12.3 滑轮【九大考点+九大题型】讲义-2025-2026学年八年级下册物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破专题系列(人教版2024)
2026-05-22
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2份
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第3节 滑轮 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 25.37 MB |
| 发布时间 | 2026-05-22 |
| 更新时间 | 2026-05-22 |
| 作者 | 启明数学物理探究室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57983221.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦初中物理“滑轮”核心知识点,系统梳理定滑轮(等臂杠杆、改变力的方向)、动滑轮(省力杠杆、省一半力)及滑轮组(绕线方式、公式计算)的特点与应用,知识脉络从定义、分类到实质、实验,形成递进式学习支架。
该资料特色在于结合汉代汲水滑轮、建筑动滑轮等生活实例,通过“探究定滑轮和动滑轮特点”实验培养科学探究能力,题型归纳含典例与变式,课中辅助教师分层教学,课后高分突破助力学生查漏补缺,强化物理观念与科学思维。
内容正文:
12.3 滑轮
【考点梳理】
· 考点一:定滑轮的特点
· 考点二:动滑轮的特点
· 考点三:动滑轮的计算
· 考点四:滑轮组的构成及其特点
· 考点五:竖直滑轮组有关问题
· 考点六:水平面滑轮组有关问题
· 考点七:滑轮相关的作图问题
· 考点八:滑轮(组)的探究实验问题
· 考点九: 滑轮(组)的计算问题
【知识梳理】
知识点一、滑轮
1.滑轮:
(1)滑轮定义:边缘有凹槽,能绕轴转动的小轮。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。
(2)滑轮分类:定滑轮和动滑轮。
知识点二:定滑轮工作特点:
(1)特点∶使用定滑轮不省力(F=G),也不省距离(s=h),但能改变施力的方向。
(2)实质∶定滑轮是一个等臂杠杆。如图所示,定滑轮的轴相当于支点 O,作用于绳端的拉力为动力F1,重物对绳子的拉力为阻力F2,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,即l1=l2=r,根据杠杆平衡条件可知, F1=F2,即F = G,所以使用定滑轮不省力。
知识点三:动滑轮工作特点:
(1)特点∶使用单个动滑轮最多可以省一半力(F=G),但费距离(s = 2h),且不能改变施力的方向。
(2)实质:动滑轮是一个动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆。如图所示,作用于绳端的拉力为动力F1,重物对绳子的拉力为阻力F2,动滑轮上升时绕着滑轮的边缘 O点转动,O点相当于动滑轮的支点,动力臂等于滑轮的直径d,阻力臂等于滑轮的半径r,即l1=2l2,根据杠杆平衡条件可知,F1=F2,即F=G,所以使用动滑轮可以省一半的力。
知识点四:竖直滑轮组和水平滑轮组的必背公式
物理量
竖直方向滑轮组
水平方向滑轮组
图形
绳子拉力F/N
F=不计f绳
F=nFA=nf地(不计f绳,此时η=100%)
F>nFA=nf地(计f绳,此时η<100%)
绳子自由端的距离s/m
s=nh
s绳=ns地
绳子自由端的速度v绳
v绳=nv物
v绳=nv物
知识点五:滑轮组绕线方式
组装滑轮组
口诀:“奇动偶定”。确定好了动滑轮和定滑轮的个数后,再确定绳子的起始点。
(1)当n为奇数时,绳子的起始点从动滑轮开始,经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。
(2)当n为偶数时,绳子的起始点从定滑轮开始,经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。
【题型归纳】
题型一:定滑轮的特点
【典例1】.(2026·江苏盐城·一模)如图所示是汉代画像石中的滑轮图,描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是()
A.利用它可以省力 B.利用它可以省功
C.利用它可以省距离 D.利用它可以改变施力的方向
【变式1】.(2026八年级下·全国·专题练习)下图所示的壁雕展示了古人修桥的智慧与匠心。从图中可以看到,两名工匠正在使用滑轮将一块巨石抬起。下列对该滑轮说法正确的是( )
A.该滑轮是一个动滑轮 B.使用此滑轮可以省力
C.使用此滑轮可以改变力的方向 D.使用此滑轮可以省距离
【变式2】.(25-26九年级上·浙江杭州·月考)在实验中,某同学用滑轮把重为1牛的钩码以0.1米/秒的速度匀速提升1米,在不计摩擦的情况下,以下说法正确的是( )
A.该滑轮为动滑轮 B.绳子自由端下降的高度为0.5米
C.拉力F的大小为0.5牛 D.该同学做功的功率为0.1瓦
题型二:动滑轮的特点
【典例2】.(24-25八年级下·天津·月考)如图所示,建筑工地上,工人用动滑轮来提升货物,目的是为了( )
A.改变拉力方向 B.减少拉力大小 C.减少物体的重力 D.减少拉力移动的距离
【变式1】.(24-25八年级下·新疆阿克苏·期末)如图所示,三个理想滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为、、,那么这三个力的关系是( )
A. B.
C. D.
【变式2】.(2025九年级下·海南·学业考试)如图,甲、乙两人分别将质量相同的物体匀速提升相同的高度,不计滑轮重力和摩擦,下列说法正确的是( )
A.甲的拉力比乙大 B.甲、乙两人的拉力一样大
C.甲、乙使绳子移动的距离相等 D.甲使绳子移动的距离大于乙
题型三:动滑轮的计算
【典例3】.(25-26八年级下·安徽池州·期中)如图,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2m。下列说法中正确的是( )
A.,并向上移动1m B.,并向上移动2m
C.,并向上移动1m D.,并向上移动4m
【变式1】.(25-26八年级下·广西崇左·月考)如图所示,在滑轮上施加F等于10N的拉力,拉动重为20N的物体向右做匀速直线运动,物体移动的速度为,不计绳与滑轮之间的摩擦,则物体受到的摩擦力f及滑轮移动的速度v( )
A.、 B.、
C.、 D.、
【变式3】.(25-26八年级下·广东东莞·期中)如图所示,用滑轮拉着一重为400N的物体向上匀速运动,重物上升了1m,该滑轮为________(选填“动”或“定”)滑轮,不计滑轮重、绳重及轮轴间的摩擦,则拉力F为________N,拉力移动的距离为________m。
题型四:滑轮组的构成及其特点
【典例4】.(25-26八年级下·广西桂林·期中)用如图所示的滑轮组提升100N的重物,绳子自由端的拉力F为60N,在10s时间内物体被提升2m。若不计绳重和滑轮与轴的摩擦,则下列说法中错误的是( )
A.使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向
B.动滑轮的重力为20N
C.绳子自由端移动4m
D.绳子自由端移动的速度是0.6m/s
【变式1】.(24-25八年级下·四川成都·期末)科技小组制作的塔吊模型如图所示,关于滑轮,下列说法正确的是( )
A.滑轮1是定滑轮,使用定滑轮可以省力 B.滑轮2是动滑轮,使用动滑轮能改变动力方向
C.滑轮1、2构成滑轮组既可以省力也可以省距离 D.滑轮1、2构成滑轮组既省力又能改变动力的方向
【变式2】.(24-25八年级下·吉林·课后作业)创新小组的成员们学习了滑轮之后,他们利用所学知识设计了下图所示的装置提升重物,并提出了自己的一些看法,其中正确的是( )
A.小明:该装置不仅能省力,还能省距离
B.小亮:该装置既能改变力的方向,还可以省功
C.小红:该装置中的滑轮均为定滑轮
D.小丽:若物体上升距离为,则绳端移动的距离为
题型五:竖直滑轮组有关问题
【典例5】.(24-25八年级下·四川成都·月考)如图所示,晓理通过滑轮组向高处提升重150N的物体,动滑轮重10N,定滑轮重15N,不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。8s内物体匀速上升了4m,则该8s内( )
A.绳子移动的距离为8m B.动滑轮上升的速度为1.5m/s
C.晓理做功的功率为80W D.晓理对绳的拉力为50N
【变式1】.(24-25八年级下·四川达州·期末)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650N;现用水平向左的力F拉动物体A使其带动物体B以的速度匀速上升。若不计绳重及滑轮的摩擦,g取,则下列说法中正确的是( )
A.F做功的功率为18W B.F的大小为300N
C.物体A与桌面间的滑动摩擦力大小为325N D.B的重力为550N
【变式3】.(24-25八年级下·江西景德镇·期末)科技馆里小明和爸爸正在体验升降座椅装置,其简图如图所示,爸爸手握绳子,小明坐在升降座椅上,爸爸对绳子施加拉力,小明被匀速拉升。已知爸爸的质量60kg,小明的质量40kg,座椅和动滑轮总重20N,不计绳重和摩擦,则( )
A.爸爸对绳子施加拉力为105N
B.爸爸将绳子自由端下拉1m,小明上升3m
