。“蓝鲸1号”的每根立柱可当作底面积为250m²、高为22m的长方体。上浮状态时，浮箱有4000m³的体积露在水面以上，此时半潜式钻井平台总质量为 向浮箱内部的压载水舱注入适量的海水，由上浮状态变成半潜状态，总质量变成 “蓝鲸1号”处于半潜状态时，立柱浸入水中的深度约为多少?(忽略左右立柱之间起固定作用的连接横杆的体积，水的密度 (2)如图乙所示平台上起重机的钢丝绳正在将一根横放在水平甲板上的钢管从一端吊起。整根钢管直径一定，长度为15m，质量为200kg。钢丝绳拉着钢管的右端上升30m后，接着又水平移动10m，不计摩擦力，在整个过程中钢丝绳拉力做了多少功? 第2讲滑轮 【板块一】 滑轮和滑轮组 【例1】(1)滑轮组 (2)120140 【例2】 B 【例3】 答案: 【针对练习】 1. C 2.30 20 3.40 4.75 1 5.3000N 2000N 6.(1)350 (2)400 7.答案: 【板块二】斜面和轮轴 【例1】 A 【例2】 小于 力 “S”形的盘山公路 【例3】 320 60 【例4】 轮轴 增大 【例5】 轮轴 轴 省力 【例6】 轮轴 省力 【针对练习】 1. B 2. C 3. C 4.斜面 省力 不做功 5.② ④ ③6.省力 2 0.6 【板块三】 工程问题中的功和功率综合计算 【例1】 解:(1)答案: (2)轿厢满载从地面升至观光环廊时，电动机做的功： 电动机的输出功率为 ×10⁴W。 【例2】 解：(1)两船同时等速排水，因桥的重力由两只船承担，而两船所处的位置是对称的，故两船对桥的作用力相同，所以每只船应排出 140吨水。 (2)左边受到向上的力桥面先脱离，以B点为支点 可得： 192.5t。 1.68×10⁶J。 【针对练习】 1.解：(1)由上浮状态到半潜状态，浮力的增加量为 平台浸入水中体积的增加量 立柱需要浸入水中的体积为： 立柱浸入水中的深度为 (2)钢管离开平台之前相当于一个杠杆，钢丝绳的拉力为：F₁=0.5G管=0.5m管 g=0.5×200kg×10N/ kg=1000N, 前15m拉力做的功为： 钢管离开平台后，匀速上升时钢丝绳的拉力为：F₂=G管=m管g=200kg×10N/ kg=2000N, 后15m拉力做的功为： ×10⁴J, 水平移动时，拉力不做功， 整个过程中钢丝绳拉力做的总功为： 学科网（北京）股份有限公司 $$