二、滑轮（举一反三讲义）物理苏科版2024九年级上册

二、滑轮 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：定滑轮和动滑轮 2 知识点2：滑轮组 5 知识点3：轮轴 9 【方法技巧】 10 方法技巧 动滑轮的特殊情况 10 方法技巧 滑轮组的绕线技巧 11 【巩固训练】 11 【学习目标】 1.掌握定滑轮与动滑轮的定义并能够区分动滑轮与定滑轮； 2.掌握定滑轮与动滑轮的特点； 3.掌握滑轮组绕线方式； 分类 具体内容 重点 1. 定滑轮与动滑轮的定义及特点 2. 滑轮组的绕线 3. 滑轮组相关计算 难点 1. 滑轮组中绳子段数的理解 2. 滑轮组的受力分析 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：定滑轮和动滑轮 1．定滑轮 轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。 定滑轮的实质是一个等臂杠杆，我们可以把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点 定滑轮不能省力也不能省距离，作用为：改变力的方向 2．动滑轮 轴的位置随物体移动的滑轮叫做动滑轮。 动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆，我们可以把绳与动滑轮的切点看成支点 动滑轮可以省力，但是要费距离。忽略动滑轮重及绳与滑轮间的摩擦时，有；仅忽略绳与滑轮间的摩擦但不忽略动滑轮重时，有 无论是否考虑摩擦，绳子自由端移动的距离都等于物体移动距离的2倍，即 【典例1】用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，如图所示，其中用力最大的是（均不计摩擦和机械自重）（　　） A． B． C． D． 【变式1】如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮重及摩擦，则（　　） A．F1<F2<F3<F4 B．F1>F2>F3>F4 C．F1>F2=F3=F4 D．F1<F2=F3=F4 【变式2】如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升。下列说法中正确的是（    ） A．,并向上移动 B．,并向上移动 C．,并向上移动 D．,并向上移动 【变式3】如图所示，使用（a）图中滑轮的优点是可以 ；物体B的重力为100牛，若不计滑轮重及摩擦，当用拉力FB匀速提升物体B时，力FB的大小为 牛，A、B物体上升2米用时4秒，（a）图中绳子速度是 米每秒；（b）图中绳子速度是 米每秒。 知识点2：滑轮组 1． 定义与特点 由动滑轮和定滑轮组合成的装置叫做滑轮组，其特点为既省力，又能改变力的方向，但是费距离。 在忽略动滑轮重及绳与滑轮间的摩擦时，有（其中n为承担物重及滑轮重的绳子段数）； 仅忽略绳与滑轮间的摩擦但不忽略动滑轮重时，有 不论是否考虑摩擦，都有 2． 绳子段数的判断 n的含义为承担物重的绳子的段数，本质上可以从受力分析的角度去理解，如图中画圈的5段绳子承担了物体和动滑轮的重力，n 【典例2】用图甲的滑轮组提升重200N的物体，动滑轮重10N，不计绳重和摩擦，物体上升高度h为1m,则绳子自由端通过的距离s,拉力F的大小分别为（　　） A．s=2m；F=105N B．s=3m；F=70N C．s=2m；F=70N D．s=3m；F=210N 【变式1】关于滑轮组的叙述，较全面的是（　　） A．一定省力，又能改变力的方向 B．一定省力，但不能改变力的方向 C．有时既能省力，又能改变力的方向；有时可以省力，但不能改变力的方向 D．使用滑轮组一定能省力 【变式2】小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题（动滑轮重不计）（　　） A．只能选丁 B．只能选丙和丁 C．只能选乙、丙、丁 D．甲、乙、丙、丁都能选 【变式3】如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（　　） A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈 C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长 知识点3：轮轴 1．定义 由两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴 2．原理 轮轴实质是一个可以连续转动的杠杆，其平衡条件为F1R=F2r 门把手、汽车的方向盘、扳手、螺丝刀等都可以看做是轮轴 【典例3】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，但插上如图乙所示的钥匙后（如图丙所示），水龙头就容易拧开。则此钥匙相当于一个 （选填“滑轮”“滑轮组”或“轮轴”）。这属于 （选填“省力”或“费力”）机械。 