C.爸爸利用此装置最多可以拉起重1780N的物体
D.若小明和爸爸的位置互换,匀速拉动绳子时拉力不变
题型六:水平面滑轮组有关问题
【典例6】.(25-26八年级下·安徽六安·期中)利用如图所示的滑轮组,使重100N的物体A沿水平地面匀速向左移动了1m,物体A与地面间摩擦力为25N,不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦,则下列说法正确( )
A.拉力F为25N
B.滑轮组挂钩拉物体A的力为25N
C.该滑轮组既能省力又可以省距离
D.绳子自由端移动的距离为3m
【变式1】.(25-26八年级下·安徽淮南·阶段检测)如图是铁路输电线的牵引装置原理图,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧,以此保障列车集电与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为6000N的坠砣,输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠砣竖直下降了10cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是( )
A.A滑轮可以省力
B.B滑轮可以改变力的方向
C.输电线P点向右移动了5cm
D.输电线对B滑轮的拉力为12000N
【变式2】.(24-25八年级下·山东淄博·期末)如图是铁路输电线的牵引装置原理图,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧,以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为的坠砣,输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠砣竖直下降了,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是( )
A.B滑轮是定滑轮
B.A滑轮是动滑轮
C.输电线P点向右移动了
D.输电线对B滑轮的拉力为
题型七:滑轮相关的作图问题
【典例7】.(2026八年级下·全国·专题练习)用轻质滑轮组将重为的物体提起来(不计绳重与摩擦),请按要求画出不同绕线方法。要求:,。
【变式1】.(24-25八年级下·四川资阳·期末)如图,小明站在地面上,他想用尽可能小的力提升水桶。请你帮他在图中画出滑轮组绳子的绕法。
【变式2】.(25-26八年级下·全国·课后作业)如图,人在楼上用滑轮组提升重物,画出滑轮组的绕绳方式。
题型八:滑轮(组)的探究实验问题
【典例8】.(25-26八年级下·全国·课后作业)在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验中,小明用同一个滑轮做了4次实验,前2次分别按图甲、乙所示装置进行,后2次按图丙所示装置进行,并将测得的数据记录在表格中。(不计绳重及摩擦)
实验序号
钩码重G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
1
1
20
1
20
2
2
20
2
20
3
1
20
0.7
40
4
2
20
1.2
40
(1)分析前2次的实验数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮不能省___________,但可以改变___________。
(2)进行图丙所示的实验时,应沿___________方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次实验数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为___________。
(3)用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动,拉力的大小将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【变式1】.(25-26八年级下·全国·单元测试)同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点:
(1)他们研究定滑轮特点时,做的实验如图甲所示。据此可证明:使用定滑轮可以______________________,但不可以___________。
(2)他们研究动滑轮特点时,用动滑轮匀速竖直提升重物,如图乙所示。据此可知,使用动滑轮可以____________,但不可以_________________。
(3)组装滑轮组时,他们想:利用滑轮组提升重物能否省功呢?为此,他们进行了图丙所示的实验,物体的重力为2N,测力计的示数为____________。由图丙可知,利用滑轮组提升重物可以________________(选填“省力”或“省距离”),_________________(选填“能”或“不能”)省功。
【变式2】.(24-25八年级下·山东济宁·月考)如图所示是小海同学研究定滑轮和动滑轮特点的实验装置。
实验序号
钩码重
钩码上升高度
测力计示数
测力计移动距离
甲
乙
丙
(1)在探究定滑轮工作的特点时,如图乙所示,下列操作方法正确的是_________。
A.随意拉动钩码 B.拉着钩码保持静止 C.匀速向上拉动钩码
(2)他按图示提起钩码时,测得的数据如上表所示。
比较弹簧测力计示数的大小,可知使用动滑轮的好处是__________;
比较弹簧测力计拉力的方向,可知使用定滑轮的好处是__________;
把钩码升高相同的高度,比较弹簧测力计移动的距离,可知使用动滑轮_________。
(3)在探究定滑轮工作特点时,按照图乙所示操作,觉得不方便读数,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,弹簧测力计示数会________(选填“变大”“变小”或“不变”),理由是________________。
题型九: 滑轮(组)的计算问题
【典例9】.(24-25八年级下·安徽马鞍山·期末)如图所示,站在水平地面上的人用滑轮组拉着物体匀速上升,物体重力为400N,每个滑轮重力是50N(不计所有摩擦力和绳自重),求:
(1)在图中画出滑轮组最省力时绳子的绕法;
(2)人在绳子自由端的拉力是多少?
(3)若绳子自由端通过的距离是1.2m,则物体上升的高度是多少?
(4)若人的体重是500N,该装置最多可以提升多重的物体?
【变式1】.(24-25八年级下·江西九江·期中)如图所示,工人利用滑轮组用最小为150N的力将重400N的物体拉起,绳子自由端匀速移动了9m,不计摩擦及绳重。
(1)在图中画出最省力的绳子绕法;
(2)物体上升的高度是多少?
(3)若绳子所能承受的最大拉力为500N,用此滑轮组能提升的最大物重是多少?
【变式2】.(2025·四川南充·三模)工人始终双脚站在地上,用滑轮组从水池底匀速提起一根实心的石柱(不吸水),如图甲所示,动滑轮的质量为20kg。石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中,其下底面受到水的压强与时间的关系如图乙所示。石柱从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中,人对地面的压强与时间的关系如图丙所示。已知人的质量为60kg,人双脚站立时,与地面接触的总面积为,石柱的底面积为,不计绳重、滑轮组内的摩擦和水的阻力,石柱底部与池底不密合,忽略水面高度变化。求:
(1)池水深度;
(2)石柱全部露出水面后人对绳的拉力;
(3)石柱的密度。
【高分突破】
一、单选题
1.(25-26八年级下·江西九江·阶段检测)工人使用如图所示的装置提升重物,不计滑轮与绳重、绳与滑轮间的摩擦,下列关于滑轮与力的大小关系说法正确的是( )
A.图甲中的滑轮相当于一个等臂杠杆 B.图乙中滑轮的特点是可以省距离
C.图甲中的滑轮比图乙中的滑轮省力 D.图乙中的滑轮相当于一个费力杠杆
2.(25-26八年级下·安徽亳州·月考)如下列图片所示,不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,用三种不同的方式分别拉同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为、、。它们的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
3.(24-25八年级下·天津·月考)如图所示,用力将重为 120N 的物体匀速提升 0.2m(不计滑轮重、绳重和摩擦)用时为10s,则下列说法正确的是( )
A.拉力大小为50N
B.自由端移动速度为0.02m/s
C.拉力做的功为12J
D.拉力的功率为2.4W
4.(25-26八年级上·山东滨州·期末)如图是电气化铁路上的接触网补偿装置,它由两个轻质滑轮、钢绳、坠砣组成,可以自动调整输电线的松弛度,保障列车电极与输电线的良好接触(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是( )
A.该装置中的两个滑轮都是定滑轮
B.该装置中的两个滑轮都是动滑轮
C.输电线A端所受的拉力大小大于坠砣的重力大小
D.输电线A端所受的拉力大小等于钢绳的拉力大小
5.(2025·河南平顶山·二模)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知物体A重30N,物体B重5N,此时物体A受到的摩擦力为f。若对物体A施加一个水平向左的拉力F,使物体A刚好匀速向左运动(不计绳重、滑轮重及绳和滑轮间摩擦)。下列说法正确的是
