第13讲 滑轮-【暑假自学课】2025年新九年级科学暑假提升精品讲义（浙教版）

第13讲 滑轮 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：4大核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 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： （1） 不省力 （使用 定滑轮 提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝G）； （2） 不省距离 （使用定滑轮提升重物时，若重物被提升h，则绳子自由端移动的距离s＝h）； （3） 能改变力的方向 （不管沿哪个方向拉绳子，在不计绳重及摩擦时，拉力F＝G）。 知识点2 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： （1） 省力 （使用 动滑轮 提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝1/2G）； （2） 费距离 （使用动滑轮提升重物时，若重物被提升的高度为h，则绳子自由端移动的距离s＝2h）； （3） 不能改变力的方向 。 知识点3 滑轮组 1.滑轮组的构成：实际应用时，常常将动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组。 2.滑轮组的特点：使用滑轮组，可以 省力 ，有的可以改变力的方向，但费距离。 3.使用时，动滑轮和物体的总重由n股绳子承担，那么拉起物体所用的力就是总重的 。 4.滑轮组的简单组装方法： （1）当承重绳子的股数n为奇数时，绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。 （2）当承重绳子的股数n为偶数时，绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。 教材习题01 1. 要使图中的重物和动滑轮的总重由3段绳子承担，应当怎样绕制滑轮组?请画在图上。 【答案】 考向一：定滑轮的特点 [例题1] 小明利用如图所示的简单机械移动物体A时。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，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．F1＝F2＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＝F3 【解答】解：由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，因为物体A匀速运动，所以F1、F2、F3都与物体A受到地面的摩擦力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误；故D正确。 故选：D。 [例题2] 赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在“船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将“船桨”从位置“1”划到位置“2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20kg，“划桨”一次拉过绳子的距离为60cm。（船桨重、绳重与摩擦均不计，g取10N/kg） （1）该装置中两个滑轮的作用是 。 （2）“划桨”一次，人至少做功 J。 （3）图乙是某种耐力练习示意图，保持“船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60cm，OB为40cm，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F。则此时力F的大小为 N。 【解答】解：（1）该装置中两个滑轮是定滑轮，定滑轮可以改变力的方向； （2）重物的质量为20kg，重物的重力为： G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N； “划桨”一次拉过绳子的距离为60cm＝0.6m，则“划桨”一次人克服重力做的功为： W＝Gh＝200N×0.6m＝120J； （3）若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F，此时O为支点，OA为阻力臂，OB为动力臂，作用在A点的力大小等于物体的重力，即FA＝G＝200N，根据杠杆平衡条件， FA×OA＝F×OB，即200N×60cm＝F×40cm， 解得：F＝300N。 故答案为：（1）改变力的方向；（2）120；（3）300。 [例题3] 我国劳动人民很早就在农业、军事等方面应用杠杆。如图甲所示是用于稻谷去皮的脚踏碓，图乙是其简化图；图丙所示是护城河上安装的吊桥装置。 （1）脚踏碓属于 （选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）图丙中，滑轮的作用是 。将吊桥从图丙缓慢拉起到图丁的过程中，人用的力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【解答】解：（1）由图可知，脚施加的力为动力，脚踏碓在使用过程中动力臂小于阻力臂，因此属于费力杠杆。 （2）图中的滑轮是一个定滑轮，定滑轮不省力，可以改变力的方向。 从丙图缓缓拉起到丁图的过程中，根据杠杆的平衡条件可知，阻力一定，阻力臂减小，动力臂增大，人用的力将变小。 故答案为：（1）费力；（2）改变力的方向；变小。 考向二：动滑轮的特点 [例题4] 如图是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图，下列说法中正确的是（　　） 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．使用动滑轮能够省功 【解答】解：AC、定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，也不能省距离，优点是可以改变力的方向；故A错误，C正确； B、动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故B错误； D、由功的原理得使用任何机械都不省功，故D错误。 故选：C。 [例题5] ≥如图所示甲、乙两个装置，已知A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）．要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为（　　） A．40牛，20牛 B．20牛，40牛 C．40牛，40牛 D．20牛，20牛 【解答】解：甲、乙两图是水平使用滑轮，这时拉力克服的是摩擦力。 甲图为定滑轮，定滑轮不省力也不费力，所以F甲＝f＝40N； 乙图为动滑轮，动滑轮可以省一半的力，所以F乙f40N＝20N。 故选：A。 [例题6] 在同一水平面上用滑轮以如图所示二种方式拉动同一物块做匀速直线运动，所用水平拉力依次为F1、F2，（滑轮和绳的重及与绳间的摩擦不计）。其中滑轮属于动滑轮的图是 ，F1、F2二个力的大小关系为F1 F2。（填“＞”“＜”或“＝”） 【解答】解：两图中，乙图所示的滑轮轴心未固定，可以随物体一起运动，属于动滑轮。 甲图为定滑轮，滑轮和绳的重及与绳间的摩擦不计，则绳末端施加的拉力与物体受到的摩擦力大小相等，即F1＝f； 乙图中是用的是动滑轮，则绳末端的拉力为物体受到摩擦力大小的一半，即， 因此F1＞F2。 故答案为：乙；＞。 [例题7] 目前在林业生产中经常需要对大树高处修枝，如果借助于梯子上树既费工费力，又存在很大的安全隐患。为解决这一问题，就相继出现了很多种高空修枝剪，如图甲所示，主要结构有钢刀片、加固卡扣、铝合金伸缩杆、加粗强力弹簧、滑轮组等。滑轮组部分简化如图乙所示： （1）图乙中位于上方的滑轮为 （选填“定滑轮”或“动滑轮”）。 （2）若需要600N的力FA作用于A点，带动下方刀片绕图甲中的O点旋转，才可使枝条剪断，则至少需要力F的大小为 N。（滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦不计） 【解答】解：（1）图乙中位于上方的滑轮随物体一起移动，所以滑轮属于动滑轮； （2）若需要600N的力FA作用于A点，且工具自重和摩擦不计，图中滑轮组绳子股数为3， 则根据受力平衡可知，3F＝600N， 则F＝200N。 故答案为：（1）动滑轮；（2）200。 考向三：滑轮组的特点 [例题8] 物体A、B用如图所示的滑轮组相连接，此时物体B恰好匀速下降。已知物体A重25N，物体B重4N，不计绳重、滑轮重以及绳和滑轮间摩擦。下列分析中错误的是（　　） A．与物体B相连的绳的拉力为4N B．物体A受到的摩擦力为8N C．当物体B下降0.2m时，A将向右运动0.4m D．当物体B恰好匀速上升时，需要给物体A施加一个水平向左、大小为16N的拉力 【解答】解：A、因物体B恰好匀速下降，根据二力平衡条件可知，绳对物体B的拉力与物体B的重力是一对平衡力，大小相等，即F＝GB＝4N，故A正确； B、由图可知，n＝2，不计绳重、滑轮重以及绳和滑轮间摩擦，根据Ff可知，物体A受到的摩擦力为： f＝nF＝2×4N＝8N，故B正确； C、根据h＝ns可知，当物体B下降0.2m时，A将向右运动的距离为： sh0.2m＝0.1m，故C错误； D、物体A水平向左运动或水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体A受到的摩擦力不变，所以物体A水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力也是8N；物体A水平向左匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力8N（滑轮组对物体A施加的）、水平向右的摩擦力8N；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，三力平衡，则水平向左的拉力F左＝F右+f＝8N+8N＝16N，故D正确。 故选：C。 [例题9] 如图，物体A在拉力F的作用下向左匀速直线运动，物体A受到地面的摩擦力为8N（不计滑轮重、绳重和摩擦）。则下列说法正确的是（　　） A．拉力F为16N B．物体A受到一对平衡力的作用 C．滑轮C的作用是改变力的方向 D．增大拉力F，物体A受到的摩擦力将增大 【解答】解：A、由图可知，n＝2，不计滑轮的重及滑轮与绳子之间的摩擦，则Ff8N＝4N，故A错误； B、物体A在拉力F的作用下向左匀速直线运动，此时物体A处于平衡状态，受到重力和支持力与拉力和摩擦力两对平衡力的作用，故B错误； C、由图可知，滑轮C位置没有改变，因此滑轮C是定滑轮，定滑轮可以改变力的方向，故C正确； D、影响摩擦力大小的因素：压力大小和接触面的粗糙程度；因此在增大拉力F的过程中，物体A对地面的压力、接触面的粗糙程度都没改变，所以摩擦力的大小不变，故D错误。 