11.2 滑轮（知识解读）-2025-2026学年九年级物理上册同步知识解读与专题训练（苏科版）

11.2 滑轮（知识解读）（解析版） •知识点1 滑轮的定义及其分类和工作特点 •知识点2 滑轮组及其工作特点 •知识点3 滑轮组的设计与组装 •知识点4 轮轴的原理及特点 •作业 巩固训练 滑轮的定义及其分类和工作特点 知识点1 1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。滑轮可以分为定滑轮和动滑轮。‌ 2、定滑轮工作特点 （1）轴的位置固定不动：这是定滑轮最基本的特征，即滑轮在使用过程中，其轴心位置是保持不变的。‌ （2）不省力也不费力：使用定滑轮并不能减少所需施加的力。也就是说，通过定滑轮提起重物，所需的力量与直接提起重物所需的力量是相同的。‌ （3）可以改变力的方向：虽然定滑轮不能省力，但它可以改变施力的方向。这对于某些需要改变施力方向的应用场景来说是非常有用的。‌ （4）定滑轮的原理（如图所示）：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件（F1l1=F2l2）也可以得出定滑轮不省力的结论。 3、动滑轮工作特点 （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。 （2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。 （3）动滑轮的原理（如图所示）：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 归纳总结：滑轮是周边有槽、能绕轴转动的小轮，分定滑轮（不省力但改变力的方向）和动滑轮（省一半力但费距离），实质是变形杠杆。 【典例1】如图所示，用滑轮提升重物时，不计滑轮自身的重力及各处摩擦，下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】不计滑轮自身的重力及摩擦，（A）（B）图中是定滑轮，所以F1=G1，F2=G2；（C）图中是动滑轮，能省力一半，所以，所以G3=2F3；（D）图中是动滑轮，提升重物时，绳端拉力方向斜向上，动力臂大于阻力臂，但小于阻力臂的两倍，所以，则G4＜2F4，故C正确，ABD错误。 故选C。 【变式1-1】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 【答案】C 【详解】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，而且使用动滑轮不但不能省距离反而还会费距离，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。 【变式1-2】如图所示，使用滑轮的目的是为了 ，重6N的物体在的水平拉力作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了5s，则绳子自由端将移动 m；物体与地面的摩擦力为 N。 【答案】 省力 1 4 【详解】[1]图中为动滑轮，根据动滑轮的特点可知，可以省力，但费距离。 [2]已知物体移动的距离为 绳子自由端移动的距离为 [4]已知绳末端的拉力为2N，由可得，物体受到的摩擦力为 【变式1-3】如下图所示，甲物体重25N，乙物体重15N，甲、乙均静止，不计弹簧测力计自重及摩擦，弹簧测力计的示数为 ，地面对物体甲的支持力为 。 【答案】 15N 10N 【详解】[1]弹簧测力计右侧受到的拉力由物体乙的重力产生，大小为15N，装置处于静止状态，且定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，所以弹簧测力计的左侧也受甲给它15N的拉力，则弹簧测力计的示数显示为15N。 [2]甲给弹簧测力计15N的拉力，物体间力的作用是相互的，所以弹簧测力计对甲产生15N向上的拉力，甲对地面的压力就等于甲的重力减去弹簧测力计对甲的拉力，即甲对地面的压力为。 滑轮组及其工作特点 知识点2 1、滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 注意：滑轮组不是既可以省力又可以省距离，没有任何机械既可以省力又可以省距离。 （1）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。 （2）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 2、使用滑轮组时，条件不同，拉力的计算方法也不同 （1）物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。 （2）物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。 归纳总结：滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成，能省力也能改变力的方向，拉力大小与承担物重的绳子段数有关，省力的同时会费相应距离。 【典例2】在水平桌面上放一个重120N的物体，物体与桌面的摩擦力为50N，如图，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，当匀速移动物体时，水平拉力F为 N，左侧墙壁对滑轮组的拉力为 N。 