A.A对桌面的压力和桌面对A的支持力是一对平衡力
B.物体A匀速向左运动时,向左的拉力F为10N
C.物体A受到的摩擦力为10N
D.无论物体A向左或向右运动,A受到的摩擦力大小和方向都不变
6.(25-26九年级上·江苏常州·期中)如图所示,下列关于定滑轮、动滑轮的说法中错误的是( )
A.使用定滑轮不能省力,但可以改变施力的方向
B.使用动滑轮最多能省一半力,还能改变施力的方向
C.定滑轮实质上是一个等臂杠杆
D.动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
7.(24-25八年级下·山东济南·月考)如图,用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,在此过程中( )
A.绳子自由端移动的距离为6m
B.动滑轮重100N
C.拉力做功的功率为100W
D.拉力做的功为600J
8.(24-25八年级下·河北沧州·月考)如图甲所示,用水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A在水平地面上运动,拉力的F-t图象和物体A运动的v-t图象分别如图乙、丙所示。当物体A匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,下列说法正确的是( )
A.滑轮匀速移动时的速度为0.4m/s
B.3-6s时,弹簧测力计的示数为7.5N
C.3-6s时,物体B受到物体A的摩擦力为3N,方向水平向左
D.6-9s时,物体A受到地面的摩擦力为3N,方向水平向左
二、填空题
9.(25-26八年级下·安徽六安·期中)如图所示,物体 A、B重分别为 30N、20N,不计滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦。此时物体A向右匀速直线滑动,若对物体A施加一向左的力F使A向左匀速直线滑动,拉力F为______N。
10.(25-26八年级下·湖南永州·期中)如图所示的装置中,物块甲重10N,甲的底面积为10cm2,物块乙重6N,甲、乙两物块保持静止状态,不计弹簧测力计自重,滑轮与细绳之间无摩擦,则弹簧测力计示数为______N,甲对地面的压强为______。
11.(25-26八年级下·安徽淮南·期中)如图所示,用水平向左的拉力F拉着物体在地面上做匀速直线运动,_________(选填“A”或“B”)为动滑轮;当物体向左移动1m时,则绳子自由端移动_________m。
12.(25-26八年级下·广东茂名·期中)如图所示,加在绳子末端的力与滑轮所提重物的重力之间的关系是(不计滑轮与绳子的重,不计摩擦)。①___________(选填“>”“=”或“<”);②___________;③___________。
13.(25-26八年级下·江西新余·期中)中国高铁运营里程稳居世界第一,高速铁路的输电线无论冬、夏都绷得直直的。采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。如图所示为输电线的牵引装置工作原理图,图中A滑轮相当于______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。钢绳通过滑轮组悬挂总重的坠砣,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,输电线P端受到的拉力大小为______N。
三、作图题
14.(2025·甘肃酒泉·三模)请在图中画出人提起重物时,所用拉力最小的绳子绕线方式。
15.(2026八年级下·全国·专题练习)用滑轮组提升重1000N的物体,绳子能够承受的最大拉力为600N,请在图中画出一种滑轮组绳子的绕法。不计动滑轮重、绳重和一切摩擦力。
四、实验题
16.(25-26九年级上·江苏泰州·月考)如图所示,这是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。实验中测得的几组数据如表所示,请你分析:
实验序号
钩码重G/N
钩码提升高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
拉力方向
甲
1
0.2
1.0
0.2
向上
乙
1
0.2
1.1
0.2
向下
丙
1
0.2
0.7
0.4
向上
(1)分析甲、乙两次实验的数据,可以得出结论:使用定滑轮___________(选填“能”或“不能”)省力,___________(选填“能”或“不能”)省距离,___________(选填“能”或“不能”)改变力的方向;用图乙装置进行实验时,若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)分析丙实验的数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为___________。
17.(24-25八年级下·江西九江·月考)同学们共同研究滑轮的特点。
次数
物重G/N
测力计的示数F/N
1
1.00
0.65
2
1.50
0.90
3
2.00
1.15
(1)他们研究定滑轮特点时,做的实验如图甲所示,据此可证明:使用定滑轮不省力,但可以______,他们通过进一步分析还发现:使用定滑轮时,相当于一个_______杠杆;
(2)他们研究动滑轮特点时,用动滑轮匀速缓慢提升不同的重物,如图乙;
①使用动滑轮时,应沿________方向匀速提升重物,以达到最佳的省力效果;
②通过观察和比较测量结果,可得初步结论:
使用动滑轮可以_______,但不能改变力的方向,相当于一个_______杠杆;用动滑轮匀速提起同一重物时(忽略绳重及摩擦),弹簧测力计的示数应等于提升物体重力的________,但实验后发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是_____________________________。
五、计算题
18.(25-26八年级下·广东汕尾·阶段检测)如图所示,滑轮组悬挂在水平钢架上,某工人站在水平地面上,竖直向下以500N的拉力匀速拉动绳子自由端,内使重物体A匀速上升,不计绳重和摩擦,求:
(1)绳子自由端移动的速度。
(2)动滑轮的重力G动。
(3)如果绳子能承受的最大拉力为(不包含挂重物的绳子),则此滑轮组能够提升重物最大的重力是多少牛?
19.(24-25八年级下·上海·期末)如图所示,物体的重力为100牛,在拉力作用下在水平面上做匀速直线运动,物体的图像如下所示,已知弹簧测力计的示数为20牛。若不计滑轮重力及各种摩擦、阻力,求:
(1)物体运动的速度的大小;
(2)物体所受摩擦力与拉力的大小;
(3)拉力在10秒内所做的功。
六、综合题
20.(25-26八年级下·广东茂名·期中)简单机械在我国古代被广泛应用于生活和生产,如杠杆、滑轮、轮轴()。
(1)我国古代劳动人民提升重物或移动重物常用到滑轮组,如图甲、乙是用两个相同的滑轮,组成不同的滑轮组,分别将同一物体提升相同的高度,绳子自由端移动的距离分别为、,则__________,则绳子自由端拉力:__________(选填“”“”或“=”);
(2)如图丙所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境,其简化结构图如图丁所示,绞盘横杆长度与滚轴直径之比为,已知每块大理石的重力为,吊筐的重力为100 N,不计绳重和机械间的所有摩擦。
①绞车可以看作__________(选填“轮轴”或“滑轮”)。
②一位工匠的最大推力为400 N,在某次工作中,该工匠匀速推动绞车提升大理石板10 m;在绳子最大拉力足够的情况下该工匠最多一次能够借助绞车吊起__________块大理石。
(3)桔槔(杠杆)是中国古代一项伟大的发明。如图己是古人利用桔槔从井里汲水的示意图,在它的前端处用一根轻质细杆系一个水桶,在后端处绑一块配重的石块,为支点且。汲水时,先缓慢向下拉杆;装水后,缓慢向上提杆。桶重,桔槔的自重及摩擦不计。若汲水时,向下拉杆的力为,装满水后,水和桶总重为,向上提桶的力仍为,则__________;配重石块质量为__________。
2
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12.3 滑轮
【考点梳理】
· 考点一:定滑轮的特点
· 考点二:动滑轮的特点
· 考点三:动滑轮的计算
· 考点四:滑轮组的构成及其特点
· 考点五:竖直滑轮组有关问题
· 考点六:水平面滑轮组有关问题
· 考点七:滑轮相关的作图问题
· 考点八:滑轮(组)的探究实验问题
· 考点九: 滑轮(组)的计算问题
【知识梳理】
知识点一、滑轮
1.滑轮:
(1)滑轮定义:边缘有凹槽,能绕轴转动的小轮。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。
(2)滑轮分类:定滑轮和动滑轮。
知识点二:定滑轮工作特点:
(1)特点∶使用定滑轮不省力(F=G),也不省距离(s=h),但能改变施力的方向。
(2)实质∶定滑轮是一个等臂杠杆。如图所示,定滑轮的轴相当于支点 O,作用于绳端的拉力为动力F1,重物对绳子的拉力为阻力F2,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,即l1=l2=r,根据杠杆平衡条件可知, F1=F2,即F = G,所以使用定滑轮不省力。
知识点三:动滑轮工作特点:
(1)特点∶使用单个动滑轮最多可以省一半力(F=G),但费距离(s = 2h),且不能改变施力的方向。
(2)实质:动滑轮是一个动力臂等于阻力臂二倍的省力杠杆。如图所示,作用于绳端的拉力为动力F1,重物对绳子的拉力为阻力F2,动滑轮上升时绕着滑轮的边缘 O点转动,O点相当于动滑轮的支点,动力臂等于滑轮的直径d,阻力臂等于滑轮的半径r,即l1=2l2,根据杠杆平衡条件可知,F1=F2,即F=G,所以使用动滑轮可以省一半的力。
知识点四:竖直滑轮组和水平滑轮组的必背公式
物理量
竖直方向滑轮组
水平方向滑轮组
图形
绳子拉力F/N
F=不计f绳
F=nFA=nf地(不计f绳,此时η=100%)
F>nFA=nf地(计f绳,此时η<100%)
绳子自由端的距离s/m
s=nh
s绳=ns地
绳子自由端的速度v绳
v绳=nv物
v绳=nv物
知识点五:滑轮组绕线方式
组装滑轮组
口诀:“奇动偶定”。确定好了动滑轮和定滑轮的个数后,再确定绳子的起始点。
(1)当n为奇数时,绳子的起始点从动滑轮开始,经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。
(2)当n为偶数时,绳子的起始点从定滑轮开始,经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。
【题型归纳】
题型一:定滑轮的特点
【典例1】.(2026·江苏盐城·一模)如图所示是汉代画像石中的滑轮图,描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是()
A.利用它可以省力 B.利用它可以省功
C.利用它可以省距离 D.利用它可以改变施力的方向
【答案】D
【详解】A.定滑轮的实质是等臂杠杆,动力臂等于阻力臂,因此不省力,故A错误;
B.根据功的原理,使用任何机械都不省功,故B错误;
C.定滑轮不省力也不省距离,绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度,故C错误;
D.定滑轮的特点是不省力,但可以改变施力的方向(人向下拉绳子,水桶向上运动),故D正确。
故选D。
【变式1】.(2026八年级下·全国·专题练习)下图所示的壁雕展示了古人修桥的智慧与匠心。从图中可以看到,两名工匠正在使用滑轮将一块巨石抬起。下列对该滑轮说法正确的是( )
A.该滑轮是一个动滑轮 B.使用此滑轮可以省力
C.使用此滑轮可以改变力的方向 D.使用此滑轮可以省距离
【答案】C
【详解】A.该滑轮的轴固定不动,属于定滑轮(动滑轮的轴随物体运动),故A错误;
BD.定滑轮的特点是不省力,也不省距离,只能改变力的方向,故BD错误;
C.定滑轮的核心作用是改变力的方向,工匠通过滑轮可将向下的拉力转换为向上提升巨石的力,故C正确;
故选C。
【变式2】.(25-26九年级上·浙江杭州·月考)在实验中,某同学用滑轮把重为1牛的钩码以0.1米/秒的速度匀速提升1米,在不计摩擦的情况下,以下说法正确的是( )
A.该滑轮为动滑轮 B.绳子自由端下降的高度为0.5米
C.拉力F的大小为0.5牛 D.该同学做功的功率为0.1瓦
【答案】D
【详解】A.由图可知,滑轮的轴的位置是固定不动的,所以该滑轮为定滑轮,不是动滑轮,故A错误;
B.定滑轮不省距离,钩码提升1米,那么绳子自由端下降的高度也为1米,故B错误;
C.定滑轮不省力,不计摩擦时,拉力F等于钩码的重力G,即
故C错误;
D.拉力做的功
提升钩码的时间
则做功的功率
故D正确。
故选D。
题型二:动滑轮的特点
【典例2】.(24-25八年级下·天津·月考)如图所示,建筑工地上,工人用动滑轮来提升货物,目的是为了( )
A.改变拉力方向
B.减少拉力大小
C.减少物体的重力
D.减少拉力移动的距离
【答案】B
【详解】建筑工地上,工人用动滑轮来提升货物,目的是为了省力,即减小拉力大小。而改变拉力的方向是定滑轮的作用,减少物体的重力以及减少拉力移动的距离并不是使用动滑轮工作的作用。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式1】.(24-25八年级下·新疆阿克苏·期末)如图所示,三个理想滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为、、,那么这三个力的关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由题意可知,假设物体与地面的摩擦力为f;第一幅图中滑轮为定滑轮,不省力,则;
第二幅图中滑轮为动滑轮,省一半的力,则;
第三幅图中滑轮为动滑轮,但动力作用在动滑轮的轴上,费1倍的力,则;
所以,,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式2】.(2025九年级下·海南·学业考试)如图,甲、乙两人分别将质量相同的物体匀速提升相同的高度,不计滑轮重力和摩擦,下列说法正确的是( )
A.甲的拉力比乙大 B.甲、乙两人的拉力一样大
C.甲、乙使绳子移动的距离相等 D.甲使绳子移动的距离大于乙
【答案】A
【详解】AB.由图可知,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的重力,乙的拉力等于物体重力的,所以甲的拉力比乙大,故A正确,B错误;
CD.将同一物体匀速提升相同的高度,甲使绳子移动距离等于物体上升的高度,乙使绳子移动距离等于物体上升高度的两倍,所以甲使绳子移动的距离小于乙使绳子移动的距离,故CD错误。
故选A。
题型三:动滑轮的计算
【典例3】.(25-26八年级下·安徽池州·期中)如图,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2m。下列说法中正确的是( )
A.,并向上移动1m B.,并向上移动2m
C.,并向上移动1m D.,并向上移动4m
【答案】C
【详解】AB.甲图中,自由端绳子的拉力为,
绳子向上移动距离为
故AB错误;
CD.乙图中,自由端绳子的拉力为
绳子的自由端上升的距离为
故C正确,D错误。
故选C。
【变式1】.(25-26八年级下·广西崇左·月考)如图所示,在滑轮上施加F等于10N的拉力,拉动重为20N的物体向右做匀速直线运动,物体移动的速度为,不计绳与滑轮之间的摩擦,则物体受到的摩擦力f及滑轮移动的速度v( )
A.、 B.、
C.、 D.、
【答案】C
【详解】滑轮为动滑轮,可知两段绳子受力相等,总受力为,则物块受到的拉力为,因为物块匀速移动,所以物块受摩擦力也是,根据动滑轮特点可知物块每移动,动滑轮移动,所以,所以滑轮移动速度,故选C。
【变式3】.(25-26八年级下·广东东莞·期中)如图所示,用滑轮拉着一重为400N的物体向上匀速运动,重物上升了1m,该滑轮为________(选填“动”或“定”)滑轮,不计滑轮重、绳重及轮轴间的摩擦,则拉力F为________N,拉力移动的距离为________m。
【答案】 动 200 2
【详解】该滑轮轴随物体一起运动,因此是动滑轮;绳子的拉力
拉力移动的距离
题型四:滑轮组的构成及其特点
【典例4】.(25-26八年级下·广西桂林·期中)用如图所示的滑轮组提升100N的重物,绳子自由端的拉力F为60N,在10s时间内物体被提升2m。若不计绳重和滑轮与轴的摩擦,则下列说法中错误的是( )
A.使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向
B.动滑轮的重力为20N
C.绳子自由端移动4m
D.绳子自由端移动的速度是0.6m/s
【答案】D
【详解】A.由图可知,滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成,拉力方向向下,使用该滑轮组既可以省力又可以改变力的方向,故A正确;
B.由图可知,动滑轮上的绳子段数,不计绳重和滑轮与轴的摩擦,拉力,则动滑轮重力,故 B 正确;
CD.绳子自由端移动的距离,绳子自由端的速度,故C正确、D错误。
本题选择说法错误的,故选D 。
【变式1】.(24-25八年级下·四川成都·期末)科技小组制作的塔吊模型如图所示,关于滑轮,下列说法正确的是( )
A.滑轮1是定滑轮,使用定滑轮可以省力
B.滑轮2是动滑轮,使用动滑轮能改变动力方向
C.滑轮1、2构成滑轮组既可以省力也可以省距离
D.滑轮1、2构成滑轮组既省力又能改变动力的方向
【答案】D
【详解】A.滑轮1固定不动,不随物体运动而运动,故是定滑轮,使用定滑轮可以改变力的方向,不能省力,故A错误;
B.滑轮2是动滑轮,使用动滑轮不能改变动力方向,但是可以省力,故B错误;
C.滑轮1、2构成滑轮组,但滑动组不省功,可以省力但是费距离,也可能费力,但是省距离,故C错误;
D.滑轮1定滑轮、2动滑轮构成滑轮组,既有动滑轮的特点省力,又有定滑轮的特点改变动力的方向,故D正确。
故选D。
【变式2】.(24-25八年级下·吉林·课后作业)创新小组的成员们学习了滑轮之后,他们利用所学知识设计了下图所示的装置提升重物,并提出了自己的一些看法,其中正确的是( )
A.小明:该装置不仅能省力,还能省距离
B.小亮:该装置既能改变力的方向,还可以省功
C.小红:该装置中的滑轮均为定滑轮
D.小丽:若物体上升距离为,则绳端移动的距离为
【答案】D
【详解】ABC.图中上面的是定滑轮,下面的是动滑轮,定滑轮可以改变力的方向,不能省力;动滑轮可以省力,不能改变力的方向,因此使用该装置既能省力,又能改变力的方向。使用任何机械省力一定费距离,费力一定省距离,不存在既省力又省距离的机械,所以由可知,使用任何机械都不省功,故ABC错误;
D.图中上面的是定滑轮,下面的是动滑轮,动滑轮省力费距离,动滑轮上绳子的股数是2。若物体上升距离为 s,据可得绳端移动的距离会是物体移动距离的两倍,即 2s,故D正确。
故选D。
题型五:竖直滑轮组有关问题
【典例5】.(24-25八年级下·四川成都·月考)如图所示,晓理通过滑轮组向高处提升重150N的物体,动滑轮重10N,定滑轮重15N,不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。8s内物体匀速上升了4m,则该8s内( )
A.绳子移动的距离为8m
B.动滑轮上升的速度为1.5m/s
C.晓理做功的功率为80W
D.晓理对绳的拉力为50N
【答案】C
【详解】A.由图可知,,绳子移动的距离为
故A不符合题意;
B.动滑轮上升的速度为
故B不符合题意;
CD.不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,晓理对绳的拉力为
晓理做功的功率为
故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
【变式1】.(24-25八年级下·四川达州·期末)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650N;现用水平向左的力F拉动物体A使其带动物体B以的速度匀速上升。若不计绳重及滑轮的摩擦,g取,则下列说法中正确的是( )
A.F做功的功率为18W
B.F的大小为300N
C.物体A与桌面间的滑动摩擦力大小为325N
D.B的重力为550N
【答案】A
【详解】由图可知,两条绳子向下拉弹簧测力计,弹簧测力计的示数,即
则滑轮组绳子末端受到的拉力;由图可知,,若不计绳重及滑轮的摩擦,滑轮组绳子末端受到的拉力
即,解得B的重力;由于力的作用是相互的,物体A受到的水平拉力
因为物体A匀速直线运动,所以A物体所受摩擦力
由于物体A向左做匀速直线运动,滑轮组结构没变,绳子对物体的拉力不变且物体对水平面压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,所以水平向左的拉力F为
物体A向左移的速度
拉力做功功率
故A正确,BCD错误。
故选A。
【变式3】.(24-25八年级下·江西景德镇·期末)科技馆里小明和爸爸正在体验升降座椅装置,其简图如图所示,爸爸手握绳子,小明坐在升降座椅上,爸爸对绳子施加拉力,小明被匀速拉升。已知爸爸的质量60kg,小明的质量40kg,座椅和动滑轮总重20N,不计绳重和摩擦,则( )
A.爸爸对绳子施加拉力为105N
B.爸爸将绳子自由端下拉1m,小明上升3m
C.爸爸利用此装置最多可以拉起重1780N的物体
D.若小明和爸爸的位置互换,匀速拉动绳子时拉力不变
【答案】C
【详解】A.由图知,承担物重的绳子段数。小明和座椅、动滑轮的总重力
不计绳重和摩擦,爸爸对绳子的拉力
但爸爸质量60kg,其重力
爸爸能提供这个拉力,但拉力大小不是105N,故A不符合题意;
B.绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系为,爸爸将绳子自由端下拉1m,则小明上升高度,不是3m,故B不符合题意;
C.爸爸能提供的最大拉力等于自身重力,由,可得最大能拉的总重力
则能拉起的最大物重
故C符合题意;
D.若位置互换,爸爸和座椅及动滑轮的总重
则小明对绳子拉力
小明重力,小明重力400N大于拉力206.7N,则小明可以匀速拉动绳子。由,小明和爸爸的位置互换前后,由于变化,不变,则小明对绳子拉力改变,故D不符合题意。
故选C。
题型六:水平面滑轮组有关问题
【典例6】.(25-26八年级下·安徽六安·期中)利用如图所示的滑轮组,使重100N的物体A沿水平地面匀速向左移动了1m,物体A与地面间摩擦力为25N,不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦,则下列说法正确( )
A.拉力F为25N
B.滑轮组挂钩拉物体A的力为25N
C.该滑轮组既能省力又可以省距离
D.绳子自由端移动的距离为3m
【答案】B
【详解】A.不计绳重、滑轮重、轴间摩擦,水平滑轮组拉力,故A错误;
B.物体A匀速向左运动,受力平衡,滑轮组挂钩拉物体A的力与摩擦力大小相等,摩擦力为,因此拉力大小为,故B正确;
C.根据功的原理,任何机械都不能省功,省力的机械必然费距离,不可能既省力又省距离,故C错误;
D.绳子自由端移动距离,故D错误。
故选 B。
【变式1】.(25-26八年级下·安徽淮南·阶段检测)如图是铁路输电线的牵引装置原理图,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧,以此保障列车集电与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为6000N的坠砣,输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠砣竖直下降了10cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是( )
A.A滑轮可以省力
B.B滑轮可以改变力的方向
C.输电线P点向右移动了5cm
D.输电线对B滑轮的拉力为12000N
【答案】D
【详解】A.A滑轮是定滑轮,定滑轮不省力,只能改变力的方向,故A错误;
B.B滑轮是动滑轮,动滑轮的作用是省力,不能改变力的方向,故B错误;
C.坠砣下降10cm,A滑轮左侧钢绳缩短10cm,这部分长度由B滑轮两侧的钢绳分担,因此P点移动距离为,方向向左,故C错误;
D.因为不计滑轮和钢绳自重、摩擦,而B滑轮为动滑轮,会承担2段钢绳拉力,每段拉力等于坠砣重力6000N,所以输电线对B滑轮的拉力为
故D正确。
故选D。
【变式2】.(24-25八年级下·山东淄博·期末)如图是铁路输电线的牵引装置原理图,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧,以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为的坠砣,输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠砣竖直下降了,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是( )
A.B滑轮是定滑轮
B.A滑轮是动滑轮
C.输电线P点向右移动了
D.输电线对B滑轮的拉力为
【答案】D
【详解】AB.由图可知,滑轮组中,B滑轮随输电线一起移动,为动滑轮,且动滑轮上的绳子段数n=2;A滑轮的轴位置不变,为定滑轮,故AB错误;
C.坠砣竖直下降时,钢绳拉着动滑轮B向左移动,带动输电线向左移动,根据可得,输电线P端向左移动的距离
故C错误;
D.不计滑轮和钢绳自重、摩擦,钢绳的拉力等于坠砣的重力,即
根据可得,输电线对B滑轮的拉力
故D正确。
故选D。
题型七:滑轮相关的作图问题
【典例7】.(2026八年级下·全国·专题练习)用轻质滑轮组将重为的物体提起来(不计绳重与摩擦),请按要求画出不同绕线方法。要求:,。
【答案】
【详解】用轻质滑轮组将重为的物体提起来(不计绳重与摩擦)。左边滑轮组中,有两个动滑轮和一个定滑轮,要求,即绳子承重股数为4股,所以绳子始端固定在定滑轮的下挂钩上,然后依次绕过下面的动滑轮、上面的定滑轮、下面的动滑轮,如下图左图所示;右边滑轮组中,有两个动滑轮和一个定滑轮,要求,即绳子承重股数为3股,所以绳子始端固定在动滑轮的挂钩上,然后依次是上面的定滑轮和下面的动滑轮。如下图右图所示:
【变式1】.(24-25八年级下·四川资阳·期末)如图,小明站在地面上,他想用尽可能小的力提升水桶。请你帮他在图中画出滑轮组绳子的绕法。
【详解】由题意知,站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。所以绳子自由端的拉力方向应向下,绳子应从动滑轮绕起。如图所示:
【变式2】.(25-26八年级下·全国·课后作业)如图,人在楼上用滑轮组提升重物,画出滑轮组的绕绳方式。
【答案】
题型八:滑轮(组)的探究实验问题
【典例8】.(25-26八年级下·全国·课后作业)在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验中,小明用同一个滑轮做了4次实验,前2次分别按图甲、乙所示装置进行,后2次按图丙所示装置进行,并将测得的数据记录在表格中。(不计绳重及摩擦)
实验序号
钩码重G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
1
1
20
1
20
2
2
20
2
20
3
1
20
0.7
40
4
2
20
1.2
40
(1)分析前2次的实验数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮不能省___________,但可以改变___________。
(2)进行图丙所示的实验时,应沿___________方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次实验数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为___________。
(3)用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动,拉力的大小将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1) 力 力的方向
(2) 竖直 用动滑轮提升钩码时,要克服动滑轮本身所受的重力
(3)变大
【详解】(1)分析前2次实验数据,钩码重力增大,拉力也增大,且拉力总等于钩码重力,第1次时拉力方向向上,第2次时拉力方向向下,所以可以得出:使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向。
(2)进行图丙(动滑轮装置)所示的实验时,应沿竖直方向匀速拉动绳子自由端,这样才能保证拉力等于钩码重力与动滑轮重力之和的一半(题中已说明不计绳重及摩擦)。
分析第3、4次实验数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为用动滑轮提升钩码时,要克服动滑轮本身所受的重力。
(3)利用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右偏转一定角度匀速拉动,此时拉力的力臂变小,根据杠杆平衡原理,拉力的大小将变大。
【变式1】.(25-26八年级下·全国·单元测试)同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点:
(1)他们研究定滑轮特点时,做的实验如图甲所示。据此可证明:使用定滑轮可以______________________,但不可以___________。
(2)他们研究动滑轮特点时,用动滑轮匀速竖直提升重物,如图乙所示。据此可知,使用动滑轮可以____________,但不可以_________________。
(3)组装滑轮组时,他们想:利用滑轮组提升重物能否省功呢?为此,他们进行了图丙所示的实验,物体的重力为2N,测力计的示数为____________。由图丙可知,利用滑轮组提升重物可以________________(选填“省力”或“省距离”),_________________(选填“能”或“不能”)省功。
【答案】(1) 改变力的方向 省力
(2) 省力 改变力的方向
(3) 0.8N 省力 不能
【详解】(1)[1][2]由图甲知,物体重力为,弹簧测力计的拉力的大小为,向下用力可将物体向上提起,所用力的大小与物体的重力相等,所以定滑轮可以改变力的方向,但不可以省力。
(2)[1][2]由图乙知,弹簧测力计的拉力为,物体重力为,向上拉弹簧测力计时,可将物体向上提起,所用力的大小比物体的重力小,所以动滑轮可以省力,但不可以改变力的方向。
(3)[1][2][3]由图丙知,测力计的分度值为,示数为;物体的重力为,向上用力提升物体时,所用力的大小比物体的重力小,可以省力;根据功的原理,使用任何机械都不省功,所以滑轮组不能省功。
【变式2】.(24-25八年级下·山东济宁·月考)如图所示是小海同学研究定滑轮和动滑轮特点的实验装置。
实验序号
钩码重
钩码上升高度
测力计示数
测力计移动距离
甲
乙
丙
(1)在探究定滑轮工作的特点时,如图乙所示,下列操作方法正确的是_________。
A.随意拉动钩码 B.拉着钩码保持静止 C.匀速向上拉动钩码
(2)他按图示提起钩码时,测得的数据如上表所示。
比较弹簧测力计示数的大小,可知使用动滑轮的好处是__________;
比较弹簧测力计拉力的方向,可知使用定滑轮的好处是__________;
把钩码升高相同的高度,比较弹簧测力计移动的距离,可知使用动滑轮_________。
(3)在探究定滑轮工作特点时,按照图乙所示操作,觉得不方便读数,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,弹簧测力计示数会________(选填“变大”“变小”或“不变”),理由是________________。
【答案】(1)C
(2) 省力 可以改变力的方向 费距离
(3) 变小 忽略了弹簧测力计的重力大小
【详解】(1)研究该问题时,应该让物体保持静止状态或匀速运动状态,故弹簧测力计的操作方法可以是拉着重物保持静止或匀速向下拉动重物,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(2)[1]在丙中,拉力
故使用定滑轮时省力。
[2]在乙中,拉力基本不变,但是向下用力,故使用定滑轮可以改变用力的方向。
[3]乙中测力计移动的距离为0.2m,丙中测力计移动的距离为0.4m,故使用动滑轮费距离。
(3)[1][2]弹簧测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计示数会变小,原因是忽略了弹簧测力计的重力大小。
题型九: 滑轮(组)的计算问题
【典例9】.(24-25八年级下·安徽马鞍山·期末)如图所示,站在水平地面上的人用滑轮组拉着物体匀速上升,物体重力为400N,每个滑轮重力是50N(不计所有摩擦力和绳自重),求:
(1)在图中画出滑轮组最省力时绳子的绕法;
(2)人在绳子自由端的拉力是多少?
(3)若绳子自由端通过的距离是1.2m,则物体上升的高度是多少?
(4)若人的体重是500N,该装置最多可以提升多重的物体?
【答案】(1)
(2)150N
(3)0.4m
(4)1450N
【详解】(1)当绳子与动滑轮连接的绳子的股数越多,滑轮组越省力,图中人站在地面,应向下拉绳子,所以,应从动滑轮的挂钩开始绕起,直到每个滑轮均绕过一遍,绳子与动滑轮连接的绳子的股数最多,此时滑轮组最省力,注意绳子不重叠、不交叉,如图所示:
(2)由图得绳子承重段数为;不计所有摩擦力和绳自重,人在绳子自由端的拉力
(3)当绳子自由端移动的距离是,物体则匀速上升的距离
(4)人的体重是500N,他站在地面向下拉绳子的力最大为
根据滑轮组的省力公式可得,物体的最大重力为
【变式1】.(24-25八年级下·江西九江·期中)如图所示,工人利用滑轮组用最小为150N的力将重400N的物体拉起,绳子自由端匀速移动了9m,不计摩擦及绳重。
(1)在图中画出最省力的绳子绕法;
(2)物体上升的高度是多少?
(3)若绳子所能承受的最大拉力为500N,用此滑轮组能提升的最大物重是多少?
【答案】(1)
(2)3m
(3)1450N
【详解】(1)为了最省力,应使承担动滑轮和物体重力的绳子股数n最大,图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,最省力的绕法是绳子始于动滑轮挂钩,此时向下的拉力对应的绳子股数n=3,故作图如下:
(2)由最省力的绕法可知,承担物重的绳子股数n为3,绳子自由端匀速移动了9m,则物体上升的高度为
(3)不计摩擦及绳重。设动滑轮的重力为G动,提升的最大物重为G最大,则
根据初始条件计算动滑轮的重力
当绳子承受的最大拉力时,滑轮组能提升的最大物重
【变式2】.(2025·四川南充·三模)工人始终双脚站在地上,用滑轮组从水池底匀速提起一根实心的石柱(不吸水),如图甲所示,动滑轮的质量为20kg。石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中,其下底面受到水的压强与时间的关系如图乙所示。石柱从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中,人对地面的压强与时间的关系如图丙所示。已知人的质量为60kg,人双脚站立时,与地面接触的总面积为,石柱的底面积为,不计绳重、滑轮组内的摩擦和水的阻力,石柱底部与池底不密合,忽略水面高度变化。求:
(1)池水深度;
(2)石柱全部露出水面后人对绳的拉力;
(3)石柱的密度。
【答案】(1)6m
(2)540N
(3)
【详解】(1)石柱下底面在池底时受到的压强最大,由图乙可知,石柱下底面受到水的最大压强,故池水深度
(2)由图甲可知,滑轮组中承担物重的绳子段数n=2,人的重力
由图丙可知,石柱全部露出水面后,人对地面的压强,人双脚与地面接触总面积S=300cm2=0.03m2
根据,可得人对地面的压力
地面对人的支持力与人对地面的压力是一对相互作用力,则地面对人的支持力也为60N,此时人静止,所以石柱全部露出水面后人对绳的拉力
(3)动滑轮重力
则石柱的重力
石柱的质量
由图乙可知,石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中,用时 30s ,石柱匀速上升,速度
则石块的高度
石柱的体积
则石柱的密度
【高分突破】
一、单选题
1.(25-26八年级下·江西九江·阶段检测)工人使用如图所示的装置提升重物,不计滑轮与绳重、绳与滑轮间的摩擦,下列关于滑轮与力的大小关系说法正确的是( )
A.图甲中的滑轮相当于一个等臂杠杆 B.图乙中滑轮的特点是可以省距离
C.图甲中的滑轮比图乙中的滑轮省力 D.图乙中的滑轮相当于一个费力杠杆
【答案】A
【详解】A.图甲中的滑轮是定滑轮,相当于一个等臂杠杆,不省力也不费力,故A正确;
BD.图乙中滑轮是动滑轮,动滑轮的特点是可以省力,是一个省力杠杆,但要费距离,故BD错误;
C.图甲中的滑轮是定滑轮,相当于一个等臂杠杆,不省力也不费力;图乙中滑轮是动滑轮,动滑轮的特点是可以省力,是一个省力杠杆,所以图甲中的滑轮比图乙中的滑轮费力,故C错误。
故选A。
2.(25-26八年级下·安徽亳州·月考)如下列图片所示,不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,用三种不同的方式分别拉同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为、、。它们的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,用三种不同的方式分别拉同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动,设物块与地面的摩擦力为,甲图滑轮为定滑轮,处于绳端,所以;乙图为动滑轮,处于绳端,则;丙图为动滑轮,滑轮、物体匀速运动,滑轮受到向左的力为,等于向右的拉力,即。综上可知,,故A正确,BCD错误。
故选A。
3.(24-25八年级下·天津·月考)如图所示,用力将重为 120N 的物体匀速提升 0.2m(不计滑轮重、绳重和摩擦)用时为10s,则下列说法正确的是( )
A.拉力大小为50N
B.自由端移动速度为0.02m/s
C.拉力做的功为12J
D.拉力的功率为2.4W
【答案】D
【详解】由图可知滑轮组绳子的有效股数
A.不计滑轮重的情况下,,
故A错误;
B.物体匀速上升0.2m,用时10s,则绳子上升
故B错误;
C.拉力做功
故C错误;
D.拉力的功率
故D正确。
故选D。
4.(25-26八年级上·山东滨州·期末)如图是电气化铁路上的接触网补偿装置,它由两个轻质滑轮、钢绳、坠砣组成,可以自动调整输电线的松弛度,保障列车电极与输电线的良好接触(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是( )
A.该装置中的两个滑轮都是定滑轮
B.该装置中的两个滑轮都是动滑轮
C.输电线A端所受的拉力大小大于坠砣的重力大小
D.输电线A端所受的拉力大小等于钢绳的拉力大小
【答案】C
【详解】AB.左侧滑轮位置固定不动,是定滑轮。右侧滑轮可随输电线一起移动,是动滑轮,故AB错误;
CD.不计绳重和摩擦,使用定滑轮时,不省力也不费力,钢绳的拉力等于坠砣的重力。使用动滑轮时能省力,输电线A端所受的拉力等于钢绳拉力的2倍,即输电线A端所受的拉力大小大于坠砣的重力大小,故C正确,D错误。
故选C。
5.(2025·河南平顶山·二模)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知物体A重30N,物体B重5N,此时物体A受到的摩擦力为f。若对物体A施加一个水平向左的拉力F,使物体A刚好匀速向左运动(不计绳重、滑轮重及绳和滑轮间摩擦)。下列说法正确的是
A.A对桌面的压力和桌面对A的支持力是一对平衡力
B.物体A匀速向左运动时,向左的拉力F为10N
C.物体A受到的摩擦力为10N
D.无论物体A向左或向右运动,A受到的摩擦力大小和方向都不变
【答案】C
【详解】A.A对桌面的压力和桌面对A的支持力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故A错误;
BC.由图得,滑轮组。将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,此时绳子末端的拉力
物体A受到的摩擦力为
物体A匀速向左运动时,向左的拉力F为
故B错误,C正确;
D.无论物体A向左或向右运动,A对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则A受到的摩擦力大小不变,而摩擦力大小与相对运动方向相反,物体A向左、向右运动时,A相对水平面的运动方向不同,摩擦力方向不同,故D错误。
故选C。
6.(25-26九年级上·江苏常州·期中)如图所示,下列关于定滑轮、动滑轮的说法中错误的是( )
A.使用定滑轮不能省力,但可以改变施力的方向
B.使用动滑轮最多能省一半力,还能改变施力的方向
C.定滑轮实质上是一个等臂杠杆
D.动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
【答案】B
【详解】AC.定滑轮本质是等臂杠杆,使用定滑轮虽然不省力,但可以改变力的方向,故AC正确,不符合题意;
BD.动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,使用动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,故B错误,符合题意;D正确,不符合题意。
故选B。
7.(24-25八年级下·山东济南·月考)如图,用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,在此过程中( )
A.绳子自由端移动的距离为6m
B.动滑轮重100N
C.拉力做功的功率为100W
D.拉力做的功为600J
【答案】B
【详解】A.由图可知,滑轮组中承担重物的绳子是2段,故绳子自由端移动的距离为
故A错误;
B.根据可知,动滑轮的重
故B正确;
C.由可知,拉力做的功为
由可知,拉力做功的功率为
故C错误;
D.由C选项解析可知,拉力做功为1200J,故D错误。
故选B。
8.(24-25八年级下·河北沧州·月考)如图甲所示,用水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A在水平地面上运动,拉力的F-t图象和物体A运动的v-t图象分别如图乙、丙所示。当物体A匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,下列说法正确的是( )
A.滑轮匀速移动时的速度为0.4m/s
B.3-6s时,弹簧测力计的示数为7.5N
C.3-6s时,物体B受到物体A的摩擦力为3N,方向水平向左
D.6-9s时,物体A受到地面的摩擦力为3N,方向水平向左
【答案】D
【详解】A.由图丙可知,物体A在做匀速直线运动,物体A匀速运动的速度为,由甲图可知,物体A在动滑轮的绳子自由端,故滑轮匀速运动的速度,故A错误;
BC.由图丙可知,物体A在做匀速直线运动,物体B处于静止状态,所受拉力和摩擦力是一对平衡力,弹簧测力计的示数为2N,故物体B所受摩擦力为2N,方向水平向右;由于物体间力的作用是相互的,故物体B对物体A的摩擦力水平向左,大小为2N;物体A在做匀速直线运动,拉力等于摩擦力,由图乙可知,此时拉力大小为10N,物体A在动滑轮的绳子自由端,故绳子自由端作用在物体A上的拉力
由于物体A做匀速直线运动,故物体A所受力为平衡力,水平向右的绳子对物体A的拉力与水平向左的物体B对物体A的摩擦力和地面对物体A水平向左的摩擦力合力为零,故物体A所受地面的摩擦力
由于运动过程中,物体B仍静止,拉力等于摩擦力,由于压力和接触面粗糙程度不变,摩擦力不变,拉力不变,仍为2N;物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,故摩擦力不变,仍为3N,故BC错误;D正确。
故选D。
二、填空题
9.(25-26八年级下·安徽六安·期中)如图所示,物体 A、B重分别为 30N、20N,不计滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦。此时物体A向右匀速直线滑动,若对物体A施加一向左的力F使A向左匀速直线滑动,拉力F为______N。
【答案】20
【详解】图中悬挂B的是动滑轮,不计滑轮重和摩擦,动滑轮省一半力,因此绳子对A的拉力
A向右匀速滑动,受力平衡,A受到的滑动摩擦力大小等于绳子拉力,即 ;滑动摩擦力大小只和压力、接触面粗糙程度有关,因此A运动方向改变后,摩擦力大小不变。当A向左匀速滑动时,A受到向左的拉力F,向右的绳子拉力T、向右的滑动摩擦力f,因此
10.(25-26八年级下·湖南永州·期中)如图所示的装置中,物块甲重10N,甲的底面积为10cm2,物块乙重6N,甲、乙两物块保持静止状态,不计弹簧测力计自重,滑轮与细绳之间无摩擦,则弹簧测力计示数为______N,甲对地面的压强为______。
【答案】 6
【详解】对乙进行分析,乙受到了重力和拉力,乙处于静止状态,即平衡状态,拉力等于重力,故此时弹簧测力计的示数为6N;
对甲进行受力分析,甲受到了向上的拉力6N,而自身的重力为10N,故地面对其的支持力为4N,根据力的作用是相互的,物体对地面的压力也为4N,所以甲对地面产生的压强为
11.(25-26八年级下·安徽淮南·期中)如图所示,用水平向左的拉力F拉着物体在地面上做匀速直线运动,_________(选填“A”或“B”)为动滑轮;当物体向左移动1m时,则绳子自由端移动_________m。
【答案】 B 3
【详解】定滑轮的轴固定不动,动滑轮的轴会随物体一起运动。图中A的轴固定在左侧墙面上,是定滑轮;B的轴和物体相连,随物体一起运动,因此B是动滑轮。由图可知,连接动滑轮的绳子段数,绳子自由端移动距离
12.(25-26八年级下·广东茂名·期中)如图所示,加在绳子末端的力与滑轮所提重物的重力之间的关系是(不计滑轮与绳子的重,不计摩擦)。①___________(选填“>”“=”或“<”);②___________;③___________。
【答案】 =
【详解】不计滑轮与绳子的重、不计摩擦。图①中使用的是定滑轮,定滑轮不省力,则拉力。
图②中使用的是滑轮组,承担物重的绳子股数,则拉力。
图③中使用的是滑轮组,承担物重的绳子股数,则拉力。
13.(25-26八年级下·江西新余·期中)中国高铁运营里程稳居世界第一,高速铁路的输电线无论冬、夏都绷得直直的。采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。如图所示为输电线的牵引装置工作原理图,图中A滑轮相当于______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。钢绳通过滑轮组悬挂总重的坠砣,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,输电线P端受到的拉力大小为______N。
【答案】 等臂
【详解】滑轮A为定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,只改变力的方向。
由图知,滑轮组承担P端拉力的绳子股数,图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,输电线P端受到的拉力为
三、作图题
14.(2025·甘肃酒泉·三模)请在图中画出人提起重物时,所用拉力最小的绳子绕线方式。
【答案】
【详解】从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子,最后有三段绳子承担物重,这就是最省力的绕法,如图所示:
15.(2026八年级下·全国·专题练习)用滑轮组提升重1000N的物体,绳子能够承受的最大拉力为600N,请在图中画出一种滑轮组绳子的绕法。不计动滑轮重、绳重和一切摩擦力。
【答案】
【详解】只有一个动滑轮,绕滑轮组时,可能绕2段绳,也可能绕3段绳。按照“奇动偶定”的规律,时,绳子固定端应拴在定滑轮的挂钩上,再依次绕过动滑轮、定滑轮,最后拉力方向向下,如第一个图所示。此时绳子的拉力(不计动滑轮重、绳重和一切摩擦力)绳子不会断,此方法可行。
当时,绳子固定端应拴在动滑轮的挂钩上,依次绕过定滑轮、动滑轮,最后拉力方向向上,如第二个图所示。如果把绳子自由端再绕过最上面的一个定滑轮,把拉力的方向变为向下,如第三个图所示。此时绳子拉力,绳子不会断,此方法可行。
所以共有3种绕绳方法,如图所示:
四、实验题
16.(25-26九年级上·江苏泰州·月考)如图所示,这是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。实验中测得的几组数据如表所示,请你分析:
实验序号
钩码重G/N
钩码提升高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
拉力方向
甲
1
0.2
1.0
0.2
向上
乙
1
0.2
1.1
0.2
向下
丙
1
0.2
0.7
0.4
向上
(1)分析甲、乙两次实验的数据,可以得出结论:使用定滑轮___________(选填“能”或“不能”)省力,___________(选填“能”或“不能”)省距离,___________(选填“能”或“不能”)改变力的方向;用图乙装置进行实验时,若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)分析丙实验的数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为___________。
【答案】(1) 不能 不能 能 不变
(2)见解析
【详解】(1)[1]由图甲可知钩码的重力是1N,由图乙可知,用定滑轮提起重为1N的钩码,所用的拉力1.1N,由此可知使用定滑轮不能省力。
[2]由图乙可知,钩码升高的高度0.2m,通过定滑轮提升钩码弹簧测力计移动的距离也是0.2m可见使用定滑轮不能省距离。
[3]甲实验中,提升钩码所用的力方向向上。由乙实验可知,通过定滑轮提升钩码所用的拉力方向向下,使用定滑轮能改变力的方向。
[4]用定滑轮来提升物体时,如果绳子的自由端沿水平向右的方向拉动,拉力的大小将不变。因为无论绳子朝哪个方向拉,定滑轮都可以看成是一个等臂杠杆。
(2)实际在实验时,动滑轮自身的重力、动滑轮与绳子之间存在摩擦阻力等,都会影响实验的结果,所以拉力大小并不等于钩码重力的一半。
17.(24-25八年级下·江西九江·月考)同学们共同研究滑轮的特点。
次数
物重G/N
测力计的示数F/N
1
1.00
0.65
2
1.50
0.90
3
2.00
1.15
(1)他们研究定滑轮特点时,做的实验如图甲所示,据此可证明:使用定滑轮不省力,但可以______,他们通过进一步分析还发现:使用定滑轮时,相当于一个_______杠杆;
(2)他们研究动滑轮特点时,用动滑轮匀速缓慢提升不同的重物,如图乙;
①使用动滑轮时,应沿________方向匀速提升重物,以达到最佳的省力效果;
②通过观察和比较测量结果,可得初步结论:
使用动滑轮可以_______,但不能改变力的方向,相当于一个_______杠杆;用动滑轮匀速提起同一重物时(忽略绳重及摩擦),弹簧测力计的示数应等于提升物体重力的________,但实验后发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是_____________________________。
【答案】(1) 改变力的方向 等臂
(2) 竖直 省力 一半 省力 动滑轮有自重
【详解】(1)[1]使用定滑轮不省力,也不省距离,但可以改变拉力的方向。
[2]定滑轮可以看成支点O在轴心处的杠杆,延长拉力的作用线,作O到力的作用线的垂线,可以发现力臂始终等于滑轮的半径,且动力臂等于阻力臂,故定滑轮可以看成一个等臂杠杆。
(2)[1]使用动滑轮时,应沿竖直方向匀速提升重物,此时动力臂长度最大,根据杠杆的平衡条件,可知此时最省力。
[2][3][4]如乙图所示,动滑轮可以看成支点O在滑轮左侧与绳子相切处,此时动力臂的长度为阻力臂长度的两倍,故,则使用动滑轮可以省力,但不能改变拉力的方向,且费距离,相当于一个省力杠杆。
[5]由于动滑轮自身也受重力的作用,而且绳子与滑轮之间也有摩擦,所以导致测力计示数F大于物重G的一半。
五、计算题
18.(25-26八年级下·广东汕尾·阶段检测)如图所示,滑轮组悬挂在水平钢架上,某工人站在水平地面上,竖直向下以500N的拉力匀速拉动绳子自由端,内使重物体A匀速上升,不计绳重和摩擦,求:
(1)绳子自由端移动的速度。
(2)动滑轮的重力G动。
(3)如果绳子能承受的最大拉力为(不包含挂重物的绳子),则此滑轮组能够提升重物最大的重力是多少牛?
【答案】(1)1.2m/s
(2)280N
(3)1020N
【详解】(1)物体上升的速度
由图知,承担物重绳子的股数是n=2,绳子自由端移动的速度
(2)不计绳重和摩擦,由可知,动滑轮的重力
(3)绳子能承受的最大拉力Fmax=650N,但工人站在地面上,他能施加的最大拉力不能超过自身重力,而题目未给出工人重力,因此按绳子能承受的最大拉力计算: 根据公式,变形得
即滑轮组能够提升重物最大的重力是
19.(24-25八年级下·上海·期末)如图所示,物体的重力为100牛,在拉力作用下在水平面上做匀速直线运动,物体的图像如下所示,已知弹簧测力计的示数为20牛。若不计滑轮重力及各种摩擦、阻力,求:
(1)物体运动的速度的大小;
(2)物体所受摩擦力与拉力的大小;
(3)拉力在10秒内所做的功。
【答案】(1) (2), (3)
【详解】(1)由图像可知,当时,物体A运动的距离,则物体运动的速度
(2)物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,其在水平方向上受到绳子的拉力和地面的摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,图中使用的是动滑轮,不计滑轮重力及各种摩擦、阻力,绳子对物体的拉力与弹簧测力计的示数大小相等,则物体所受的摩擦力
图中滑轮为动滑轮,承担物体A所受摩擦力的绳子的段数n=2,拉力F为
(3)10秒内物体A运动的距离为
拉力F移动的距离为
拉力F在10秒内所做的功为
六、综合题
20.(25-26八年级下·广东茂名·期中)简单机械在我国古代被广泛应用于生活和生产,如杠杆、滑轮、轮轴()。
(1)我国古代劳动人民提升重物或移动重物常用到滑轮组,如图甲、乙是用两个相同的滑轮,组成不同的滑轮组,分别将同一物体提升相同的高度,绳子自由端移动的距离分别为、,则__________,则绳子自由端拉力:__________(选填“”“”或“=”);
(2)如图丙所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境,其简化结构图如图丁所示,绞盘横杆长度与滚轴直径之比为,已知每块大理石的重力为,吊筐的重力为100 N,不计绳重和机械间的所有摩擦。
①绞车可以看作__________(选填“轮轴”或“滑轮”)。
②一位工匠的最大推力为400 N,在某次工作中,该工匠匀速推动绞车提升大理石板10 m;在绳子最大拉力足够的情况下该工匠最多一次能够借助绞车吊起__________块大理石。
(3)桔槔(杠杆)是中国古代一项伟大的发明。如图己是古人利用桔槔从井里汲水的示意图,在它的前端处用一根轻质细杆系一个水桶,在后端处绑一块配重的石块,为支点且。汲水时,先缓慢向下拉杆;装水后,缓慢向上提杆。桶重,桔槔的自重及摩擦不计。若汲水时,向下拉杆的力为,装满水后,水和桶总重为,向上提桶的力仍为,则__________;配重石块质量为__________。
【答案】(1) 2∶3 >
(2) 轮轴 5
(3) 90 33
【详解】(1)甲滑轮组动滑轮上承重绳子段数,乙滑轮组,根据绳子自由端移动距离公式,得,,因此
滑轮组中拉力大小为,物体重力、动滑轮重力都相同,,则。
(2)① 绞车由横杆和滚轴组成,可绕共同轴线转动,属于轮轴。
② 轮轴可利用杠杆平衡条件分析。根据杠杆平衡原理:
绞盘横杆长度与滚轴直径之比为,则
解得。总重力为吊筐和石头的重力之和,即
则
解得,故最多一次能够借助绞车吊起5块大理石。
(3)根据杠杆平衡条件,向下拉空桶时,配重使杠杆B端下沉,人向下拉A端,此时
代入数据有①
向上提装满水的桶时,A端总重使杠杆下沉,人向上提A端,此时
代入数据有②
联立①②,解得,,则配重质量
2
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