故选：C。 [例题10] 在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（　　） A．20N 2W B．30N 6W C．60N 2W D．20N 6W 【解答】解：物体匀速运动，可知物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉＝f＝60N， 从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，所以绳子自由端的水平拉力为： FF拉60N＝20N； 水平拉力的功率： P＝PFv＝Fnv物＝20N×3×0.1m/s＝6W．所以ABC错误，D正确。 故选：D。 [例题11] 图1是某兴趣小组设计的一款“高空修枝”工具的示意图。使用时，一只手握紧杆子保持静止，另一只手用F1的力缓慢拉绳子，带动滑轮组工作，在A点产生的拉力为F2从而使修剪刀绕O点转动，其刀口对树枝的力为F3。 请回答： （1）为了剪断较粗较硬的枝条，使用该工具时可以采用的方法有 （写一种）。 （2）用90N的拉力作用在绳子自由端时，A点受到绳子的拉力是多少？ （3）某时刻，弹簧处于原长，若修剪刀的刀口对树枝施加的力F3'为735牛，F3'是树枝对刀口的力（如图2），此时绳子端需施加的力F1'为多大？（已知OB＝7厘米，OC＝2厘米，滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦忽略不计。） 【解答】解：（1）由题意结合图示知，修剪刀相当于一个杠杆，作用在A点的力F2为动力，F3为阻力，O为支点，OB为动力臂，OC为阻力臂， 由杠杆的平衡条件知，F2×OB＝F3×OC，剪断较粗较硬的枝条需要要较大的力F3，所以可以增大动力F2，则增大拉绳子的力F1，还可以减小阻力臂OC，即尽量将树枝靠近支点O； （2）由图1知，滑动组拉A点的绳子的段数n＝3， 所以A点受到绳子的拉力：F2＝3F1＝3×90N＝270N； （3）由杠杆的平衡条件知，F2′×OB＝F3'×OC， 即：F2′×7cm＝735N×2cm， 解得：F2′＝210N， 工具自重和摩擦忽略不计，对上面定滑轮受力分析，F2′＝3F1′，则F1′F2′210N＝70N。 知识导图记忆 知识目标复核 1.了解定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和实质。 1. 如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（　　） A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3 【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，不计摩擦，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A正确，BCD错误。 故选：A。 2. 如图所示，北京冬奥会升旗所用的旗杆顶部装有一个滑轮，这类滑轮的主要特点是（　　） A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功 【解答】解：由图可知，旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力。 故选：B。 3. 小乐用如图所示的两种方式竖直匀速提升某物体，且都使物体上升了2m。已知物体重200N，滑轮重40N，提升时的拉力分别为F甲和F乙。若不计绳重和摩擦，则在提升过程中（　　） A．F甲＝240N B．F甲做的功为240J C．F乙向上移动距离为4m D．F乙所做的功为440J 【解答】解：A、甲图n＝2，F甲（G+G动）（200N+40N）＝120N，故A错误； B、根据不计绳重及摩擦，拉力做功W＝（G+G动）h＝（200N+40N）×2m＝480J，故B错误； C、乙动力作用在轴心，属于费力杠杆，可以省距离，拉力移动的距离是物体高度的一半，即1m，故C错误； D、根据不计绳重及摩擦，拉力做功W＝Gh+G动h动＝200N×2m+40N×1m＝440J，故D正确。 故选：D。 4. 如图所示，小宁组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝400N（不计绳重、滑轮重和摩擦）。将物体竖直匀速提升1m，下列说法正确的是（　　） A．F甲＝400N，施力处向上移动2m B．F甲＝200N，施力处向上移动1m C．F乙＝400N，施力处向上移动0.5m D．F乙＝800N，施力处向上移动0.5m 【解答】解：AB.如图可知，G物＝400N，将物体竖直匀速提升1m，甲为省力动滑轮，n＝2，F甲200N；绳端通过的距离s＝2h＝2×1m＝2m；故 AB错误； CD.乙为费力动滑轮。n＝2，F乙＝2G＝2×200N＝400N；绳端通过的距离sh0.5m；故C错误，D正确。 故选：D。 5. 如图所示，小明用滑轮提升某一重物，G物＝200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2米。下列说法正确的是（　　） A．F甲＝200N，并向上移动2米 B．F甲＝100N，并向上移动2米 C．F甲＝100N，并向上移动4米 D．