第02讲 滑轮（暑假预习讲义）新九年级物理新教材苏科版

第02讲 滑轮 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 定滑轮、动滑轮 滑轮组 1.能说出定滑轮、动滑轮的构造与工作特点，理解二者的杠杆实质。 2.能正确组装滑轮组，准确判断承担物重的绳子段数。 3.知道轮轴的构造与工作原理，能识别生活中的轮轴实例。 学习重点：定滑轮和动滑轮的工作特点、滑轮组的省力规律与相关计算。 学习难点：滑轮的杠杆实质、滑轮组的规范绕线方法、绳子段数的判断。 情｜境｜启｜思 在提升重物时，人们常常用到滑轮。滑轮的主要部分是能绕轴转动的轮子，下图所示是应用 滑轮的实例。你知道它们有什么不同之处吗？ 概｜念｜构｜建 1.工作时，轴 的滑轮称为定滑轮。 2.轴 的滑轮称为动滑轮。 深｜研｜精｜炼 知识点01 定滑轮和动滑轮 滑轮类型 详细内容 易错提醒 定滑轮 1. 定义：轴的位置固定不动的滑轮 2. 实质： 杠杆（支点在转轴处，动力臂、阻力臂都等于滑轮半径） 3. 特点：不省力也不费力；可以改变力的方向 4. 应用：旗杆顶部滑轮、窗帘轨道滑轮、定滑轮式晾衣架 定滑轮只能改变力的方向，不能省力，无论沿什么方向拉，拉力大小都等于物重 动滑轮 1. 定义：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮 2. 实质：动力臂为阻力臂 2 倍的 杠杆（支点在绳子与滑轮的切点处） 3. 特点：不计绳重、摩擦和动滑轮自重时，省一半力；不能改变力的方向；费一倍距离 4. 计算公式：计动滑轮自重时， 只有竖直匀速拉动时，动滑轮才省一半力；斜拉时动力臂变短，拉力会变大 【例1】用两个完全相同的轻质滑轮，分别以图2中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度（绳重及摩擦不计），使用______（选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向，所用拉力______（选填“大于”“小于”或“等于”，下同），绳子末端移动的距离______。 【方法点拨】滑轮类型快速识别法：滑轮轴固定不动，不随重物升降→ 定滑轮；滑轮轴与重物绑定，随重物一起升降→ 动滑轮。 理想与实际状态区分：题目出现轻质滑轮、不计绳重及摩擦为理想条件，动滑轮拉力；若考虑滑轮自重，动滑轮需同时克服物重和滑轮重力，拉力公式为，解答时一定要进行判断区分。 【即练1】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。 【即练2】王老师要利用如图所示的装置匀速提升一批规格相同的玻璃来封阳台，过程中王老师对绳子的拉力和绳子对王老师的拉力是一对___________（选填“平衡力”或“相互作用力”）。已知货篮重30N，工人用该装置匀速提升一块玻璃时拉力为150N，提升两块玻璃时拉力为250N，不计绳重及摩擦，则动滑轮重___________N。 知识点02 滑轮组 知识点 详细内容 易错提醒 定义 由定滑轮和动滑轮组合而成的装置 工作特点 既能省力，又能改变力的方向 省力的同时一定费距离，二者不可兼得 核心规律 1. 省力规律：承担物重的绳子段数为，不计绳重和摩擦时，拉力 2. 距离规律：绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系： 3. 速度规律：绳子自由端速度与物体上升速度的关系： 是直接连在动滑轮上的绳子段数，最后从定滑轮引出的绳子只改方向，不承担物重 绕线原则（奇动偶定） 1. 为奇数时，绳子起始端固定在 的挂钩上 2. 为偶数时，绳子起始端固定在 的挂钩上 3. 绕线方向：从内向外，依次绕过滑轮，绳子不能交叉 绕线时要保证所有滑轮的槽在同一平面，避免绳子卡顿摩擦 【例2】如图所示，某人想要用滑轮组将重为200N的物体匀速提起，不计绳重和摩擦，求： （1）在图中画出滑轮组提升重物最省力的绕法； （2）用绕好的滑轮提升物体，在3s内绳的自由端移动了9m，则重物上升的高度为多少米？ （3）若拉绳的力为70N，则动滑轮重为多少牛？    【方法点拨】最省力绕线作图四步法：① 根据滑轮组合确定最大值；② 按 “奇动偶定” 找到绳子固定端；③ 从固定端出发，由内向外依次绕过每个滑轮；④ 检查绳子不交叉、不脱槽，标注拉力方向。 滑轮组计算解题步骤：①确定：准确判断承担物重的绳子段数；②选公式：根据问题选择拉力、距离、速度的对应公式；③代数值：代入已知物理量，保证单位统一。 【即练3】工人利用如图所示的两个滑轮组成滑轮组，向下拉动绳子来提升货物，已知货物重600N。不计绳重及摩擦。 （1）在图中画出绳子的绕法； （2）若忽略动滑轮重，工人所用拉力多大； （3）若不可忽略动滑轮重，工人实际所用拉力为350N，现将重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力为多大？    【即练4】如图所示，一个质量为64kg的正方体放在水平地面上，一个重为600N的人站在地上利用滑轮组将重物匀速提起来。（不计摩擦及绳重）求： （1）要想使人所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法； （2）若此人匀速提起正方体时，人对绳子的实际拉力是220N，求动滑轮的重力。    知识点03 轮轴 知识点 详细内容 易错提醒 定义 由轮和轴组成，能绕共同轴线转动的简单机械，轮半径大于轴半径 轮和轴固定在一起，同轴转动 实质 可以连续转动的 杠杆（动力作用在轮上时） 支点在轴心处，动力臂等于轮半径，阻力臂等于轴半径 轮轴是杠杆的变形，符合杠杆平衡条件 工作特点 动力作用在轮上时：省力、费距离，轮半径越大越省力 动力作用在轴上时：费力、省距离 省力的前提是动力作用在轮上，反向使用则费力 平衡公式 根据杠杆平衡条件推导： （为轮上动力，为轮半径；为轴上阻力，为轴半径） 生活实例 门把手、汽车方向盘、螺丝刀、扳手、辘轳、自来水龙头、自行车车把 螺丝刀的刀柄是轮，刀杆是轴；扳手的手柄越长越省力 【例3】如图甲所示是一个辘轳，人们借助辘轳从井中汲水，此辘轳使用时属于_______（选填“斜面”、“滑轮”、“轮轴”）。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，可以看成一个杠杆，它的支点是_______（选填“A”、“B”、“C”）。图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用_______（选填“①”或“②”）。 【方法点拨】轮轴快速识别法核心判断依据：共轴同步转，有轮也有轴。凡是 转动手轮 / 手柄，带动内部轴同步工作的工具，都属于轮轴；补充说明：摇把、扳手手柄、螺丝刀柄等非圆形的结构，属于 “变形的轮”，同样遵循轮轴原理。 【即练5】如图甲所示是用于松紧内六角螺丝的扳手，，该工具使用时是一个______（选填“滑轮”“轮轴”），图______（选填“乙”“丙”）中的方法可以更轻松的拧动螺丝，因为相当于______（选填“增加动力臂”或“减小阻力臂”）。 【即练6】如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可视为杠杆，为方便提水，它是按照___________（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，图丙是它的简化图，设大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N，若要使辘轳静止在图乙所示位置，则作用在A点最小的力应为___________N。（不计井绳的粗细和自重） 一、单选题(共5题) 1．建筑工地上，工人常使用滑轮组提升重物。如图所示，分别用甲、乙、丙、丁四种方式匀速提升同一重物G（不计绳重、动滑轮重及摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，则下列关系式正确的是（       ） A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F4＜F2=F3＜F1 C．F1＜F4＜F3＜F2 D．F4＞F2=F3＞F1 2．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 3．如图所示，下列简单机械属于费力的是（　　） A．夹取物体的镊子 B．剪铁丝的手钳 C．定滑轮 D．动滑轮 4．如图所示用不同方向的拉力、、匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（    ） A． B． C．和是一对平衡力 D．和G是一对平衡力 5．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 二、填空题(共5题) 6．工人用如图所示的装置提升重物，已知每个滑轮的重为10N，若不考虑绳子的重和摩擦，绳的拉力F为90N，则重物的重力为______N。 7．如图（1），弹簧测力计读数是____N；如图（2）所示匀速提升重物时，小明所用的是____（选填“定”或“动”）滑轮；物体重为100N，滑轮重20N，不计绳重和摩擦力，则手的拉力为_____N。 8．用如图所示滑轮组提起重90N的物体，若不计滑轮重、绳重和摩擦，则匀速提升重物的过程中，A点所受的拉力为______N；若不计绳重和摩擦，动滑轮重9N，则匀速提升重物的过程中，拉力F为______N。 9．小方用图中滑轮组将物块匀速提升了2cm，用时2s，已知动滑轮重0.9N，弹簧测力计的示数为3N，绳子自由端移动的距离为___________cm，绳子自由端提升的速度为___________m/s，不计绳重及摩擦，则该物块的重力___________N。 10．质量为60kg的工人用如图所示的滑轮组提升重物，已知动滑轮重100 N，不计绳重和滑轮摩擦。若绳子能承受的最大拉力为700N，则站在地面上的工人能用此滑轮组提升最大重力为_________N的重物。 三、作图题(共2题) 11．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。 12．如图所示，请画出适合其工作情景的绕线方式。 四、实验题(共2题) 13．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：使用定滑轮不能省力，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______，如果不更换动滑轮，为了使测出的拉力接近物重的一半，请提出一条合理的建议______。 (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”）。 14．小梦用如图所示的装置研究定滑轮和动滑轮的特点。 次数 钩码的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 弹簧测力计移动的距离s/m 1 1 0.2 1 0.2 2 2 0.2 2 0.2 3 1 0.2 0.6 0.4 4 2 0.2 1.1 0.4 (1)实验中需要用到的测量工具是弹簧测力计和_______；​ (2)实验中应沿竖直方向_______拉动弹簧测力计，使钩码上升； (3)比较1和2两次实验可知：使用定滑轮的好处是：_______；​ (4)在提升重物的过程中，若要兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应使用_______；​ (5)依据杠杆平衡条件，使用动滑轮提升物体所用的力应是直接提升物体所用力的一半，但分析3和4两次实验数据却不完全符合这样的关系，造成这种现象的主要原因是__。 五、计算题(共2题) 15．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力F把重500N的物体A提升4m，不计绳重和摩擦。 (1)求绳子自由端移动的距离。 (2)求动滑轮重。 (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？ 16．体重500N的小明用图所示的滑轮组，10s内将重力为400N的物体A匀速提升了0.2m，小明的拉力为160N，绳子能够承担的最大拉力为600N。（不计摩擦和绳重，假设每个滑轮一样重）求： (1)绳子自由端移动的速度； (2)每个动滑轮的重力； (3)小明通过该滑轮组最多能提起多重的物体？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 滑轮 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 定滑轮、动滑轮 滑轮组 1.能说出定滑轮、动滑轮的构造与工作特点，理解二者的杠杆实质。 2.能正确组装滑轮组，准确判断承担物重的绳子段数。 3.知道轮轴的构造与工作原理，能识别生活中的轮轴实例。 学习重点：定滑轮和动滑轮的工作特点、滑轮组的省力规律与相关计算。 学习难点：滑轮的杠杆实质、滑轮组的规范绕线方法、绳子段数的判断。 情｜境｜启｜思 在提升重物时，人们常常用到滑轮。滑轮的主要部分是能绕轴转动的轮子，下图所示是应用 滑轮的实例。你知道它们有什么不同之处吗？ 概｜念｜构｜建 1.工作时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮。 2.轴随被拉动的物体一起运动的滑轮称为动滑轮。 深｜研｜精｜炼 知识点01 定滑轮和动滑轮 滑轮类型 详细内容 易错提醒 定滑轮 1. 定义：轴的位置固定不动的滑轮 2. 实质：等臂杠杆（支点在转轴处，动力臂、阻力臂都等于滑轮半径） 3. 特点：不省力也不费力；可以改变力的方向 4. 应用：旗杆顶部滑轮、窗帘轨道滑轮、定滑轮式晾衣架 定滑轮只能改变力的方向，不能省力，无论沿什么方向拉，拉力大小都等于物重 动滑轮 1. 定义：轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮 2. 实质：动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆（支点在绳子与滑轮的切点处） 3. 特点：不计绳重、摩擦和动滑轮自重时，省一半力；不能改变力的方向；费一倍距离 4. 计算公式：计动滑轮自重时， 只有竖直匀速拉动时，动滑轮才省一半力；斜拉时动力臂变短，拉力会变大 【例1】用两个完全相同的轻质滑轮，分别以图2中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度（绳重及摩擦不计），使用______（选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向，所用拉力______（选填“大于”“小于”或“等于”，下同），绳子末端移动的距离______。 【答案】 甲 大于 小于 【解析】[1][2]图甲中的是定滑轮，能改变力的方向，不能省力；图乙中是动滑轮，能省力，不能改变力的方向，所以图甲滑轮可以改变用力方向。所以F甲>F乙。 [3]图甲中，绳子末端移动的距离与提升物体升高的高度相同，图乙中，绳子末端移动的距离是物体升高高度的两倍，所以s甲<s乙。 【方法点拨】滑轮类型快速识别法：滑轮轴固定不动，不随重物升降→ 定滑轮；滑轮轴与重物绑定，随重物一起升降→ 动滑轮。 理想与实际状态区分：题目出现轻质滑轮、不计绳重及摩擦为理想条件，动滑轮拉力；若考虑滑轮自重，动滑轮需同时克服物重和滑轮重力，拉力公式为，解答时一定要进行判断区分。 【即练1】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 【即练2】王老师要利用如图所示的装置匀速提升一批规格相同的玻璃来封阳台，过程中王老师对绳子的拉力和绳子对王老师的拉力是一对___________（选填“平衡力”或“相互作用力”）。已知货篮重30N，工人用该装置匀速提升一块玻璃时拉力为150N，提升两块玻璃时拉力为250N，不计绳重及摩擦，则动滑轮重___________N。 【答案】 相互作用力 70 【解析】[1]王老师对绳子的拉力受力物体是绳子，绳子对王老师的拉力受力物体是王老师，这两个力作用在两个不同物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，是一对相互作用力。 [2]不计绳重及摩擦，提升一块玻璃时，受力分析有 则------① 提升两块玻璃时，受力分析有 则------② 由①②解得 知识点02 滑轮组 知识点 详细内容 易错提醒 定义 由定滑轮和动滑轮组合而成的装置 工作特点 既能省力，又能改变力的方向 省力的同时一定费距离，二者不可兼得 核心规律 1. 省力规律：承担物重的绳子段数为，不计绳重和摩擦时，拉力 2. 距离规律：绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系： 3. 速度规律：绳子自由端速度与物体上升速度的关系： 是直接连在动滑轮上的绳子段数，最后从定滑轮引出的绳子只改方向，不承担物重 绕线原则（奇动偶定） 1. 为奇数时，绳子起始端固定在动滑轮的挂钩上 2. 为偶数时，绳子起始端固定在定滑轮的挂钩上 3. 绕线方向：从内向外，依次绕过滑轮，绳子不能交叉 绕线时要保证所有滑轮的槽在同一平面，避免绳子卡顿摩擦 【例2】如图所示，某人想要用滑轮组将重为200N的物体匀速提起，不计绳重和摩擦，求： （1）在图中画出滑轮组提升重物最省力的绕法； （2）用绕好的滑轮提升物体，在3s内绳的自由端移动了9m，则重物上升的高度为多少米？ （3）若拉绳的力为70N，则动滑轮重为多少牛？    【答案】（1）    （2）3m；（3）10N   【解析】解：（1）将绳子固定在定滑轮上，逐一绕过各滑轮，承重绳子为2根，将绳子固定在动滑轮上，逐一绕过各个滑轮，承重绳子为3根，此种方法绕线最省力，作图如下：    （2）重物上升的高度 （3）不计绳重及摩擦时，据滑轮组的特点有 答：（1）略； （2）重物上升的高度为3m； （3）动滑轮重为10N。 【方法点拨】最省力绕线作图四步法：① 根据滑轮组合确定最大值；② 按 “奇动偶定” 找到绳子固定端；③ 从固定端出发，由内向外依次绕过每个滑轮；④ 检查绳子不交叉、不脱槽，标注拉力方向。 滑轮组计算解题步骤：①确定：准确判断承担物重的绳子段数；②选公式：根据问题选择拉力、距离、速度的对应公式；③代数值：代入已知物理量，保证单位统一。 【即练3】工人利用如图所示的两个滑轮组成滑轮组，向下拉动绳子来提升货物，已知货物重600N。不计绳重及摩擦。 （1）在图中画出绳子的绕法； （2）若忽略动滑轮重，工人所用拉力多大； （3）若不可忽略动滑轮重，工人实际所用拉力为350N，现将重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力为多大？    【答案】（1）  ；（2）300N；（3）425N 【解析】解：（1）向下拉动绳子来提升货物，从拉力端开始向上绕起，绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，最后固定在定滑轮的下挂钩上，如图所示：    （2）由图知 若忽略动滑轮重，不计绳重及摩擦，拉力 （3）若不可忽略动滑轮重，工人实际所用拉力F′，拉力 则动滑轮的重力 若重物再增加150N，此时作用在绳自由端的拉力为 答：（2）若忽略动滑轮重，工人所用拉力为300N； （3）作用在绳自由端的拉力为425N。 【即练4】如图所示，一个质量为64kg的正方体放在水平地面上，一个重为600N的人站在地上利用滑轮组将重物匀速提起来。（不计摩擦及绳重）求： （1）要想使人所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法； （2）若此人匀速提起正方体时，人对绳子的实际拉力是220N，求动滑轮的重力。    【答案】（1）；（2）20N 【解析】解：（1）要想使人所用的拉力最小，该滑轮组动滑轮上最多可以有三根绳子，即n=3，应从动滑轮开始绕，如图所示：    （2）物体的重力 n=3，不计绳重和摩擦，根据 可知动滑轮的重力 答：（1） ； （2）动滑轮的重力为20N。 知识点03 轮轴 知识点 详细内容 易错提醒 定义 由轮和轴组成，能绕共同轴线转动的简单机械，轮半径大于轴半径 轮和轴固定在一起，同轴转动 实质 可以连续转动的省力杠杆（动力作用在轮上时） 支点在轴心处，动力臂等于轮半径，阻力臂等于轴半径 轮轴是杠杆的变形，符合杠杆平衡条件 工作特点 动力作用在轮上时：省力、费距离，轮半径越大越省力 动力作用在轴上时：费力、省距离 省力的前提是动力作用在轮上，反向使用则费力 平衡公式 根据杠杆平衡条件推导： （为轮上动力，为轮半径；为轴上阻力，为轴半径） 生活实例 门把手、汽车方向盘、螺丝刀、扳手、辘轳、自来水龙头、自行车车把 螺丝刀的刀柄是轮，刀杆是轴；扳手的手柄越长越省力 【例3】如图甲所示是一个辘轳，人们借助辘轳从井中汲水，此辘轳使用时属于_______（选填“斜面”、“滑轮”、“轮轴”）。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，可以看成一个杠杆，它的支点是_______（选填“A”、“B”、“C”）。图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用_______（选填“①”或“②”）。 【答案】 轮轴 B ① 【解析】[1]辘轳可以看作是由轮和轴组成的省力机械，所以属于轮轴。 [2]支点是杠杆在转动过程中绕其转动的固定点。在图乙中，当用辘轳提水时，杠杆（即辘轳的轮部分）是绕轴B点转动的，因此支点应为B。 [3]水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，所以，选择图中的①可以更省力。 【方法点拨】轮轴快速识别法核心判断依据：共轴同步转，有轮也有轴。凡是 转动手轮 / 手柄，带动内部轴同步工作的工具，都属于轮轴；补充说明：摇把、扳手手柄、螺丝刀柄等非圆形的结构，属于 “变形的轮”，同样遵循轮轴原理。 【即练5】如图甲所示是用于松紧内六角螺丝的扳手，，该工具使用时是一个______（选填“滑轮”“轮轴”），图______（选填“乙”“丙”）中的方法可以更轻松的拧动螺丝，因为相当于______（选填“增加动力臂”或“减小阻力臂”）。 【答案】 轮轴 乙 增加动力臂 【解析】[1][2][3]用于松紧内六角螺丝的扳手，在使用时，以螺丝的中心为轴转动，符合轮轴的特征，所以该工具使用时是一个轮轴。轮轴的实质是可以连续转动的杠杆，根据杠杆的平衡条件、在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。由图可知，图乙中动力作用在A点，动力臂为 AB；图丙中动力作用在B点，动力臂为 BC，所以图乙中的动力臂更大，使用图乙中的方法可以更轻松的拧动螺丝。 【即练6】如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可视为杠杆，为方便提水，它是按照___________（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，图丙是它的简化图，设大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N，若要使辘轳静止在图乙所示位置，则作用在A点最小的力应为___________N。（不计井绳的粗细和自重） 【答案】 省力 30 【解析】[1]辘轳其实是一个变形的杠杆，支点在轴心处，动力作用在轮上，阻力作用在轴上，所以其动力臂大于阻力臂，故辘轳可以看作省力杠杆。 [2]图乙中，两个轮都绕着O点转动，O点为支点。由题意知，动力臂与阻力臂的比为，水桶的总重力为阻力，据杠杆的平衡条件有 一、单选题(共5题) 1．建筑工地上，工人常使用滑轮组提升重物。如图所示，分别用甲、乙、丙、丁四种方式匀速提升同一重物G（不计绳重、动滑轮重及摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，则下列关系式正确的是（       ） A．F1＜F2＜F3＜F4 B．F4＜F2=F3＜F1 C．F1＜F4＜F3＜F2 D．F4＞F2=F3＞F1 【答案】B 【解析】若不计绳重、动滑轮重及摩擦，甲图，用F1的力提升重物时，用的是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不省力也不费力，故； 乙图中，用F2的力提升重物时，用的是动滑轮，根据动滑轮能够省一半的力，故； 丙图中，滑轮组绳子的有效段数为，所以拉力为 丁图中，滑轮组绳子的有效段数为，所以拉力为 综上所述，F1、F2、F3、F4的大小关系为F4＜F2=F3＜F1，故选B。 2．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 【解析】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 。 3．如图所示，下列简单机械属于费力的是（　　） A．夹取物体的镊子 B．剪铁丝的手钳 C．定滑轮 D．动滑轮 【答案】A 【解析】A．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B．剪铁丝的手钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，故C不符合题意； D．动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 4．如图所示用不同方向的拉力、、匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（    ） A． B． C．和是一对平衡力 D．和G是一对平衡力 【答案】A 【解析】AB．为定滑轮相当于一个等臂杠杆，力臂均为轮的半径，只能改变力的方向，而不省力，故用定滑轮拉同一重物，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，不计绳重和摩擦，则 故A 正确，B错误； CD．二力平衡的条件是两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，和、和G均不满足“方向相反、作用在同一条直线上”这一条件，所以都不是一对平衡力，故C、D错误。 故选A。 5．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 【解析】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。 二、填空题(共5题) 6．工人用如图所示的装置提升重物，已知每个滑轮的重为10N，若不考虑绳子的重和摩擦，绳的拉力F为90N，则重物的重力为______N。 【答案】260 【解析】由图可知，承担动滑轮和重物总重的绳子段数为 。若不考虑绳子的重和摩擦，绳端拉力，可得重物重力 7．如图（1），弹簧测力计读数是____N；如图（2）所示匀速提升重物时，小明所用的是____（选填“定”或“动”）滑轮；物体重为100N，滑轮重20N，不计绳重和摩擦力，则手的拉力为_____N。 【答案】 2.4 动 60 【解析】如图（1），弹簧测力计的分度值为0.2N，读数为2.4N。 图（2）中滑轮工作时，轴会随重物一起运动，因此是动滑轮；不计绳重和摩擦时，承担物重的绳子股数为，手的拉力为 8．用如图所示滑轮组提起重90N的物体，若不计滑轮重、绳重和摩擦，则匀速提升重物的过程中，A点所受的拉力为______N；若不计绳重和摩擦，动滑轮重9N，则匀速提升重物的过程中，拉力F为______N。 【答案】 60 33 【解析】 由图可知，该滑轮组中承担物重和动滑轮重的绳子段数 同一根绳子各处拉力相等。 不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力 定滑轮受到向下的2段绳子的拉力，总向下拉力等于A点受到的拉力，因此A点拉力 不计绳重和摩擦时，拉力公式为 代入数据得 9．小方用图中滑轮组将物块匀速提升了2cm，用时2s，已知动滑轮重0.9N，弹簧测力计的示数为3N，绳子自由端移动的距离为___________cm，绳子自由端提升的速度为___________m/s，不计绳重及摩擦，则该物块的重力___________N。 【答案】 6 0.03 8.1 【解析】由图可知，，绳子自由端移动的距离为 绳子自由端提升的速度为 不计绳重及摩擦，根据可知，则该物块的重力 10．质量为60kg的工人用如图所示的滑轮组提升重物，已知动滑轮重100 N，不计绳重和滑轮摩擦。若绳子能承受的最大拉力为700N，则站在地面上的工人能用此滑轮组提升最大重力为_________N的重物。 【答案】1100 【解析】因为人站在地面上施加的最大拉力不可能大于自身重力，所以最大拉力为 由图可知，承担动滑轮的绳子股数，由可知，此滑轮组能提升的最大物重为 三、作图题(共2题) 11．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】 【解析】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： 12．如图所示，请画出适合其工作情景的绕线方式。 【答案】 【解析】人站在地面上向下拉绳子提起重物，绳子的一端先从定滑轮连接，然后依次绕过动滑轮和定滑轮，如下图所示： 四、实验题(共2题) 13．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：使用定滑轮不能省力，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______，如果不更换动滑轮，为了使测出的拉力接近物重的一半，请提出一条合理的建议______。 (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)力的方向 (2) 竖直 动滑轮有重力 提升更重的物体 (3)变大 【解析】（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，结合图甲乙可知，拉力的方向改变，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）[1]图丙是动滑轮，为了便于准确测量拉力大小，应沿竖直向上方向匀速拉动绳子自由端。 [2]分析第3、4次的数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，是因为动滑轮自身受到重力，拉力等于物重加动滑轮重的一半。 [3]绳子自由端的拉力 由上式可知，当G增大时，F会更接近物重G的一半，所以为了使测出的拉力接近物重的一半，可以提升重力更大的物体。 （3）动滑轮的实质是省力杠杆，利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，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。 14．小梦用如图所示的装置研究定滑轮和动滑轮的特点。 次数 钩码的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 弹簧测力计移动的距离s/m 1 1 0.2 1 0.2 2 2 0.2 2 0.2 3 1 0.2 0.6 0.4 4 2 0.2 1.1 0.4 (1)实验中需要用到的测量工具是弹簧测力计和_______；​ (2)实验中应沿竖直方向_______拉动弹簧测力计，使钩码上升； (3)比较1和2两次实验可知：使用定滑轮的好处是：_______；​ (4)在提升重物的过程中，若要兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应使用_______；​ (5)依据杠杆平衡条件，使用动滑轮提升物体所用的力应是直接提升物体所用力的一半，但分析3和4两次实验数据却不完全符合这样的关系，造成这种现象的主要原因是__。 【答案】(1)刻度尺 (2)匀速 (3)可以改变力的方向 (4)滑轮组 (5)动滑轮有重力 【解析】（1）除了测量力以外，还需要测量钩码提升的高度和自由端移动的距离，故还需要测量长度的工具刻度尺。 （2）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。 （3）由表中1和2两次实验数据可知，使用定滑轮不省力，但是改变了拉力的方向，故使用定滑轮可以改变力的方向。 （4）定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向；动滑轮省力，但费距离，不能改变力的方向；滑轮组既能省力，又能改变力的方向，故在提升重物的过程中，若要兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应使用滑轮组。 （5）由于动滑轮有重力，且动滑轮承重绳子的股数n=2，所以绳端拉力，所以拉力大于物体重力的一半。 五、计算题(共2题) 15．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力F把重500N的物体A提升4m，不计绳重和摩擦。 (1)求绳子自由端移动的距离。 (2)求动滑轮重。 (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)12m (2)100N (3)300N 【解析】（1）由图可知，动滑轮上的绳子段数为3，绳子自由端移动的距离 （2）不计绳重和摩擦，根据可得，动滑轮重 （3）拉力 16．体重500N的小明用图所示的滑轮组，10s内将重力为400N的物体A匀速提升了0.2m，小明的拉力为160N，绳子能够承担的最大拉力为600N。（不计摩擦和绳重，假设每个滑轮一样重）求： (1)绳子自由端移动的速度； (2)每个动滑轮的重力； (3)小明通过该滑轮组最多能提起多重的物体？ 【答案】(1)0.08m/s (2)120N (3)1760N 【解析】（1）首先由题图可得，该滑轮组承担总重的绳子段数，共包含2个动滑轮，不计摩擦和绳重。 由题意得，物体提升高度，提升时间。 绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度 （2）不计摩擦和绳重，滑轮组拉力满足关系： 整理得动滑轮总重力 已知每个滑轮重力相等，共2个动滑轮，因此每个动滑轮的重力 （3）小明体重，小明站在地面拉绳子，能施加的最大拉力等于自身体重，即 已知绳子能承受的最大拉力为，，因此滑轮组的最大拉力取。 由，整理得最大物重 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $