内容正文:
八年级下物理寒假班
第十二章 简单机械
第2节 滑轮
【学习目标】
1.能识别定滑轮和动滑轮 描述其基本结构特点
2.熟练掌握滑轮组的组装方法
3.能根据组装情况准确分析施加拉力与物重关系
【精准突破】
一、滑轮
滑轮是一种常见的简单机械,主要是一根能绕轴转动,周边有槽的轮子
1、定滑轮:轴固定不动的滑轮。
2、动滑轮:轴随被吊物体一起运动的滑轮。
3、定滑轮和动滑轮的特点
如图进行实验。记录实验时弹簧测力计拉力的大小和方向,以及弹簧测力计和钩码移动的距离。
研究下面几个问题:
使用定滑轮、动滑轮是否省力?
使用定滑轮、动滑轮是否省距离?
什么情况下使用定滑轮或动滑轮?
弹簧测力计示数(N)
钩码上升高度5cm,钩子移动距离
特点
甲
20
-
乙(定滑轮)
20
钩子下移5cm
不省力,改变力的方向,也不省距离
丙(动滑轮)
10
钩子上移10cm
省力,不改变力的方向,费距离
实验结论:
使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向;
使用动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,而且费距离。
定滑轮本质:(不计绳重和摩擦,匀速拉动)定滑轮相当于一个等臂杠杆,不省力也不费力。
杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2
即 Fl1=Gl2,因为 l1=l2,所以 F=G
动滑轮本质:(不计绳重和摩擦,匀速拉动)动滑轮相当于一个省力杠杆,能省一半力。
杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2
即 Fl1=Gl2,因为 l1=2l2,所以 F= 1/2G
现实生活中既要省力,又要改变力的方向怎么办?
二、滑轮组
这两种绕线方法有什么不同?
绳子的起点不同;拉力的方向不同
拉力的大小不同;移动的距离不同奇动偶定
结论:
使用滑轮组时,如果忽略动滑轮自重、绳重及摩擦,动滑轮上有n段绳子。
绳子自由端的拉力F和物重G的关系:F =G/n
绳子自由端通过的距离s和物体上升的高度h的关系:s =nh
重点:利用受力分析理解滑轮组绳自由端拉力F的大小
物体的重力:G物 F×4
G动
G物
所有动滑轮的重力:G动
绳自由端拉力:F
所有动滑轮上绳子的段数:n
当忽略绳重和摩擦时,动滑轮上每段绳子的拉力均为F;将所有动滑轮当做一个整体,做受力分析如右图所示;根据牛顿第一定律可知,当滑轮组静止、匀速上升或匀速下降时,动滑轮受到的力为平衡力,则有:4F=G物+G动,即F=
因此:F=(忽略绳重和摩擦)
【随堂练习】
1.如图所示装置中,利用了动滑轮的是( )
A B C D
2.如图所示的装置中,甲物重10 N,乙物重3 N。甲、乙均保持静止状态,则以下说法正确的是(忽略摩擦力、绳子和滑轮组的重力)( )
A.地面对甲的支持力为10 N B.地面对甲的支持力为3 N
C.P绳的拉力为3 N D.Q绳的拉力为5 N
3.(1)图甲是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景,请画出使用该滑轮组时最省力的绳子绕法。
甲
(2)如图乙所示,一个人利用滑轮组提升重物,请画出正确的绕绳方式。
乙
4.如图所示,水平地面上重500 N的物体在大小为100 N的拉力F作用下,10 s内向左匀速运动了6 m。这一过程中:
(1)甲滑轮为 滑轮。
(2)物体的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)物体的重力做功 J,拉力F做功 J。
(4)物体受到的摩擦力为 N。(不计滑轮和绳的重力、滑轮与绳间的摩擦)
(5)拉力F的功率为 W。
5.小艳和老郭进行一场“拔滑轮”比赛。A为固定在地面的柱子,小艳、老郭所拉绳子对滑轮的拉力分别为F1、F2,如图所示。比赛全过程,F1=F2(忽略滑轮轮轴的摩擦力),则( )
A.该滑轮是定滑轮 B.滑轮保持静止
C.小艳会获胜 D.M、N移动的距离相等
6.如图所示,物体A重为60 N,在10 N的拉力作用下,在水平路面上以1 m/s的速度匀速直线运动6 s,忽略绳子、滑轮及绳子和动滑轮的摩擦力。下列描述正确的是( )
A.6 s内绳子自由端移动的距离是6 m
B.拉力做功的功率是10 W
C.A受到的摩擦力大小是20 N,方向水平向右
D.A的重力做功为360 J
7.丽丽父母建乡村饭店,在饭店的建设过程中,工人利用如图所示的滑轮组将800 N的建材从地面匀速提升到距地面高h=8 m的三楼,用时20秒,动滑轮重50 N,工人的质量为70 kg(忽略机械摩擦和绳重,绳子能承受的拉力足够大,g取10 N/kg)。求:
(1)该滑轮组有几段绳子吊着动滑轮?
(2)绳子自由端移动的距离s;
(3)建材匀速上升的速度v物;
(4)绳子自由端移动的速度v绳;
(5)提升过程中工人拉动绳子的拉力F为多大?
(6)该工人利用该滑轮组最多能提升多少kg的建材?
答案:
1.C 2.C
3.(1)如图所示
(2)如图所示
4.(1)动 (2)不变 (3)0 1200 (4)200 (5)120
5.C 6.C
7.解:(1)n=2。
(2)s=nh=2×8 m=16 m。
(3)v物===0.4 m/s。
(4)v绳===0.8 m/s。
(5)F=(G+G动)=×(800 N+50 N)=425 N。
(6)F大=G人=m人g=70 kg×10 N/kg=700 N,
G物=nF大-G动=2×700 N-50 N=1 350 N,
m物===135 kg。
【实战演练】
1.利用如图所示的滑轮组将一个重200 N的物体,匀速提高5 m,不计滑轮自重、绳重及摩擦,则承担重物的绳子的段数及绳子自由端施加的拉力F分别为( )
A.4段,200 N B.4段,50 N C.5段,200 N D.5段,40 N
2.如图所示,物体重900 N,站在地上的人拉住绳子的一端,使物体匀速上升,若不计摩擦和滑轮的重力,则人的拉力为( )
A.400 N B.300 N C.200 N D.150 N
3.如图所示,吊篮重400 N,动滑轮的总重为50 N,定滑轮重40 N,人的重力为600 N,人在吊篮里拉着绳子不动时,不计绳重与摩擦,人的拉力为 ( )
A.218 N B.220 N C.210 N D.236 N
4.如图所示,若4个图中物体受到的水平摩擦力都是10 N,则物体做匀速直线运动时拉力最大的是图( )
A. B. C. D.
5.用如图所示的滑轮组匀速提起重1 000 N的物体,拉力为 N;如果要用200 N的拉力提升同一个物体,滑轮组承担物重的绳子的段数应为 。(不计摩擦和动滑轮重)
6.某场馆建设中,采用如图所示的装置提升物体A,工人师傅站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在5 s内匀速上升了2 m。已知物体A重400 N,每个滑轮重20 N,不计绳重与摩擦。下列说法不正确的是( )
A.人对绳子的拉力为210 N B.绳子自由端移动的距离为6 m
C.绳子自由端移动的速度为0.8 m/s D.使用此滑轮组能改变力的方向
7.如图所示,体重为400 N的工人师傅用120 N的拉力,使重为300 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升。(不计绳重及摩擦)求:
(1)5 s内绳子自由端移动的距离。
(2)动滑轮的重力。
(3)若绳子所能承受的最大拉力为600 N,则工人师傅所能提起的最大物重。
8.如图所示,人站在地上用力提升重物,请画出滑轮组绕线方法。
9.如图所示,画出滑轮组提起重物最省力时绳子的绕法。
10.如图所示,画出拉动汽车时最省力的绳子绕法。
答案
1.B 2.B 3.C 4.C 5.250 5 6.B 7(1)3 m;(2)60 N;(3)1140 N。
8.如图所示:
9.如图所示:
10.如图所示:
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