F甲＝400N，并向上移动1米 【解答】解：不计绳重、轮重和摩擦时，动滑轮可以省一半力，但是费距离。即：； 拉力方向上移动的距离为：s＝2h＝2×2米＝4米。故C正确，ABD错误。 故选：C。 6. 如图所示，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3，绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是（　　） A．F1＜F2＜F3 B．v1＞v2＞v3 C．P1＞P2＞P3 D．P1＝P2＝P3 【解答】解：由题意可知，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同高度h，不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。 甲图：滑轮为动滑轮，动滑轮能省一半的力，则此时拉力F1G；但是多费1倍的距离，则拉力作用点移动的速度v1＝2v； 乙图：滑轮为动滑轮，但拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是一个费力杠杆，多费1倍的力，省一半的距离，因此F2＝2G，拉力作用点移动的速度v2v； 丙图：滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，且不计滑轮重及摩擦，则此时拉力F3＝G；拉力作用点移动的速度v3＝v； 由以上分析可知：F1＜F3＜F2，v1＞v3＞v2； 根据PFv可知，拉力的功率分别为： P1＝F1v1G×2v＝Gv， P2＝F2v2＝2Gv＝Gv， P3＝F3v3＝G×v＝Gv， 所以拉力F1、F2、F3的功率P1＝P2＝P3，故ABC错误，D正确。 故选：D。 7. 某同学模拟建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组，每个滑轮重10牛。并用该滑轮组将一个重为100牛的物体沿水平面匀速拉动2米，物体移动时受到地面对物体的摩擦力为35牛。不计绳重和机械摩擦，人对绳端的拉力为（　　） A．22.5牛 B．50牛 C．55牛 D．60牛 【解答】解：由图知，n＝2，不计绳重和机械摩擦， F（G动+f）（10N+35N）＝22.5N。 故选：A。 8. 如图，物体A在拉力F的作用下向左匀速直线运动，物体A受到地面的摩擦力为10N（不计滑轮的重及滑轮与绳子之间的摩擦）。则下列说法正确的是（　　） A．物体A受到一对平衡力的作用 B．滑轮D的作用是改变力的方向 C．拉力F为5N D．增大拉力F，物体A受到的摩擦力将增大 【解答】解：A、物体A在拉力F的作用下向左匀速直线运动，此时物体A处于平衡状态，受到重力和支持力与拉力和摩擦力两对平衡力的作用，故A错误； B、由图可知，滑轮D随物体A一起移动，因此滑轮D是动滑轮，动滑轮可以省力，故B错误； C、由图可知，n＝2，不计滑轮的重及滑轮与绳子之间的摩擦， Ff10N＝5N，故C正确； D、在增大拉力F的过程中，物体A对地面的压力、接触面的粗糙程度都没改变，所以摩擦力的大小不变，故D错误。 故选：C。 9. A、B两种实心物体的质量与体积的关系如图1所示，把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下，若要使它们处于静止状态，则图2的虚线框内悬挂B物体的个数是（不计摩擦和滑轮的自重）（　　） A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【解答】解： 由图1可知，当m＝20g时，VA＝10cm3，VB＝40cm3， 则ρA2g/cm3，ρB0.5g/cm3， 所以ρA：ρB＝2g/cm3：0.5g/cm3＝4：1； 因为A、B的体积相同， 所以由G＝mg＝ρVg可得，A、B的重力之比： GA：GB＝ρAVg：ρBVg＝ρA：ρB＝4：1； 由图2可知，使用的滑轮组中n＝2，不计摩擦和滑轮的自重， 要使它们处于静止状态，设方框中挂N个B物体， 则有：N•GBGA， 则N2。 故选：B。 10. 如图所示，水平桌面上有ABC三个相同的木块，C木块放在B上方，AB两个木块用绳子相连，三木块在轻质滑轮组的拉力F的作用下，均以速度v＝1m/s向左匀速直线运动，不计绳重、绳与滑轮的摩擦，F＝3N，则C受到的摩擦力为 N；AB间的绳子的拉力大小是 N；F的功率是 W。（已知接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小成正比） 【解答】解：三木块在轻质滑轮组的拉力F的作用下，均以速度v＝1m/s向左匀速直线运动，不计绳重、绳与滑轮的摩擦，BC之间没有相对运动或相等运动趋势，故BC间没有摩擦力，则C受到的摩擦力为0； 整体的摩擦力f＝nF＝3×3N＝9N； 根据接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小成正比，BC的压力是整体的，则摩擦力为整体摩擦力的，是6N，BC一起匀速直线运动，拉力等于摩擦力，故AB间的绳子的拉力大小是 6N； 整体的速度为v＝1m/s；绳子自由端移动的速度为3v＝3m/s； 拉力的功率P＝Fv＝3N×3m/s＝9W。 故答案为：0；6；9。 11. 甲、乙两铁块吸附在磁性平板两侧且保持静止，磁性平板保持竖直。若G甲＝35牛，G乙＝50牛，G动＝5牛，当甲以0.1米/秒的速度竖直向下匀速直线运动时（细绳足够长且处于竖直拉伸状态，不计绳重和绳与滑轮的摩擦，磁性平板对其他器材无磁力作用且接触面粗糙程度都相同），磁性平板对甲的摩擦力的方向是 ，大小是 牛。 