【答案】 25 75 【详解】[1]动滑轮上有2股绳子，水平拉力 [2]左侧墙壁对滑轮组的拉力就是墙壁对定滑轮的拉力，由图可知，在水平方向上，定滑轮受到1个向左的拉力、3个向右的拉力F时，处于平衡状态，则定滑轮受到向左的拉力与3个向右的拉力F的合力是平衡力，所以左侧墙壁对滑轮组的拉力大小为 【变式2-1】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 【详解】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2-2】疫情期间为了不出家门就可以从楼下拿外卖食物，阳阳同学设计了两种滑轮组如图，外卖小哥应选择 （选填“甲”或“乙”）图即可把食物轻松送到阳阳家。 【答案】 甲 【详解】外卖小哥在地面上，拉力的方向向下，所以选择图甲中滑轮组把食物轻松送到阳阳家。 【变式2-3】如图所示，用的拉力向上拉动绳子，使重为的物体内匀速升高．（不计绳重和摩擦）求： (1)绳子自由端拉动的速度． (2)动滑轮重． (3)若用此滑轮组提升重为的物体时，绳端拉力又是多少？ 【答案】（1）由图可知：挂着动滑轮绳子的股数为n=3，物体上升高度h=5m，则绳子自由端移动的距离，由公式，得绳子自由端拉动的速度 （2）因为不计绳重和摩擦，所以由，得 动滑轮重力 （3）因为不计绳重和摩擦，所以当提升重的物体时,由，得 绳端拉力 滑轮组的设计与组装 知识点3 1、滑轮组的设计 第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=。 第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 - 1。 2、滑轮组绳子的绕法 第一步：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G动，计算出承担物重所需绳子段数n=+，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。 第二步：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。 归纳总结：设计组装滑轮组时，先根据物重和拉力确定承担物重的绳子段数，再按 “奇动偶定” 原则绕绳，可实现省力或改变力的方向。 【典例3】小强站在地面上，利用如图所示滑轮组提升重物。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。 【答案】 【详解】由题意可知，人站在地上，所以拉力F向下，如图所示： 【变式3-1】如图所示，小明分别使用甲、乙两种不同的机械把同一物体M匀速提升到相同的高度，测得两次拉力和物体M的重力如表所示。当使用乙机械时，测得绳子自由端移动的距离是物体M上升高度的2倍。 F甲 F乙 GM 7N 8N 6N (1)根据题意在图乙中正确画出滑轮组的绕法 ； (2)使用甲提升物体M时 （选填“省力”或“费力”）。 【答案】(1) (2)费力 【详解】（1）绳子自由端移动的距离是物体M上升高度的2倍，说明有效绳子股数为2股，如图所示： （2）由表中数据可知，甲中拉力F甲大于物体的重力GM，所以使用甲提升物体M时费力。 【变式3-2】一辆小汽车陷入泥中，请你画出图中滑轮组最省力的绕法。 【答案】 【详解】只有一个动滑轮，要求最省力，动滑轮绕3段绳，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，如图所示： 【变式3-3】如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。 【答案】 【详解】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，如图所示： 轮轴的原理及特点 知识点4 1、轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴（如图所示）。例如汽车方向盘、辘护等。 2、轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。 3、轮轴的原理：使用轮轴时，一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切，因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径、由于轮半径总大于轴半径，因此当动力作用于轮时，轮轴为省力费距离杠杆，实际的例子：有自行车脚踏与轮盘（大齿轮）是省力轮轴。 4、轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。 5、轮轴的公式：F1R=F2r； 6、轮轴的应用：当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆，实际的例子有：自行车后轮与轮上的飞盘（小齿轮）、吊扇的扇叶和轴都是费力轮轴的应用。 归纳总结：轮轴是由轮和轴组成、能绕共同轴转动的简单机械，实质是省力杠杆，动力作用在轮上省力（费距离），作用在轴上费力（省距离）。 