【变式1】如图所示是一辆变速自行车，它涉及很多的物理知识，下列有关分析中错误的是（　　） A．它的车把可以看作一个轮轴，是一个省力杠杆 B．它的后轮可看作一个轮轴，属于省力杠杆 C．骑行上坡路时，后轴应更换较大的齿轮 D．刹车时用力抓车闸，是通过增大压力来增大摩擦 【变式2】图中所示的机械中，不属于轮轴的是（   ） A．千斤顶 B．方向盘 C．齿轮 D．门把手 【方法技巧】 方法技巧 动滑轮的特殊情况 1、“反拉模型”（不计绳重与摩擦） ，， 需要注意反拉模型中，动滑轮实质变成了一个费力杠杆，费力但省距离 2、水平拉动物体（不计绳重与摩擦） ，， ，， 此时拉力不再与重力平衡，而是与摩擦力平衡 方法技巧 滑轮组的绕线技巧 ①已知滑轮和承担物重的绳子段数n，画绕线：若n是奇数，则绳子的固定端拴在动滑轮上；若n是偶数，则绳子的固定端拴在定滑轮上（“奇动偶定”）。连线时由内向外依次缠绕滑轮。 ②已知滑轮组，画最小拉力：使绳子承担物重的段数为最大即可。若滑轮组中动滑轮和定滑轮数目不等，那么答案很明显；若滑轮组中动滑轮和定滑轮的数目相等，那么n是奇数 【巩固训练】 1．在你学过的简单机械里，通常情况下省费力情况可以根据使用需要而选择的机械是（    ） A．杠杆 B．定滑轮 C．动滑轮 D．滑轮组 2．用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N 的物体A水平向左移动2m，A受到地面对它的摩擦力为30N（不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．拉力F为50N B．绳子自由端移动的距离为6m C．A受到的摩擦力方向水平向左 D．拉力F为15N 3．如图所示，用滑轮组提起物重相等的物体，若忽略滑轮组的重和摩擦时，所用的拉力最大的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，沙桶通过定滑轮与水平桌面上的物块A相连，当沙桶重力为5N时，物块A向左做匀速直线运动，不计绳重及滑轮和轴之间的摩擦，下列正确的是（　　） A．实验中，使用定滑轮是为了省力 B．在物块A上加砝码，物块A受到的摩擦力不变 C．当沙桶落地后，由于惯性物块A会继续向左运动 D．向沙桶中加入沙时，物块A受到的摩擦力大于5N 5．如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（　　） A．A受到的绳子的拉力为30N B．若将A匀速向左拉动，则需要给A施加一个水平向左的20N的拉力 C．若将B的重力增加一倍，则A受到的摩擦力也增加一倍 D．动滑轮的重力为10N 6．把质量相等的A、B两物体挂在图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（   ） A．A上升，B上升 B．A下降，B上升 C．A、B均静止 D．A上升，B下降 7．某滑轮组（不计绳重、摩擦和滑轮重力）如图所示，用力F向下拉动滑轮可以把的物体匀速提升，则F的大小是（   ） A．300N B．200N C．100N D．400N 8．关于滑轮，下列说法中正确的是（　　） A．使用动滑轮一定可以改变力的方向 B．使用定滑轮一定可以省力 C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆 D．动滑轮实质上是一种费力杠杆 9．如图，甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两人用力一样大 B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离 C．乙用力比甲小 D．甲乙使绳索移动的距离相等 10．“由物及理，思维建模”。如图所示，这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置，该提升装置相当于 （填简单机械名称）模型；人们借助这种装置的主要目的是为 （选填“省力”、“省距离”或“省功”）；若某同学所用的拉力为300N，不计摩擦和装置的自重，则摩托车的质量为 kg。（g取10N/kg） 11．如图所示，该装置是 滑轮（选填“定”或“动”），它相当于 （“等臂杠杆”或“省力杠杆”）；若物体所受重力为100N，当分别用力匀速提起物体时，拉力F1 F2 F3（选填“>”、“=”或“<”）。 12．如下图所示，通过滑轮沿水平方向拉一个重物A，该滑轮的作用是 。若重物A移动的距离为2m，则绳子自由端移动的距离为 m。 13．如图所示，A、B为两个滑轮，若物体与地面的滑动摩擦力为30N，不计绳重和滑轮摩擦要使沿水平方向匀速运动2m，绳子端的拉力为 N，此时，绳子自由端移动的距离为 m；为 N，此时，绳子自由端移动的距离为 m。 14．在“探究定滑轮和动滑轮工作时的特点”实验中： (1)在探究定滑轮工作的特点时，如图乙所示，使用弹簧测力计的操作方法是 （填序号）。①随意拉动钩码②拉着钩码保持静止③匀速向下拉动。 实验次序 1 2 3 (2)在探究定滑轮工作的特点时，按照图乙操作，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），其理由是 。 (3)在探究动滑轮工作的特点时，先测出 的总重力，然后按照图丙组装动滑轮，实验时， 拉弹簧测力计，使钩码 上升，读出弹簧测力计的示数。根据实验步骤将记录表格的第一行栏目补充完整 （不要求填入实验记录数据）；该实验至少要测量三组数据的目的是 ；此次实验能否直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论？答： 。 15．如图所示，用滑轮拉动物体在5s内匀速升高0.2m，绳子自由端所用的拉力F为6N。（忽略绳重和摩擦）求： （1）物体的重力； （2）拉力F所做的功； （3）绳子自由端移动的速度。 16．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求： （1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度为多大？ （3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？ 17．如图，小明站在地面上用图中滑轮组提起重物，画出最省力的绕绳方法。 18．根据拉力F和总重力G的关系，画出对应的滑轮组绕线方式（不计绳子重和摩擦）。 19．阅读短文，回答问题： 变速自行车的奥秘 变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。选择不同的挡位时，自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大，而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小，为了达到更好的骑行效果，变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。 自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。 骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。 (1)链条对前、后齿轮的拉力 （选填“相同”或“不同”）； (2)后齿轮和后车轮组成一个 杠杆（选填“省力”、“费力”、“等臂”）； (3)爬坡时，应将链条调整至半径较 （选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的； (4)自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为 N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为 km/h（π=3）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 二、滑轮 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：定滑轮和动滑轮 2 知识点2：滑轮组 5 知识点3：轮轴 9 【方法技巧】 10 方法技巧 动滑轮的特殊情况 10 方法技巧 滑轮组的绕线技巧 11 【巩固训练】 11 【学习目标】 1.掌握定滑轮与动滑轮的定义并能够区分动滑轮与定滑轮； 2.掌握定滑轮与动滑轮的特点； 3.掌握滑轮组绕线方式； 分类 具体内容 重点 1. 定滑轮与动滑轮的定义及特点 2. 滑轮组的绕线 3. 滑轮组相关计算 难点 1. 滑轮组中绳子段数的理解 2. 滑轮组的受力分析 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：定滑轮和动滑轮 1．定滑轮 轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。 定滑轮的实质是一个等臂杠杆，我们可以把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点 定滑轮不能省力也不能省距离，作用为：改变力的方向 2．动滑轮 轴的位置随物体移动的滑轮叫做动滑轮。 动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆，我们可以把绳与动滑轮的切点看成支点 动滑轮可以省力，但是要费距离。忽略动滑轮重及绳与滑轮间的摩擦时，有；仅忽略绳与滑轮间的摩擦但不忽略动滑轮重时，有 无论是否考虑摩擦，绳子自由端移动的距离都等于物体移动距离的2倍，即 【典例1】用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，如图所示，其中用力最大的是（均不计摩擦和机械自重）（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．由于杠杆平衡，动力臂大于阻力臂，所以F＜G； B．由于杠杆平衡，动力臂小于阻力臂，所以F＞G； C．使用定滑轮，F＝G； D．