【解答】（1）由图可知，甲相对于磁性平板向下运动，故磁性平板对甲的摩擦力为竖直向上； （2）由题知，甲以0.1m/s的速度竖直向下匀速直线运动， 对甲进行受力分析可知，甲受到竖直向下的重力G甲和竖直向上的摩擦力f、绳子的拉力F甲的作用处于平衡状态， 由甲受到的合力为零可得：G甲＝f+F甲，即35N＝f+F甲﹣﹣﹣﹣﹣① 对乙进行受力分析可知，乙受到竖直向下的重力G乙、摩擦力f和竖直向上绳子的拉力F乙的作用处于平衡状态， 由乙受到的合力为零可得：G乙+f＝F乙，即50N+f＝F乙﹣﹣﹣﹣﹣② 由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，不计绳重和绳与滑轮的摩擦， 则有：F甲＝（F乙+G动），即F甲（F乙+5N）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 由①②③可得：f＝5N，F甲＝30N，F乙＝55N，即磁性平板对甲的摩擦力的带下为5N。 故答案为：竖直向上；5。 12. 如图所示，F1＝8N，F2＝6N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。 （1）弹簧测力计读数为 N。 （2）物体A和地面之间的摩擦力 N。 （3）如果增大F2，物体A是否有可能向左运动？请说明理由 。 【解答】解：（1）不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，由力的平衡条件可得，弹簧测力计的示数F＝3F2＝3×6N＝18N； （2）由图知，水平使用滑轮组，n＝2，fB＝2F2＝2×6N＝12N，根据B向左做匀速直线运动可知物体A对B的摩擦力的方向向右，根据力的作用是相互的可知物体B对物体A的摩擦力向左，大小为12N； 物体A做匀速直线运动，受到的合力为0，因此物体A和地面之间的摩擦力：F4＝F3﹣F1＝12N﹣8N＝4N； （3）如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态。 故答案为：（1）18； （2）4； （3）不可能，AB间，以及A与地面间摩擦力不变，A仍旧静止。 13. 定滑轮和动滑轮是常见的简单机械。 （1）用如图所示装置对动滑轮特点进行探究，记录的数据如表： 实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N 1 1.0 0.7 2 1.5 1.0 3 2.0 1.3 （1）通过分析数据，发现与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你认为该实验中出现这样结果的可能原因是 （写出两点）。 （2）请你运用杠杆的平衡条件，并参照如图进行分析，说说使用定滑轮不省力的道理。 【解答】解：（1）由表中数据可知，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。其主要原因是没有考虑滑轮的自重，滑轮与绳子之间有摩擦，没有匀速拉动绳子； （2）定滑轮 可以看成是一个以滑轮圆心为支点的等臂杠杆。根据杠杆平衡原理，等壁杠杆不省力。定滑轮实质是等臂杠杆，图中点O为杠杆的支点，动力臂l1和阻力臂l2的大小都等于定滑轮的半径，即l1＝l2，使用定滑轮匀速提起重物时，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，F1＝F2，因此使用定滑轮不省力。 故答案为：（1）动滑轮自重、滑轮与绳子间的摩擦、没有匀速拉动绳子；（2）定滑轮实质是等臂杠杆，图中点O为杠杆的支点，动力臂l1和阻力臂l2的大小都等于定滑轮的半径，即l1＝l2，使用定滑轮匀速提起重物时，处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，F1＝F2，因此使用定滑轮不省力。 14. 如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、弹簧测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑），计算： （1）物体A受到地面的摩擦力是多少？ （2）物体A受到B的摩擦力是多少？ （3）滑轮移动的速度是多少？ （4）拉力F做功功率为多少？ 【解答】解：（1）（2）不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉＝F， 则A物体对滑轮的拉力F拉F10N＝5N；力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为5N； 弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B＝F示＝2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的摩擦力为2N； 物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉＝fB对A+f地， 所以物体A受到地面的摩擦力：f地＝F拉﹣fB对A＝5N﹣2N＝3N； （3）因拉力F作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的速度）等于物体A移动速度的，则滑轮移动的速度vvA0.2m/s＝0.1m/s； （4）拉力F做功功率：PFv＝10N×0.1m/s＝1W。 