内容正文:
11.2 滑 轮
● 考点清单解读
● 重难题型突破
● 易错易混分析
■考点一 定滑轮和动滑轮
项目 定滑轮 动滑轮
定义 轴固定不动的滑轮 轴随被拉动的物体一
起运动的滑轮
示意图
考点清单解读
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拉力 大小 F=G(不考虑摩擦) F= G(不考虑动滑轮重、绳重和摩擦)
方向 与钩码上升方向相反 与钩码上升方向相同
钩码移动距离 h h
拉力移动距离 s=h s=2h
省力情况 不省力 最多省一半力
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改变施力的方向情况 能改变施力的方向 不能改变施力的方向
实质 等臂杠杆 不等臂杠杆,动力臂是阻力臂的两倍
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归纳总结
定滑轮不省力,但可以改变施力的方向;用一个动滑轮竖直向上拉物体,若不计绳重、滑轮重和摩擦,拉力大小为物重的二分之一;若考虑滑轮自重,不计绳重和摩擦,则拉力大小是提升物体与动滑轮总重的二分之一。
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典例 1 如图所示,物体 A 和 B的重力都是 200 N。若不计绳重、滑轮重和摩擦,当用力分别匀速提升物体 A 和 B 时,力 F1=_______ N,F2=_____ N;若滑轮重均为 20 N(不计绳重和摩擦),当用力分别匀速提升物体 A 和 B 时,力 F1=______ N,F2=______ N。
对点典例剖析
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[解题思路]
[答案] 100 200 110 200
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■考点二 滑轮组和轮轴
1. 滑轮组及其特点
定义 定滑轮和动滑轮组合在一起形成的机械
特点 既可以省力,又可以改变施力的方向
力的关系(不考
虑绳重和摩擦) F= (不考虑动滑轮重),
F= (考虑动滑轮重)
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距离的关系 s=nh(s 为绳子自由端移动的距离,h 为重物升高的高度)
速度的关系 v 绳=nv 物(v 绳为绳子自由端移动的速度)
注:n 为承担物重的绳子的段数。
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2.确定承担物重的绳子段数的方法
采用分离法,在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,只考虑与动滑轮相连的绳子的段数,如图。
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3.轮轴
组成 由具有公共转轴的大轮和小轮组成
实质 一个可连续转动的杠杆,支点在轮轴的轴心上
原理 轴心 O 是支点,作用在大轮上的力是动力 F1,作用在小轮上的力是阻力 F2,大轮半径 R 就是杠杆的动力臂l1,小轮半径 r 就是杠杆的阻力臂 l2。由杠杆的平衡条件可知,F1R=F2r(或),
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原理 因此,大轮半径是小轮半径的几倍,作用在大轮上的动力就是作用在小轮上的阻力的几分之一
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原理 ①改变用力大小;②改变物体的运动速度
应用 门把手、汽车方向盘、扳手、齿轮、螺丝刀、水龙头都是轮轴
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典例 2 如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中不省力的是 ( )
对点典例剖析
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[解析]图 A、B 中滑轮组的绳子有效段数 n=3,不计机械自重和摩擦,拉力 F1=F2= G;图 C 中 3 个滑轮都为定滑轮,使用定滑轮不能省力,因此 F3=G;图 D 中滑轮组的绳子有效段数 n=2,不计机械自重和摩擦,拉力 F4= G。
[答案] C
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典例 3 如图甲,方向盘相当于一个轮轴,若 F1=20 N,大轮的半径为20 cm,小轮的半径为 2 cm,不计摩擦阻力,该轮轴平衡时 F2=_____ N。如图乙 ,门锁的把手相当于一个____(选填“省力”或“费力”)轮轴。
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[解题思路]
[答案] 200 省力
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■题型 计算滑轮组中动滑轮重力的大小
例 如图所示,每个滑轮自重相等,不计绳重和轮、轴间摩擦,分别用甲、乙两个滑轮组匀速向上提升重物 G1、G2 时 ,甲、乙滑轮组绳端的拉力 F恰好相等。 已知 G1=60 N,G2=38 N,则每个滑轮的重为 ( )
A. 3 N B. 6 N
C. 1 N D. 22 N
重难题型突破
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[解析]由题图可知,n 甲=3,n 乙=2;不计绳重和轮、轴间摩擦,且每个滑轮自重相等,则 F 甲= (G1+G 动)= ×(60 N+G 动),F 乙=(G2+G 动)= ×(38 N +G动),因甲 、乙滑轮组绳端的拉力 F恰好相等 ,即 ×(60 N +G动)= ×(38 N +G动),解得:G动 =6 N,故 B 项正确。
[答案] B
重难题型突破
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变式衍生 某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上的物体,物体的质量为 100 kg,受到的摩擦力为 180 N,用 80 N的拉力 F,10 s 内把物体拉动的距离为 2 m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)则动滑轮重力为( )
A. 30 N B. 40 N
C. 50 N D. 60 N
D
重难题型突破
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■不会分析滑轮的特殊用法
例 如图所示,G=80 N,在力 F 的作用下,滑轮以 0.4 m/s 的速度匀速上升,不计摩擦及滑轮重和绳重,则物体的速度和力 F 的大小分别是 ( )
A. 0.8 m/s,160 N
B. 0.8 m/s,40 N
C. 0.4 m/s,160 N
D. 0.2 m/s,40 N
易错易混分析
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[解析]由题图可知该动滑轮的拉力作用在滑轮轴上,不计摩擦及滑轮重和绳重,根据动滑轮的特点可知 :F = 2G = 2 ×80 N=160 N; 物体上升距离是滑轮移动距离的二倍, 滑轮以 0.4 m/s的速度匀速上升,故物体上升速度为 v=2×0.4 m/s=0.8 m/s。
易错易混分析
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[答案] A
[易错] D
[错因] 误以为动滑轮在所有情况下都省力、费距离。
易错易混分析
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领悟提能 使用动滑轮时,如果动力作用在动滑轮绳子自由端,则省力,不考虑动滑轮重、绳重和摩擦时,可省一半的力;如果动力作用在动滑轮的轴上,则费力 ,不考虑动滑轮重 、绳重和摩擦时,费一倍的力,省一半的距离。
易错警示 使用动滑轮能省一半力需满足两个条件:一是不考虑绳重、动滑轮重及绳与轮间的摩擦;二是动力 F 的方向与并排的绳子平行,且拉力作用在绳子上,阻力作用在动滑轮的轴上。 两个条件缺一不可。
易错易混分析
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