【典例4】如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图，它属于简单机械中的 ；若想使人在提水时能更省力，可以适当增加摇柄中 （填“A”或“B”）的长度。 【答案】 轮轴 B 【详解】[1]辘轳由“轮”（摇柄侧）和“轴”（绕绳侧）组成，可绕同一轴转动，属于轮轴（轮轴是杠杆的变形，动力作用在轮上时为省力机械）。 [2]若想使人在提水时能更省力，应增大轮半径、减小轴半径。故可以适当增加摇柄中B的长度。 【变式4-1】某款升降晾衣架如图所示，转动摇把可以控制晾衣架的升降，方便拿取衣物。它的构造中包含了多个物理模型，其中晾衣架的摇把属于下列物理模型中的（    ） A．动滑轮 B．斜面 C．滑轮组 D．轮轴 【答案】D 【详解】晾衣架的摇把由有共同转动轴的大轮和小轮组成，属于轮轴，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式4-2】如图为可升降晾衣架，通过转动摇柄实现晾衣架的升降。晾衣架的摇柄属于简单机械中的 （填“滑轮”“斜面”或“轮轴”）；摇柄上的花纹是为了 。 【答案】 轮轴 增大摩擦力 【详解】[1]摇柄相当于轮轴，而人手摇动的力即动力，在大圆上，大圆的半径大于小圆的半径，故动力臂大于阻力臂，是一种省力杠杆。 [2]通过刻花纹，使接触面变粗糙，从而增大摩擦力。 【变式4-3】小新同学通过仔细观察发现生活中有许多简单机械，如：手钳、镊子、钥匙等等。将钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 （选填“斜面”或“滑轮”或“轮轴”），镊子属于 （选填“省力”或“费力”）机械。 【答案】 轮轴 费力 【详解】[1]将钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙在转动过程中，钥匙相当于轮，锁芯相当于轴，符合轮轴的特点，所以钥匙就相当于一个轮轴。 [2]镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，即镊子属于费力机械。 一、单选题 1．下列关于简单机械的说法中，正确的是（　　） A．定滑轮可以省距离 B．动滑轮可以改变力的方向 C．斜面可以省力 D．杠杆一定是省力的 【答案】C 【详解】A．定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，既不省距离也不费距离，好处是可以改变力的方向，故A错误； B．动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省力但不能改变力的方向，故B错误； C．用斜面可以省力，当斜面高相同时，斜面越长越省力，故C正确； D．杠杆的动力臂大于阻力臂时，省力；动力臂小于阻力臂时，费力；动力臂等于阻力臂时，不省力，也不费力，故D错误。 故选C。 2．如图所示，分别用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速提升同一重物，拉力的力臂分别为l1、l2、l3，不计摩擦与绳重，则（　　） A．F1<F2<F3 B．l1>l2>l3 C．F1>F2=F3 D．l1=l2=l3 【答案】D 【详解】定滑轮实质是一个等臂杠杆，不省力，但能改变力的方向，所以 l1=l2=l3不计摩擦与绳重，由图可知，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即 F1=F2=F3 故选D。 3．如图所示是同学们所画的几种日常生活情景的示意图，其中正确的是（　　） A．图甲，滑轮组最省力的绕绳方法 B．图乙，斜面上容器内漂浮小球的重力示意图 C．图丙，作用在杠杆上的动力F的力臂是l D．图丁，正在水平面上运动的冰壶所受的摩擦力f 【答案】D 【详解】A．对于滑轮组，要最省力，绳子段数应尽可能多。从动滑轮开始绕线时，绳子段数最多。图甲不是从动滑轮开始绕线，不是最省力的绕绳方法，故A错误； B．重力的方向是竖直向下的，图乙中斜面上容器内漂浮小球的重力方向应竖直向下，而图中方向错误，故B错误； C．力臂是从支点到力的作用线的距离。图丙中作用在杠杆上的动力F的力臂应是从支点O到动力F作用线的垂直距离，图中所标l不是力臂，故C错误； D．正在水平面上运动的冰壶，受到与运动方向相反的摩擦力f，图丁中摩擦力f的方向正确，故D正确。 故选D。 4．如图所示，弹簧测力计读数为18N，动滑轮重为2N，不考虑绳重和摩擦。则拉力F的大小和重物的重力G分别为（　　） A．拉力F为20N，G为18N B．拉力F为16N，G为34N C．拉力F为18N，G为34N D．拉力F为18N，G为36N 【答案】C 【详解】图中为动滑轮，有效绳子段数。弹簧测力计读数为18N，则拉力F为18N，不考虑绳重和摩擦，则重物的重力为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为 50N，滑轮组下端挂有物体B．滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A 相连，此时物体A 在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为 550N，此时物体 B 下降的速度大小为 5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，A所受摩擦力大小为A 重力的十分之一，g取 10N/kg，则下列说法中正确的是（　　） A．物体A 所受摩擦力大小为 275N B．物体B的重力大小为 700N C．物体A 移动的速度为 1.5m/s D．物体A 的重力为 250N 【答案】B 【详解】A．对定滑轮受力分析，定滑轮受竖直向下重力G=50N，受测力计向上的拉力，及两段绳子向下的拉力，设每段绳子的拉力为F，定滑轮处于静止的平衡状态，根据平衡条件可得： ，A做匀速直线运动，水平方向拉力  F 与摩擦力  f  平衡，故  f = F = 250N，故A错误； B．根据滑轮组施加的拉力，n表示动滑轮上绳子的段数，此图n=3，，F=250N，代入数据，解得=700N；故B正确； C．动滑轮上绳子段数n = 3 ，由绳速与物速关系得 ，故C错误； D．由题意得A所受摩擦力大小为A 重力的十分之一，因为，解得，故D错误。 故选 B。 6．如图所示，甲、乙两套滑轮组质量相同，在相同时间内，用它们分别将相同质量的重物匀速提升，绳端移动的距离相同，不计绳重和摩擦，在此过程中（　　） A．两重物上升的速度大小相同 B．甲滑轮组绳端的拉力较大 C．两滑轮组绳端的拉力大小相同 D．乙滑轮组提升重物上升的高度较大 【答案】D 【详解】甲滑轮组的，乙滑轮组的。 AD．绳端移动的距离相同，由得，甲滑轮提升的重力上升的距离为 乙滑轮提升的重力上升的距离为 则乙滑轮组提升重物上升的高度较大，重物上升的时间相同，由得，两重物上升的速度大小 故A不符合题意，D符合题意； BC．重物的质量相同，重力相同，不计绳重和摩擦，甲滑轮组绳端的拉力 乙滑轮组绳端的拉力 则甲滑轮组绳端的拉力较小，故BC不符合题意。 故选D。 7．如图所示，人站在木板上在空中拉绳，木板和人的总重力为600N，不计摩擦，绳重，滑轮重与空气作用力。下列说法正确的是（　　） A．当人拉动绳子使木板上升，A、B都是定滑轮 B．人拉动绳子使木板上升，A、B都是动滑轮 C．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为150N D．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为 【答案】C 【详解】AB．滑轮A固定在天花板上，位置不变，是定滑轮；滑轮B随着人往下拉绳子，B与木板之间的距离逐渐缩短，它是不断移动的，是动滑轮，故AB错误； CD．人用拉力F向下拉着绳子静止于空中时，有2段绳子共同向下拉动滑轮B，所以栓滑轮B挂钩的绳子，也就是滑轮A的绳子所受的拉力为2F，这样把整个系统看做一个整体，承担木板和人的总重力的拉力有三个，则有F+F+2F=4F=G总=600N 解得F=150N，故C正确，D错误。 故选C。 二、填空题 8．如图所示，升国旗时旗杆顶上安装了一个 滑轮，此装置的作用是改变力的 ，沿不同方向向下用力，则F1 F2。（“>”、“=”或“<”） 【答案】 定 方向 = 【详解】[1][2]使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。升国旗时旗杆顶上的滑轮固定不动，属于定滑轮，它的作用是改变力的方向。 [3]定滑轮实际上就是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，无论沿哪个方向向下用力，用的力都大小相等，则有 F1=F2 9．如图所示，用120N的力F拉着物体A以2m/s的速度在水平方向上匀速前进，若物体A受到的摩擦力是20N，则物体B受到的摩擦力是 N，物体B的速度是 m/s。（不考虑绳子与滑轮之间的摩擦）。 【答案】 50 4 【详解】[1]由图得，采用的滑轮为动滑轮，不考虑绳子与滑轮之间的摩擦，则 则 [2]物体B的速度是 10．螺丝刀就是一个轮轴的实例，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上有螺纹，在我们学过的简单机械中它属于 ，螺纹 （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 【答案】 粗 斜面 密 【详解】[1]螺丝刀的动力施加在手柄上，手柄相当于轮，是一个省力的轮轴，手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力。 [2][3]螺丝钉上的螺纹相当于一个变形的斜面，长度一定时，螺纹越密相当于斜面越长，所以，螺纹密一些的螺丝钉拧起来更省力。 11．如图所示，小明想把歪倒的甲树拉正，他把绳子一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，如果不计绳重和摩擦，若小明施加的水平拉力为400N，则甲树受到的拉力为 N。 【答案】800 【详解】图示中，将甲树看成动滑轮，有两根绳子承担甲树的拉力，故甲树受到的拉力为F=400N+400N=800N 12．如图所示，用水平方向拉力把重的物体以的速度水平匀速拉动，不计滑轮、弹簧测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，物体与水平地面间摩擦力为 。 