15. 如图为航母上简化的蒸气弹射装置。气缸内蒸气体积膨胀能推动活塞向右运动，使舰载机获得巨大的牵引力，能带动舰载机在两秒内达到起飞速度。 （1）牵引索与蒸气活塞之间的两个滑轮为 滑轮； （2）活塞向右运动时活塞与气缸之间的摩擦是 。（选填“静摩擦、“滑动摩擦”或“滚动摩擦”） 【解答】解：定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮，由图可知，牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为定滑轮； 活塞向右运动时，活塞在气缸内滑动，所以这个摩擦力是滑动摩擦。 故答案为：定；滑动摩擦。 16. 小鹿运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”，其构造如图所示，浮筒始终漂浮。称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题（不计细线、指针的质量以及线与滑轮的摩擦），已知浮筒的横截面积为10cm2。 （1）本装置中滑轮的作用是： 。 （2）若在秤盘放上100克物体，秤盘下降至相应刻度，则物体重力做功为多少焦？ （3）请判断该浮力秤刻度是否均匀？并写出刻度盘指针下移距离h和物体质量m的关系式。 【解答】解：（1）本装置中的滑轮是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向； （2）秤盘放上100g＝0.1kg物体的重力：G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N， 浮筒受到的浮力的变化量等于物体的重力，即ΔF浮＝G＝1N， 浮筒排开水的体积的变化量为：ΔV排1×10﹣4m3； 秤盘下降的高度：h0.1m， 物体重力做功：W＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J； （3）物体的质量：mρ水ΔV排＝ρ水Sh，分析函数关系可知m与h成正比函数，所以该浮力秤刻度均匀， 刻度盘指针下移距离h和物体质量m的关系式为h。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第13讲 滑轮 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：4大核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 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： （1） 不省力 （使用 定滑轮 提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝G）； （2） 不省距离 （使用定滑轮提升重物时，若重物被提升h，则绳子自由端移动的距离s＝h）； （3） 能改变力的方向 （不管沿哪个方向拉绳子，在不计绳重及摩擦时，拉力F＝G）。 知识点2 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： （1） 省力 （使用 动滑轮 提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝1/2G）； （2） 费距离 （使用动滑轮提升重物时，若重物被提升的高度为h，则绳子自由端移动的距离s＝2h）； （3） 不能改变力的方向 。 知识点3 滑轮组 1.滑轮组的构成：实际应用时，常常将动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组。 2.滑轮组的特点：使用滑轮组，可以 省力 ，有的可以改变力的方向，但费距离。 3.使用时，动滑轮和物体的总重由n股绳子承担，那么拉起物体所用的力就是总重的 。 4.滑轮组的简单组装方法： （1）当承重绳子的股数n为奇数时，绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。 （2）当承重绳子的股数n为偶数时，绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。 教材习题01 1. 要使图中的重物和动滑轮的总重由3段绳子承担，应当怎样绕制滑轮组?请画在图上。 考向一：定滑轮的特点 [例题1] 小明利用如图所示的简单机械移动物体A时。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，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．F1＝F2＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＝F3 [例题2] 赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在“船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将“船桨”从位置“1”划到位置“2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20kg，“划桨”一次拉过绳子的距离为60cm。（船桨重、绳重与摩擦均不计，g取10N/kg） （1）该装置中两个滑轮的作用是 。 （2）“划桨”一次，人至少做功 J。 （3）图乙是某种耐力练习示意图，保持“船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60cm，OB为40cm，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F。则此时力F的大小为 N。 [例题3] 我国劳动人民很早就在农业、军事等方面应用杠杆。如图甲所示是用于稻谷去皮的脚踏碓，图乙是其简化图；图丙所示是护城河上安装的吊桥装置。 （1）脚踏碓属于 （选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）图丙中，滑轮的作用是 。将吊桥从图丙缓慢拉起到图丁的过程中，人用的力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 考向二：动滑轮的特点 [例题4] 如图是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图，下列说法中正确的是（　　） 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．使用动滑轮能够省功 [例题5] ≥如图所示甲、乙两个装置，已知A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）．要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为（　　） A．40牛，20牛 B．20牛，40牛 C．40牛，40牛 D．20牛，20牛 [例题6] 在同一水平面上用滑轮以如图所示二种方式拉动同一物块做匀速直线运动，所用水平拉力依次为F1、F2，（滑轮和绳的重及与绳间的摩擦不计）。其中滑轮属于动滑轮的图是 ，F1、F2二个力的大小关系为F1 F2。（填“＞”“＜”或“＝”） [例题7] 目前在林业生产中经常需要对大树高处修枝，如果借助于梯子上树既费工费力，又存在很大的安全隐患。为解决这一问题，就相继出现了很多种高空修枝剪，如图甲所示，主要结构有钢刀片、加固卡扣、铝合金伸缩杆、加粗强力弹簧、滑轮组等。滑轮组部分简化如图乙所示： （1）图乙中位于上方的滑轮为 （选填“定滑轮”或“动滑轮”）。 （2）若需要600N的力FA作用于A点，带动下方刀片绕图甲中的O点旋转，才可使枝条剪断，则至少需要力F的大小为 N。（滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦不计） 考向三：滑轮组的特点 [例题8] 物体A、B用如图所示的滑轮组相连接，此时物体B恰好匀速下降。已知物体A重25N，物体B重4N，不计绳重、滑轮重以及绳和滑轮间摩擦。下列分析中错误的是（　　） A．与物体B相连的绳的拉力为4N B．物体A受到的摩擦力为8N C．当物体B下降0.2m时，A将向右运动0.4m D．当物体B恰好匀速上升时，需要给物体A施加一个水平向左、大小为16N的拉力 [例题9] 如图，物体A在拉力F的作用下向左匀速直线运动，物体A受到地面的摩擦力为8N（不计滑轮重、绳重和摩擦）。则下列说法正确的是（　　） A．拉力F为16N B．物体A受到一对平衡力的作用 C．滑轮C的作用是改变力的方向 D．增大拉力F，物体A受到的摩擦力将增大 [例题10] 在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F及其功率的大小分别为（　　） A．20N 2W B．30N 6W C．60N 2W D．20N 6W [例题11] 图1是某兴趣小组设计的一款“高空修枝”工具的示意图。使用时，一只手握紧杆子保持静止，另一只手用F1的力缓慢拉绳子，带动滑轮组工作，在A点产生的拉力为F2从而使修剪刀绕O点转动，其刀口对树枝的力为F3。 请回答： （1）为了剪断较粗较硬的枝条，使用该工具时可以采用的方法有 （写一种）。 （2）用90N的拉力作用在绳子自由端时，A点受到绳子的拉力是多少？ （3）某时刻，弹簧处于原长，若修剪刀的刀口对树枝施加的力F3'为735牛，F3'是树枝对刀口的力（如图2），此时绳子端需施加的力F1'为多大？（已知OB＝7厘米，OC＝2厘米，滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦忽略不计。） 知识导图记忆 知识目标复核 1.了解定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和实质。 1. 如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（　　） A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3 2. 如图所示，北京冬奥会升旗所用的旗杆顶部装有一个滑轮，这类滑轮的主要特点是（　　） A．省力 B．改变力的方向 C．省距离 D．省功 【解答】解：由图可知，旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力。 故选：B。 3. 小乐用如图所示的两种方式竖直匀速提升某物体，且都使物体上升了2m。已知物体重200N，滑轮重40N，提升时的拉力分别为F甲和F乙。若不计绳重和摩擦，则在提升过程中（　　） A．F甲＝240N B．F甲做的功为240J C．F乙向上移动距离为4m D．F乙所做的功为440J 4. 如图所示，小宁组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝400N（不计绳重、滑轮重和摩擦）。将物体竖直匀速提升1m，下列说法正确的是（　　） A．F甲＝400N，施力处向上移动2m B．F甲＝200N，施力处向上移动1m C．F乙＝400N，施力处向上移动0.5m D．F乙＝800N，施力处向上移动0.5m 5. 如图所示，小明用滑轮提升某一重物，G物＝200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2米。下列说法正确的是（　　） A．F甲＝200N，并向上移动2米 B．F甲＝100N，并向上移动2米 C．F甲＝100N，并向上移动4米 D．F甲＝400N，并向上移动1米 6. 如图所示，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3，绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是（　　） A．F1＜F2＜F3 B．v1＞v2＞v3 C．P1＞P2＞P3 D．P1＝P2＝P3 7. 某同学模拟建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组，每个滑轮重10牛。并用该滑轮组将一个重为100牛的物体沿水平面匀速拉动2米，物体移动时受到地面对物体的摩擦力为35牛。不计绳重和机械摩擦，人对绳端的拉力为（　　） A．22.5牛 B．50牛 C．55牛 D．60牛 8. 如图，物体A在拉力F的作用下向左匀速直线运动，物体A受到地面的摩擦力为10N（不计滑轮的重及滑轮与绳子之间的摩擦）。则下列说法正确的是（　　） A．物体A受到一对平衡力的作用 B．滑轮D的作用是改变力的方向 C．拉力F为5N D．增大拉力F，物体A受到的摩擦力将增大 9. A、B两种实心物体的质量与体积的关系如图1所示，把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下，若要使它们处于静止状态，则图2的虚线框内悬挂B物体的个数是（不计摩擦和滑轮的自重）（　　） A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 10. 如图所示，水平桌面上有ABC三个相同的木块，C木块放在B上方，AB两个木块用绳子相连，三木块在轻质滑轮组的拉力F的作用下，均以速度v＝1m/s向左匀速直线运动，不计绳重、绳与滑轮的摩擦，F＝3N，则C受到的摩擦力为 N；AB间的绳子的拉力大小是 N；F的功率是 W。（已知接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小成正比） 11. 甲、乙两铁块吸附在磁性平板两侧且保持静止，磁性平板保持竖直。若G甲＝35牛，G乙＝50牛，G动＝5牛，当甲以0.1米/秒的速度竖直向下匀速直线运动时（细绳足够长且处于竖直拉伸状态，不计绳重和绳与滑轮的摩擦，磁性平板对其他器材无磁力作用且接触面粗糙程度都相同），磁性平板对甲的摩擦力的方向是 ，大小是 牛。 12. 如图所示，F1＝8N，F2＝6N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。 （1）弹簧测力计读数为 N。 （2）物体A和地面之间的摩擦力 N。 （3）如果增大F2，物体A是否有可能向左运动？请说明理由 。 13. 定滑轮和动滑轮是常见的简单机械。 （1）用如图所示装置对动滑轮特点进行探究，记录的数据如表： 实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N 1 1.0 0.7 2 1.5 1.0 3 2.0 1.3 （1）通过分析数据，发现与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你认为该实验中出现这样结果的可能原因是 （写出两点）。 （2）请你运用杠杆的平衡条件，并参照如图进行分析，说说使用定滑轮不省力的道理。 14. 如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、弹簧测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑），计算： （1）物体A受到地面的摩擦力是多少？ （2）物体A受到B的摩擦力是多少？ （3）滑轮移动的速度是多少？ （4）拉力F做功功率为多少？ 15. 如图为航母上简化的蒸气弹射装置。气缸内蒸气体积膨胀能推动活塞向右运动，使舰载机获得巨大的牵引力，能带动舰载机在两秒内达到起飞速度。 （1）牵引索与蒸气活塞之间的两个滑轮为 滑轮； （2）活塞向右运动时活塞与气缸之间的摩擦是 。（选填“静摩擦、“滑动摩擦”或“滚动摩擦”） 16. 小鹿运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”，其构造如图所示，浮筒始终漂浮。称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题（不计细线、指针的质量以及线与滑轮的摩擦），已知浮筒的横截面积为10cm2。 （1）本装置中滑轮的作用是： 。 （2）若在秤盘放上100克物体，秤盘下降至相应刻度，则物体重力做功为多少焦？ （3）请判断该浮力秤刻度是否均匀？并写出刻度盘指针下移距离h和物体质量m的关系式。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$