使用动滑轮，； 由以上分析可知，B选项中用力最大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1】如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮重及摩擦，则（　　） A．F1<F2<F3<F4 B．F1>F2>F3>F4 C．F1>F2=F3=F4 D．F1<F2=F3=F4 【答案】D 【解析】物体重为G，由图可知，第一个是动滑轮，按此方式使用可以省一半的力，即 ；剩余的三个滑轮是定滑轮，使用定滑轮不能省力，即 F2=F3=F4=G 所以拉力的关系 F1<F2=F3=F4 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式2】如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升。下列说法中正确的是（    ） A．,并向上移动 B．,并向上移动 C．,并向上移动 D．,并向上移动 【答案】D 【解析】AB．甲图中，自由端绳子的拉力为 故AB错误； CD．乙图中，自由端绳子的拉力为 物体上升2m，则绳子的自由端上升1m，故C错误，D正确。 故选D。 【变式3】如图所示，使用（a）图中滑轮的优点是可以 ；物体B的重力为100牛，若不计滑轮重及摩擦，当用拉力FB匀速提升物体B时，力FB的大小为 牛，A、B物体上升2米用时4秒，（a）图中绳子速度是 米每秒；（b）图中绳子速度是 米每秒。 【答案】 改变施力方向 50 0.5 1 【解析】[1]由图（a）知，滑轮只绕轴心转动，是定滑轮，它的优点是可以改变施力方向。 [2]由图（b）知，滑轮随物体一起移动，是动滑轮。根据动滑轮平衡条件，因为不计滑轮重及摩擦，故FB的大小为 [3]因为（a）是定滑轮，根据它们的工作特点知，定滑轮绳子自由端移动的距离等于物体移动的距离；绳子自由端移动的速度等于物体移动的速度。故（a）图中绳子速度是 [4] 因为（b）是动滑轮，动滑轮动滑轮绳子自由端移动的距离等于物体移动的距离的2倍；绳子自由端移动的速度等于物体移动的速度的2倍。故（b）图中绳子速度是 知识点2：滑轮组 1． 定义与特点 由动滑轮和定滑轮组合成的装置叫做滑轮组，其特点为既省力，又能改变力的方向，但是费距离。 在忽略动滑轮重及绳与滑轮间的摩擦时，有（其中n为承担物重及滑轮重的绳子段数）； 仅忽略绳与滑轮间的摩擦但不忽略动滑轮重时，有 不论是否考虑摩擦，都有 2． 绳子段数的判断 n的含义为承担物重的绳子的段数，本质上可以从受力分析的角度去理解，如图中画圈的5段绳子承担了物体和动滑轮的重力，n 【典例2】用图甲的滑轮组提升重200N的物体，动滑轮重10N，不计绳重和摩擦，物体上升高度h为1m,则绳子自由端通过的距离s,拉力F的大小分别为（　　） A．s=2m；F=105N B．s=3m；F=70N C．s=2m；F=70N D．s=3m；F=210N 【答案】B 【解析】根据题意：承重绳子段数，物体上升高度，滑轮组提升重的物体重力，动滑轮重为。不计绳重和摩擦，根据滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系可知 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式1】关于滑轮组的叙述，较全面的是（　　） A．一定省力，又能改变力的方向 B．一定省力，但不能改变力的方向 C．有时既能省力，又能改变力的方向；有时可以省力，但不能改变力的方向 D．使用滑轮组一定能省力 【答案】C 【解析】 A、如右图所示，滑轮组有三段绳子，力的方向向上，因此可以省力但不能改变力的方向，故A不符合题意； B、如左图所示，滑轮组有两段绳子，力的方向向下，因此可以省力，同时能改变力的方向，故B不符合题意； C、左图滑轮组能省力、能改变力的方向；右图滑轮组能省力，不能改变力的方向，故C符合题意； D、如果提升的物体重力远小于动滑轮重力，则使用滑轮组就不能省力，故D不符合题意。 故选C。 【变式2】小衡同学的最大拉力是400N，他想站在地上将重900N的物体提起2m，请你在图中选择可能的装置，帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题（动滑轮重不计）（　　） A．只能选丁 B．只能选丙和丁 C．只能选乙、丙、丁 D．甲、乙、丙、丁都能选 【答案】B 【解析】承担物重的绳子段数为 所以此滑轮组至少由3段绳子承担物重，拉力方向需要向下，所以至少需要一个动滑轮和两个定滑轮。甲、乙均只有一个定滑轮，不能满足拉力方向向下，所以只能选丙和丁。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【变式3】如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（　　） A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈 C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长 【答案】A 【解析】AB．仅将绳在两木棍上多绕1圈，这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大，女孩越省力，可能使女孩获胜，同理可知，仅将绳在两木棍上少绕1圈，不能使女孩获胜，故A符合题意，B不符合题意； CD．改变绳的总长，不能改变力的大小，故CD不符合题意。 故选A。 知识点3：轮轴 1．定义 由两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴 2．原理 轮轴实质是一个可以连续转动的杠杆，其平衡条件为F1R=F2r 门把手、汽车的方向盘、扳手、螺丝刀等都可以看做是轮轴 【典例3】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，但插上如图乙所示的钥匙后（如图丙所示），水龙头就容易拧开。则此钥匙相当于一个 （选填“滑轮”“滑轮组”或“轮轴”）。这属于 （选填“省力”或“费力”）机械。 【答案】 轮轴 省力 【解析】[1][2]钥匙在使用时绕中心轴转动，所以属于轮轴，轮轴是杠杆的一种变形，其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以轮轴相当于省力杠杆，属于省力机械。 【变式1】如图所示是一辆变速自行车，它涉及很多的物理知识，下列有关分析中错误的是（　　） A．它的车把可以看作一个轮轴，是一个省力杠杆 B．它的后轮可看作一个轮轴，属于省力杠杆 C．骑行上坡路时，后轴应更换较大的齿轮 D．刹车时用力抓车闸，是通过增大压力来增大摩擦 【答案】B 【解析】A．车把在使用时是轮轴，在轮上用力是一个省力杠杆，故A不符合题意； B．它的后轮可看作是一个轮轴，由于动力作用在轴上，所以是费力杠杆，故B符合题意； C．骑行上坡路时，后轮的齿轮应更换较大的，因为次轮半径相当于动力臂，次轮半径越大，动力臂越长，越省力，爬坡时更容易一些，故C不符合题意； D．刹车时用力抓车闸，是通过增大压力来增大摩擦力，故D不符合题意。 故选B。 【变式2】图中所示的机械中，不属于轮轴的是（   ） A．千斤顶 B．方向盘 C．齿轮 D．门把手 【答案】A 【解析】由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械叫做轮轴， B、C和D都属于轮轴，千斤顶不符合轮轴的概念，只是一个省力杠杆，所以千斤顶不是轮轴。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【方法技巧】 方法技巧 动滑轮的特殊情况 1、“反拉模型”（不计绳重与摩擦） ，， 需要注意反拉模型中，动滑轮实质变成了一个费力杠杆，费力但省距离 2、水平拉动物体（不计绳重与摩擦） ，， ，， 此时拉力不再与重力平衡，而是与摩擦力平衡 方法技巧 滑轮组的绕线技巧 ①已知滑轮和承担物重的绳子段数n，画绕线：若n是奇数，则绳子的固定端拴在动滑轮上；若n是偶数，则绳子的固定端拴在定滑轮上（“奇动偶定”）。连线时由内向外依次缠绕滑轮。 ②已知滑轮组，画最小拉力：使绳子承担物重的段数为最大即可。若滑轮组中动滑轮和定滑轮数目不等，那么答案很明显；若滑轮组中动滑轮和定滑轮的数目相等，那么n是奇数 【巩固训练】 1．在你学过的简单机械里，通常情况下省费力情况可以根据使用需要而选择的机械是（    ） A．杠杆 B．定滑轮 C．动滑轮 D．滑轮组 【答案】A 【解析】A．因为杠杆有省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，所以杠杆可省力也可费力，故A符合题意； B．定滑轮的实质是等臂杠杆，也不省力也不费力，故B不符合题意； C．动滑轮实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以是省力机械，故C不符合题意； D．滑轮组由动滑轮和定滑轮组成，是既省力又能改变力的方向的装置，所以是省力机械，故D不符合题意。 故选A。 2．用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N 的物体A水平向左移动2m，A受到地面对它的摩擦力为30N（不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．拉力F为50N B．绳子自由端移动的距离为6m C．A受到的摩擦力方向水平向左 D．拉力F为15N 【答案】D 【解析】AD ．由图可知，作用在动滑轮上绳子段数n=2，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，拉力的大小 故A错误，D正确； B．绳子自由端移动的距离 s绳=2s物=2×2m=4m 故B错误； C．摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，由于物体A向左运动，因此A受到的摩擦力方向水平向右，故C错误。 故选D。 3．如图所示，用滑轮组提起物重相等的物体，若忽略滑轮组的重和摩擦时，所用的拉力最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】运用隔离法，假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子吊着重物，则每段绳子的拉力F=G/n。（动滑轮重和摩擦力不计）故 A．拉力； B．拉力； C．拉力； D．根据滑轮定义此图中两个滑轮均为定滑轮，所以并不省力，拉力F4=G。 综上，拉力最大的是D。 故选D。 4．如图所示，沙桶通过定滑轮与水平桌面上的物块A相连，当沙桶重力为5N时，物块A向左做匀速直线运动，不计绳重及滑轮和轴之间的摩擦，下列正确的是（　　） A．实验中，使用定滑轮是为了省力 B．在物块A上加砝码，物块A受到的摩擦力不变 C．当沙桶落地后，由于惯性物块A会继续向左运动 D．向沙桶中加入沙时，物块A受到的摩擦力大于5N 【答案】C 【解析】A．使用定滑轮可以改变力的方向，不能省力，故A错误； B．在物块A上加砝码，由于物块A对桌面的压力变大，所以物块A受到的滑动摩擦力变大，故B错误； C．当沙桶落地后，物块A由于具有惯性，会继续向左运动，故C正确； D．向沙桶中加入沙时，由于物块A对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度都不变，所以物块A受到的滑动摩擦力不变，故D错误。 故选C。 5．如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（　　） A．A受到的绳子的拉力为30N B．若将A匀速向左拉动，则需要给A施加一个水平向左的20N的拉力 C．若将B的重力增加一倍，则A受到的摩擦力也增加一倍 D．动滑轮的重力为10N 【答案】D 【解析】A．A处于匀速直线运动状态，受到的拉力和摩擦力是平衡力，受到的绳子的拉力 F=f=0.2×100N=20N 故A错误； B．若把A匀速向左拉动，A受到向左的拉力和向右的拉力、摩擦力作用，由于A匀速运动，故向左的拉力等于向右的作用力的合力；又因为接触面的粗糙程度和压力均不变，故摩擦力不变，则拉力为 F拉=f+F=20N+20N=40N 故B错误。 C．若把B的重增加一倍，但A与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此A受到的摩擦力也不会改变，故C错误； D．由可得，动滑轮的重力 G动=2F-GB=2×20N-30N=10N 故D正确。 故选D。 6．把质量相等的A、B两物体挂在图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（   ） A．A上升，B上升 B．A下降，B上升 C．A、B均静止 D．A上升，B下降 【答案】B 【解析】设两个物体的重力均为G，则绳子受到的拉力为 动滑轮受到两根绳子向上的拉力F，B对动滑轮的向下的拉力大小为G，所以 故动滑轮会向上运动，即B上升，则A下降。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 7．某滑轮组（不计绳重、摩擦和滑轮重力）如图所示，用力F向下拉动滑轮可以把的物体匀速提升，则F的大小是（   ） A．300N B．200N C．100N D．400N 【答案】B 【解析】不计绳重、摩擦和滑轮重力，对物体进行受力分析可知，物体受到竖直方向的拉力和重力作用，因此绳子上的拉力等于物体的重力，即。对动滑轮进行受力分析可知，不计绳重、摩擦和滑轮重力，动滑轮受到竖直向上两条绳子的拉力和竖直向下F的作用，则有，故 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 8．关于滑轮，下列说法中正确的是（　　） A．使用动滑轮一定可以改变力的方向 B．使用定滑轮一定可以省力 C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆 D．动滑轮实质上是一种费力杠杆 【答案】C 【解析】AD．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AD错误； BC．定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，优点是可以改变力的方向，故B错误，C正确。 故选C。 9．如图，甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两人用力一样大 B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离 C．乙用力比甲小 D．甲乙使绳索移动的距离相等 【答案】C 【解析】AC．由甲乙两图可知，甲图的滑轮是定滑轮，乙图的滑轮是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则甲的拉力等于物体重力，乙的拉力等于物体重力的，所以乙用力比甲小，故A错误，C正确； BD．将同一物体拉到楼顶，即物体上升高度相同，甲使绳索移动距离等于物体上升的高度，乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍，所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离，故BD错误。 故选C。 10．“由物及理，思维建模”。如图所示，这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置，该提升装置相当于 （填简单机械名称）模型；人们借助这种装置的主要目的是为 （选填“省力”、“省距离”或“省功”）；若某同学所用的拉力为300N，不计摩擦和装置的自重，则摩托车的质量为 kg。（g取10N/kg） 【答案】 定滑轮和动滑轮组成的滑轮组 省力 150 【解析】[1]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。 [2]利用该装置既能省力，又能改变力的方向。 [3]不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力为 所以G=1500N，则摩托车的质量为 11．如图所示，该装置是 滑轮（选填“定”或“动”），它相当于 （“等臂杠杆”或“省力杠杆”）；若物体所受重力为100N，当分别用力匀速提起物体时，拉力F1 F2 F3（选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】 定 等臂杠杆 = = 【解析】[1][2]由图可知，提升物体时，滑轮的轴固定不动，故该装置是定滑轮，定滑轮的轮子是绕轴转，它的转轴就是支点，动力臂和阻力臂都等于半径，即力臂相等，故定滑轮为等臂杠杆。 [3][4]因为定滑轮相当于等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一物体时，沿不同方向用的拉力大小相等，故F1=F2=F3。 12．如下图所示，通过滑轮沿水平方向拉一个重物A，该滑轮的作用是 。若重物A移动的距离为2m，则绳子自由端移动的距离为 m。 【答案】 省力 4 【解析】[1]轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。图中的滑轮为动滑轮，动滑轮能省力，但是费距离，因此该滑轮的作用是省力。 [2]图中承担物重的绳子股数为2，若重物A移动的距离为2m，则绳子自由端移动的距离为 13．如图所示，A、B为两个滑轮，若物体与地面的滑动摩擦力为30N，不计绳重和滑轮摩擦要使沿水平方向匀速运动2m，绳子端的拉力为 N，此时，绳子自由端移动的距离为 m；为 N，此时，绳子自由端移动的距离为 m。 【答案】 30 2 15 4 【解析】[1][2]A滑轮为定滑轮，定滑轮不省力也不费距离，不考虑绳重和滑轮摩擦时，拉力 绳子自由端移动的距离 [3][4]B滑轮为动滑轮，不考虑绳重和滑轮摩擦时，拉力 绳子自由端移动的距离为 14．在“探究定滑轮和动滑轮工作时的特点”实验中： (1)在探究定滑轮工作的特点时，如图乙所示，使用弹簧测力计的操作方法是 （填序号）。①随意拉动钩码②拉着钩码保持静止③匀速向下拉动。 实验次序 1 2 3 (2)在探究定滑轮工作的特点时，按照图乙操作，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），其理由是 。 (3)在探究动滑轮工作的特点时，先测出 的总重力，然后按照图丙组装动滑轮，实验时， 拉弹簧测力计，使钩码 上升，读出弹簧测力计的示数。根据实验步骤将记录表格的第一行栏目补充完整 （不要求填入实验记录数据）；该实验至少要测量三组数据的目的是 ；此次实验能否直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论？答： 。 【答案】(1)③ (2) 变小 忽略了弹簧测力计的重力 (3) 钩码和动滑轮竖直向上匀速 实验次序 钩码和动滑轮的总重力G 弹簧测力计的示数F 1 2 3 寻找普遍性规律，避免实验结论的偶然性 不能 【解析】（1）在探究定滑轮工作的特点时，要匀速向下拉动弹簧测力计，此时钩码受力平衡，故选③。 （2）[1][2]因为测力计自身有重力，所以倒过来拉时，左侧拉力等于右侧拉力加测力计的重力，所以测力计示数会变小。 （3）[1]在探究动滑轮工作的特点时，由于绳子拉起动滑轮和物体，故先测出钩码和动滑轮的总重力，然后按照图丙组装动滑轮。 [2][3]实验时，应匀速竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数。 [4]实验中需要测量钩码和动滑轮的总重力和绳子的拉力，故第一行为钩码和动滑轮的总重力G/N和绳子的拉力F/N。 [5]实验至少要测量三组数据的目的是为了得到普遍的规律，防止偶然性的发生。 [6]“使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮重力和摩擦的理想情况下才成立的，在实际实验中，动滑轮的重量和摩擦是客观存在的，动滑轮的重力可以尽量减小，但不可能为零。所以此次实验不能直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论。 15．如图所示，用滑轮拉动物体在5s内匀速升高0.2m，绳子自由端所用的拉力F为6N。（忽略绳重和摩擦）求： （1）物体的重力； （2）拉力F所做的功； （3）绳子自由端移动的速度。 【答案】（1）6N；（2）1.2J；（3）0.04m/s 【解析】解：（1）如图为定滑轮，忽略绳重和摩擦时，物体的重力等于绳子的拉力为6N。 （2）绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度为0.2m，拉力做功为 （3）绳子自由端移动的速度为 答：（1）物体的重力为6N； （2）拉力F所做的功为1.2J； （3）绳子自由端移动的速度为0.04m/s。 16．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求： （1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度为多大？ （3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？ 【答案】（1）120N；（2）0.3m/s；（3）250N 【解析】解：（1）由图可知，承担重物的绳子股数n=3，所以绳端的拉力为 变形可得，动滑轮的重力为 G动=3F-G=3×200N-480N=120N （2）物体移动的速度为 自由端移动的速度为 ； （3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力 答：（1）动滑轮重为120N； （2）绳自由端的移动速度为； （3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少为250N。 17．如图，小明站在地面上用图中滑轮组提起重物，画出最省力的绕绳方法。 【答案】 【解析】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如下图 18．根据拉力F和总重力G的关系，画出对应的滑轮组绕线方式（不计绳子重和摩擦）。 【答案】 【解析】滑轮组的省力情况与承担物重的绳子的股数（连在动滑轮上绳子的段数）有关，当承担物重的绳子的股数为n时，拉力F和总重力G的关系为 答案如图所示： 19．阅读短文，回答问题： 变速自行车的奥秘 变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。选择不同的挡位时，自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大，而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小，为了达到更好的骑行效果，变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。 自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。 骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。 (1)链条对前、后齿轮的拉力 （选填“相同”或“不同”）； (2)后齿轮和后车轮组成一个 杠杆（选填“省力”、“费力”、“等臂”）； (3)爬坡时，应将链条调整至半径较 （选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的； (4)自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为 N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为 km/h（π=3）。 【答案】(1)相同 (2)费力 (3)大 (4) 144 25.92 【解析】（1）同一根链条拉力处处相等，所以链条对前、后齿轮的拉力相同。 （2）后齿轮力臂小于后轮的力臂，即动力臂小于阻力臂，所以后齿轮和后车轮组成一个费力杠杆。 （3）脚踏板、前齿轮和后轮对应的力臂不变，所以当后齿轮力臂越大，则力越小，越省力，故爬坡时，为了省力，应将链条调整至半径较大的后齿轮上。 （4）[1]对于后车轮的杠杆来说，设链条对后齿轮的拉力为F链，根据杠杆平衡条件可得 F链×5cm=f×40cm即 F链×5cm=30N×40cm解得：F链=240N，又对脚踏板和前轮，由杠杆平衡条件知 F链×15cm=F×25cm即 240N×15cm=F×25cm解得：F=144N。 [2]人蹬脚踏板每秒转1周，则前齿轮也转1周。则链条移动的距离为 s=πd=2πr=2π×15cm 链条带动后齿轮转动的圈数为 后轮转数与后齿轮一致，则后轮前进的距离为 s′=nπD=2nπR=2×3×3×40cm=7.2m则自行车的前进速度为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$null