【答案】60 【详解】如图，由3段绳子吊着动滑轮，不计滑轮、弹簧测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，物体与水平地面间摩擦力为 三、作图题 13．小李打扫卫生时需要将一个重物搬离地面，由于力气太小无法搬动，聪明的他想到了滑轮组可以省力，于是他找来家里的2个滑轮组，请你帮他选择其中一个滑轮组用来提升重物以达到最省力的目的（两幅图都画不得分。绳子需要绕过每一个滑轮，忽略动滑轮重力）。 【答案】 【详解】因为要最省力，所以选择两个动滑轮的滑轮组，连接如下图所示： 四、计算题 14．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力F把重500N的物体A以0.1m/s的速度匀速提升30s，不计绳重和摩擦。 (1)求动滑轮重。 (2)求绳子自由端移动的距离。 (3)若用此滑轮组将重800N的物体竖直向上匀速提升，作用在绳子自由端的拉力应为多大？ 【答案】（1）由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，不计绳重和摩擦，根据 可得，动滑轮重 （2）30s内物体上升的高度 绳子自由端移动的距离 （3）绳子自由端的拉力 15．质量为70kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组绳端的拉力随货物重力变化的图象如图乙，不计摩擦及绳重（g取10N/kg）。求： (1)求动滑轮受到的重力。 (2)该工人竖直向下拉绳子运送货物时，最多能拉起质量是多少千克的物体？ 【答案】（1）如图，动滑轮上有三根绳承担物重，，绳端拉力，由图乙可知，物体的重力为50N时，拉力为50N，则动滑轮的重力 （2）工人的质量为70kg，工人拉绳子的最大拉力不超过工人的重力，最大拉力 该工人竖直向下拉绳子运送货物时，最多能拉起货物的重力 最多能拉起质量是 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.2 滑轮（知识解读）（原卷版） •知识点1 滑轮的定义及其分类和工作特点 •知识点2 滑轮组及其工作特点 •知识点3 滑轮组的设计与组装 •知识点4 轮轴的原理及特点 •作业 巩固训练 滑轮的定义及其分类和工作特点 知识点1 1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。滑轮可以分为定滑轮和动滑轮。‌ 2、定滑轮工作特点 （1）轴的位置固定不动：这是定滑轮最基本的特征，即滑轮在使用过程中，其轴心位置是保持不变的。‌ （2）不省力也不费力：使用定滑轮并不能减少所需施加的力。也就是说，通过定滑轮提起重物，所需的力量与直接提起重物所需的力量是相同的。‌ （3）可以改变力的方向：虽然定滑轮不能省力，但它可以改变施力的方向。这对于某些需要改变施力方向的应用场景来说是非常有用的。‌ （4）定滑轮的原理（如图所示）：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件（F1l1=F2l2）也可以得出定滑轮不省力的结论。 3、动滑轮工作特点 （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离。 （2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。 （3）动滑轮的原理（如图所示）：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 归纳总结：滑轮是周边有槽、能绕轴转动的小轮，分定滑轮（不省力但改变力的方向）和动滑轮（省一半力但费距离），实质是变形杠杆。 【典例1】如图所示，用滑轮提升重物时，不计滑轮自身的重力及各处摩擦，下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-1】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 【变式1-2】如图所示，使用滑轮的目的是为了 ，重6N的物体在的水平拉力作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了5s，则绳子自由端将移动 m；物体与地面的摩擦力为 N。 【变式1-3】如下图所示，甲物体重25N，乙物体重15N，甲、乙均静止，不计弹簧测力计自重及摩擦，弹簧测力计的示数为 ，地面对物体甲的支持力为 。 滑轮组及其工作特点 知识点2 1、滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 注意：滑轮组不是既可以省力又可以省距离，没有任何机械既可以省力又可以省距离。 （1）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。 （2）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 2、使用滑轮组时，条件不同，拉力的计算方法也不同 （1）物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。 （2）物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。 归纳总结：滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成，能省力也能改变力的方向，拉力大小与承担物重的绳子段数有关，省力的同时会费相应距离。 【典例2】在水平桌面上放一个重120N的物体，物体与桌面的摩擦力为50N，如图，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，当匀速移动物体时，水平拉力F为 N，左侧墙壁对滑轮组的拉力为 N。 【变式2-1】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2-2】疫情期间为了不出家门就可以从楼下拿外卖食物，阳阳同学设计了两种滑轮组如图，外卖小哥应选择 （选填“甲”或“乙”）图即可把食物轻松送到阳阳家。 【变式2-3】如图所示，用的拉力向上拉动绳子，使重为的物体内匀速升高．（不计绳重和摩擦）求： (1)绳子自由端拉动的速度． (2)动滑轮重． (3)若用此滑轮组提升重为的物体时，绳端拉力又是多少？ 滑轮组的设计与组装 知识点3 1、滑轮组的设计 第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=。 第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 - 1。 2、滑轮组绳子的绕法 第一步：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G动，计算出承担物重所需绳子段数n=+，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。 第二步：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。 归纳总结：设计组装滑轮组时，先根据物重和拉力确定承担物重的绳子段数，再按 “奇动偶定” 原则绕绳，可实现省力或改变力的方向。 【典例3】小强站在地面上，利用如图所示滑轮组提升重物。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。 【变式3-1】如图所示，小明分别使用甲、乙两种不同的机械把同一物体M匀速提升到相同的高度，测得两次拉力和物体M的重力如表所示。当使用乙机械时，测得绳子自由端移动的距离是物体M上升高度的2倍。 F甲 F乙 GM 7N 8N 6N (1)根据题意在图乙中正确画出滑轮组的绕法 ； (2)使用甲提升物体M时 （选填“省力”或“费力”）。 【变式3-2】一辆小汽车陷入泥中，请你画出图中滑轮组最省力的绕法。 【变式3-3】如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。 轮轴的原理及特点 知识点4 1、轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴（如图所示）。例如汽车方向盘、辘护等。 2、轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。 3、轮轴的原理：使用轮轴时，一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切，因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径、由于轮半径总大于轴半径，因此当动力作用于轮时，轮轴为省力费距离杠杆，实际的例子：有自行车脚踏与轮盘（大齿轮）是省力轮轴。 4、轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。 5、轮轴的公式：F1R=F2r； 6、轮轴的应用：当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆，实际的例子有：自行车后轮与轮上的飞盘（小齿轮）、吊扇的扇叶和轴都是费力轮轴的应用。 归纳总结：轮轴是由轮和轴组成、能绕共同轴转动的简单机械，实质是省力杠杆，动力作用在轮上省力（费距离），作用在轴上费力（省距离）。 【典例4】如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图，它属于简单机械中的 ；若想使人在提水时能更省力，可以适当增加摇柄中 （填“A”或“B”）的长度。 【变式4-1】某款升降晾衣架如图所示，转动摇把可以控制晾衣架的升降，方便拿取衣物。它的构造中包含了多个物理模型，其中晾衣架的摇把属于下列物理模型中的（    ） A．动滑轮 B．斜面 C．滑轮组 D．轮轴 【变式4-2】如图为可升降晾衣架，通过转动摇柄实现晾衣架的升降。晾衣架的摇柄属于简单机械中的 （填“滑轮”“斜面”或“轮轴”）；摇柄上的花纹是为了 。 【变式4-3】小新同学通过仔细观察发现生活中有许多简单机械，如：手钳、镊子、钥匙等等。将钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 （选填“斜面”或“滑轮”或“轮轴”），镊子属于 （选填“省力”或“费力”）机械。 一、单选题 1．下列关于简单机械的说法中，正确的是（　　） A．定滑轮可以省距离 B．动滑轮可以改变力的方向 C．斜面可以省力 D．杠杆一定是省力的 2．如图所示，分别用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速提升同一重物，拉力的力臂分别为l1、l2、l3，不计摩擦与绳重，则（　　） A．F1<F2<F3 B．l1>l2>l3 C．F1>F2=F3 D．l1=l2=l3 3．如图所示是同学们所画的几种日常生活情景的示意图，其中正确的是（　　） A．图甲，滑轮组最省力的绕绳方法 B．图乙，斜面上容器内漂浮小球的重力示意图 C．图丙，作用在杠杆上的动力F的力臂是l D．图丁，正在水平面上运动的冰壶所受的摩擦力f 4．如图所示，弹簧测力计读数为18N，动滑轮重为2N，不考虑绳重和摩擦。则拉力F的大小和重物的重力G分别为（　　） A．拉力F为20N，G为18N B．拉力F为16N，G为34N C．拉力F为18N，G为34N D．拉力F为18N，G为36N 5．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为 50N，滑轮组下端挂有物体B．滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A 相连，此时物体A 在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为 550N，此时物体 B 下降的速度大小为 5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，A所受摩擦力大小为A 重力的十分之一，g取 10N/kg，则下列说法中正确的是（　　） A．物体A 所受摩擦力大小为 275N B．物体B的重力大小为 700N C．物体A 移动的速度为 1.5m/s D．物体A 的重力为 250N 6．如图所示，甲、乙两套滑轮组质量相同，在相同时间内，用它们分别将相同质量的重物匀速提升，绳端移动的距离相同，不计绳重和摩擦，在此过程中（　　） A．两重物上升的速度大小相同 B．甲滑轮组绳端的拉力较大 C．两滑轮组绳端的拉力大小相同 D．乙滑轮组提升重物上升的高度较大 7．如图所示，人站在木板上在空中拉绳，木板和人的总重力为600N，不计摩擦，绳重，滑轮重与空气作用力。下列说法正确的是（　　） A．当人拉动绳子使木板上升，A、B都是定滑轮 B．人拉动绳子使木板上升，A、B都是动滑轮 C．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为150N D．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为 二、填空题 8．如图所示，升国旗时旗杆顶上安装了一个 滑轮，此装置的作用是改变力的 ，沿不同方向向下用力，则F1 F2。（“>”、“=”或“<”） 9．如图所示，用120N的力F拉着物体A以2m/s的速度在水平方向上匀速前进，若物体A受到的摩擦力是20N，则物体B受到的摩擦力是 N，物体B的速度是 m/s。（不考虑绳子与滑轮之间的摩擦）。 10．螺丝刀就是一个轮轴的实例，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上有螺纹，在我们学过的简单机械中它属于 ，螺纹 （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 11．如图所示，小明想把歪倒的甲树拉正，他把绳子一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，如果不计绳重和摩擦，若小明施加的水平拉力为400N，则甲树受到的拉力为 N。 12．如图所示，用水平方向拉力把重的物体以的速度水平匀速拉动，不计滑轮、弹簧测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，物体与水平地面间摩擦力为 。 三、作图题 13．小李打扫卫生时需要将一个重物搬离地面，由于力气太小无法搬动，聪明的他想到了滑轮组可以省力，于是他找来家里的2个滑轮组，请你帮他选择其中一个滑轮组用来提升重物以达到最省力的目的（两幅图都画不得分。绳子需要绕过每一个滑轮，忽略动滑轮重力）。 四、计算题 14．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力F把重500N的物体A以0.1m/s的速度匀速提升30s，不计绳重和摩擦。 (1)求动滑轮重。 (2)求绳子自由端移动的距离。 (3)若用此滑轮组将重800N的物体竖直向上匀速提升，作用在绳子自由端的拉力应为多大？ 15．质量为70kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组绳端的拉力随货物重力变化的图象如图乙，不计摩擦及绳重（g取10N/kg）。求： (1)求动滑轮受到的重力。 (2)该工人竖直向下拉绳子运送货物时，最多能拉起质量是多少千克的物体？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $