11.2 滑轮（举一反三·讲义）物理新教材苏科版九年级上册

本讲义聚焦“滑轮”核心知识点，系统梳理定滑轮（固定轴、等臂杠杆、不省力但改变方向）、动滑轮（随物移动、动力臂2倍阻力臂、省一半力）、滑轮组（组合使用、n段绳承担物重、F=(G+G动)/n）及轮轴应用，形成从基础概念到综合计算的递进学习支架。 资料以生活情景导入培养物理观念，通过例题变式训练科学思维（如滑轮组“奇动偶定”组装模型），实验题设计促进科学探究（如动滑轮特点实验），课中辅助教师教学，课后作业涵盖选择、计算等，助力学生查漏补缺，提升解决实际问题能力。

11.2 滑轮 目录 模块一 知识框架 1 模块二 知识精讲 1 【知识点1 定滑轮的认识与工作特点】 2 【知识点2 动滑轮的认识与工作特点】 3 【知识点3 滑轮组的工作特点】 5 【知识点4 滑轮组的组装】 8 【知识点5 滑轮的综合计算】 11 【知识点6 轮轴及其简单应用】 14 模块三 课后作业 16 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 情景导入 滑轮在日常生活中有着广泛的应用，这些滑轮究竟起到了什么作用？知识归纳 【知识点1 定滑轮的认识与工作特点】 一、定滑轮： 1.定义： 中间的轴固定不动的滑轮 。 2.实质：定滑轮的实质是： 等臂杠杆 3.特点：使用定滑轮 不能省力但是能改变动力的方向 。 4.对理想的定滑轮( 不计轮轴间摩擦 ）F=G 绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动的距离SG(或速度vG) l1 l2 F2 F1 【例1】如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，下列说法正确的是（　　） A．F1=F2=F3 B．F2> G C．F1和F2是一对平衡力 D．F2和G是一对平衡力 【变式1-1】下列关于定滑轮的说法中错误的是 A. 定滑轮不仅能省力而且能改变力的方向 B. 定滑轮不能省力但是能改变力的方向 C. 定滑轮是一个等臂杠杆 D. 定滑轮不能省距离 【变式1-2】学校开展“升国旗，唱国歌”的主题活动，如图所示为某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是　 　滑轮，它的作用是　 　。 【知识点2 动滑轮的认识与工作特点】 1.定义： 和重物一起移动的滑轮 。（可上下移动，也可左右移动） 2.实质：动滑轮的实质是： 动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆 。 3.特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向 。 4.理想的动滑轮（ 不计轴间摩擦和动滑轮重力 ）则：，只忽略轮轴间的摩擦则拉力，绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)。 F1 l1 F2 l2 【例2】如图1所示，用力F匀速提起重为G的物体A．若不计滑轮重及摩擦，关于所用滑轮的种类和力F的大小，正确的判断是                                        (   ) A．动滑轮，F＝G B．动滑轮，F＝0.5G C．定滑轮，F＝G D．定滑轮，F＝0.5G 【变式2-1】用动滑轮提起货物，分别沿三个不同方向匀速拉绳子，关于三个力的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式2-2】如图所示，一个重的物体在拉力的作用下被匀速提升了。若不计滑轮重和摩擦，则拉力及其向上移动的距离分别为（ ） A． ， B．， C． ， D． ， 【知识点3 滑轮组的工作特点】 1.滑轮组 人们常常把动滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。 2.滑轮组的特点 （1）使用滑轮组时，既可以省力，也可以改变施力的方向。 （2）使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几（n）段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几（n）分之一（忽略绳重及各处的摩擦力）。 ①不考虑滑轮重力有：，。 ②考虑动滑轮的重力，则有：，。 【例3】小明用图中滑轮组将5N的物体匀速提升1m，F=2N，忽略绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．可以省力但不能改变力的方向 B．两个滑轮均为定滑轮 C．绳子自由端移动的距离是3m D．动滑轮重1N 【变式3-1】小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为的物体匀速提高了，每个滑轮重均为，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是　　，施加在绳端的拉力是　　，悬挂定滑轮处拉力是　 　． 【变式3-2】用图甲的滑轮组提升重400N的物体，已知拉力F为150N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 　 　（选填“A”或“B”），动滑轮重 　 　N。 【知识点4 滑轮组的组装】 滑轮组的组装 （1）确定绕绳的有效段数：根据可得绳子的有效段数为，也可以根据得，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。 由以上绕线情况归纳总结如下： （2）绕绳方式的判断——“奇动偶定” ①承重绳的段数n是偶数时，绳的起始端拴在定滑轮的挂钩上； ②承重绳的段数n是奇数时，绳的起始端拴在动滑轮的挂钩上。 （3）动滑轮个数的确定：当需要n段绳子承担物重时，需要动滑轮的个数N为 ①（n为奇数时） ②（n为偶数时） （4）定滑轮个数的确定： ①施力方向向上（与物体运动方向相同） a.n为偶数时，定滑轮比动滑轮少一个； b.n为奇数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同。 ②施力方向向下（与物体运动方向相反） a.n为偶数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同； b.n为奇数时，定滑轮比动滑轮多一个。 【例4】用如图所示的动滑轮和定滑轮提升重物，请画出最省力的绳子绕行方式。 【变式4-1】如图所示，工人师傅站在地上用这个滑轮组把重200N的箱子，在10s内匀速提高了6m。不计绳重和摩擦，动滑轮的质量为3kg，g取。 (1)请在图中用笔画线代替细绳，将其组成最省力的滑轮组； (2)在匀速竖直提升箱子的过程中，人对细绳的拉力为多大？人拉细绳的速度是多大？ 【变式4-2】如图所示，工人站在地面上用滑轮组将重物提起，画出滑轮组的绕绳方法。 【知识点5 滑轮的综合计算】 （1）由可得，利用此装置最多能提升的物重： 。 （2）不计摩擦和绳重，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力： G动＝nF﹣G 【例5】重为500N的小明站在水平地面上用如图所示的装置把重600N的物体匀速提高2m，所用拉力大小为250N。不计绳重和摩擦，已知小明的鞋底与地面的接触面积为。求： (1)动滑轮的重力； (2)此时小明对地面的压强； (3)若小明还用此装置匀速提升其它货物，则能拉起的货物的最大重力是多少？ 【变式5-1】如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上质量是10千克的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，动滑轮重2N，物体被拉动的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g＝10N/kg，求： （1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是多少？ （2）拉力F的大小是多少？ （3）拉力F在10秒内移动的距离是多少？ 【变式5-2】工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求： （1）动滑轮的重力； （2）钢绳自由端移动的距离； （3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。 【知识点6 轮轴及其简单应用】 （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。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。 【例6】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。 【变式6-1】机械以各种不同的形式展现在生活中，成为生活中不可或缺的部分，如图是自行车结构图，关于其机械的应用，正确的是（　　） A．螺丝和螺帽：斜面类螺旋简单机械，费距离 B．脚踏板：属于等臂杠杆 C．刹车控制器：属于杠杆，能省距离 D．车龙头：属于轮轴，控制自行车的方向并节省距离 【变式6-2】如图所示的简单机械正常使用时不属于轮轴的是（　　） A． B． C． D． 模块三 课后作业 一、单选题 1．动滑轮的作用是（　　） A．既省力，又能改变施力方向 B．虽省力，但不能改变力的方向 C．虽不省力，但能改变施力方向 D．既不省力，也不能改变施力方向 2．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（　　） A．用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力 B．用动滑轮提升重物上升h高度，测力计上升h高度 C．定滑轮实质是上一个等臂杠杆 D．用动滑轮拉力更小，且省距离 3．分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 4．对如图所示的几种简单机械，下列说法中正确的是（　　） A．  图中OA是阻力臂 B．  图中所示的装置可省一半力 C．  装置是一种等臂杠杆 D．  汽车驾驶盘也是一种简单机械 5．如图所示，在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到的作用，第二次受到竖直向上的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体的重力为，若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（   ） A．该实验中，需要测量的物理量只有物重和弹簧测力计示数F B． C．的力臂大小为2r D． 6．某建筑工人利用3个相同的滑轮组成滑轮组提升水平面上重900N、底面积为的正方体货箱，货箱20s内匀速上升4m，工人所用拉力F为400N（不计绳重和摩擦），则下列选项中错误的是（    ） A．人拉绳子的速度为0.2m/s B．动滑轮的重力为300N C．此段时间内，左侧定滑轮对顶墙的拉力为1100N D．当工人所用拉力为200N时，货箱对地面的压强为 二、填空题 7．拧螺帽时，用图甲b的握法更容易拧紧，原因是在相同条件下，该种握法增大了 　 　；如图乙，旗杆顶部装配一个 　 　滑轮，目的是能改变 　 　 。 8．如图所示，铁桶的重力是100N，A装置是 滑轮，滑轮、绳的重力及摩擦不计，工人拉绳子端的力为 N。 9．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为240N的泥桶，动滑轮重为30N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。若工人在10s内将绳子匀速向上拉9m，则泥桶上升________，手拉绳子的力为________。 10．如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中使用甲滑轮的好处是 。其中乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高 m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1=F2，则G1 G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 11．如图所示用甲、乙两滑轮组匀速提升重物A，重物A的重力是600N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F乙为 　N；若将重物A提高1m，则甲滑轮组中绳子的自由端移动的距离为　 　m；若乙滑轮组中绳子的自由端移动的速度为40cm/s，则重物A移动的速度为　　 m/s。 12．滑轮在日常生活中十分常见。科学兴趣小组发现了一个密封起来的滑轮组（仅密封盒背后有测力计连接绳子自由端），每个滑轮重力相同，忽略绳重与摩擦。组员小明十分好奇密封盒中的滑轮个数，于是不断改变物重G并多次实验记录数据如下表，结合信息回答下列问题： 实验序号 1 2 3 物重G/N 1000 2000 4000 测力计示数F/N 300 500 900 (1)密封盒中滑轮组绳子自由端的F＝ N（仅物重G用字母表示）； (2)若测力计上写有“量程0～1000N分度值50N”，则物重G的取值范围为 。 三、画图题 13．有一物体放在水平地面上，一个人站在地上利用滑轮组利用300N的力将重物匀速提到楼上，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法。 14．如图所示，某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B，画出最省力的绕线。 四、实验题 15．小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，实验装置如图所示。 实验次数 物重G/N 使用动滑轮时测力计的示数F/N 1 1.00 0.65 2 1.50 0.9 3 2.00 1.15    （1）在研究定滑轮特点时，按图甲操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会 （选填“大于”、“等于”或“小于”）物体的重力，其原因是 （不计绳重及摩擦）； （2）在研究动滑轮特点时，按图乙操作，记录数据如表，分析表中的数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，其原因是 。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 。 16．在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时，小明用同一个滑轮做了四次实验，前两次按图甲、乙进行，后两次按图甲、丙进行，并将测得的数据记录在表格中。 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 1.0 20.0 1.0 20.0 2 2.0 20.0 2.0 20.0 3 1.0 20.0 40.0 4 2.0 20.0 1.2 40.0 （1）表格中第三次实验的拉力应为 N； （2）分析第1、2次的数据，可以得出结论：使用定滑轮 （选填“能”或“不能”）省距离；用图乙进行实验时，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”）； （3）用图丙进行实验时，最好沿 方向匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为 ； （4）在本实验中进行了多次实验，目的是 。 A．从多次实验中选取最准确的数据　B．从特殊现象中得到普遍规律  C．利用控制变量法 五、计算题 17．小智同学用如图所示的滑轮组用时10s匀速提升质量40kg的物体，物体向上移动了2m，此时他对绳的拉力为240N，不计绳重和摩擦，绳子能承受的最大拉力为500N；g取10N/kg，求： （1）绳子自由端的移动速度； （2）该滑轮组能提升的最大物重。 18．如图是利用滑轮组从水中打捞物体的示意图。当物体匀速上升时，工人需用力竖直向下拉动绳子。忽略绳的重力，忽略滑轮与绳、轮轴间的摩擦以及水的阻力。求： 若物体重900N、体积为，则物体浸没在水中时受到的浮力多大？ 按上述的条件，将浸没在水中的物体匀速拉出，物体向上运动的速度大小恒为。当物体在空中匀速上升时，工人拉绳的力为400N，则物体尚浸没在水中时，工人拉绳的力多大？拉绳的速度多大？ 若工人的体重为600N，他利用此装置最多能将多重的物体匀速拉出水面，吊至空中？ 第 17 页 共 17 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.2 滑轮 目录 模块一 知识框架 1 模块二 知识精讲 1 【知识点1 定滑轮的认识与工作特点】 2 【知识点2 动滑轮的认识与工作特点】 3 【知识点3 滑轮组的工作特点】 5 【知识点4 滑轮组的组装】 8 【知识点5 滑轮的综合计算】 11 【知识点6 轮轴及其简单应用】 14 模块三 课后作业 16 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 情景导入 滑轮在日常生活中有着广泛的应用，这些滑轮究竟起到了什么作用？知识归纳 【知识点1 定滑轮的认识与工作特点】 一、定滑轮： 1.定义： 中间的轴固定不动的滑轮 。 2.实质：定滑轮的实质是： 等臂杠杆 3.特点：使用定滑轮 不能省力但是能改变动力的方向 。 4.对理想的定滑轮( 不计轮轴间摩擦 ）F=G 绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动的距离SG(或速度vG) l1 l2 F2 F1 【例1】如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，下列说法正确的是（　　） A．F1=F2=F3 B．F2> G C．F1和F2是一对平衡力 D．F2和G是一对平衡力 【答案】A 【详解】A．图示是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，滑轮的轴为支点，轴到轮边缘的距离为力臂，提升的物体重力不变，阻力及阻力臂不变，动力臂不变，则向各方向的拉力相等，故A正确； B．在忽略绳重和摩擦时，F2=G，不忽略绳重和摩擦时，F2>G，故B错误； C．F1和F2的方向不相反，不是一对平衡力，故C错误； D．F2和G的方向不相反，不是一对平衡力，故D错误。 故选A。 【变式1-1】下列关于定滑轮的说法中错误的是 A. 定滑轮不仅能省力而且能改变力的方向 B. 定滑轮不能省力但是能改变力的方向 C. 定滑轮是一个等臂杠杆 D. 定滑轮不能省距离 【答案】A 【详解】 解：定滑轮的特点是不能够省力，但可以改变力的方向，实质是一等臂杠杆 【变式1-2】学校开展“升国旗，唱国歌”的主题活动，如图所示为某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是　 　滑轮，它的作用是　 　。 【答案】定；改变力的方向。 【详解】解：由图可知，旗杆顶部滑轮的轴是固定的，所以该滑轮为定滑轮；使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力。 故答案为：定；改变力的方向。 【知识点2 动滑轮的认识与工作特点】 1.定义： 和重物一起移动的滑轮 。（可上下移动，也可左右移动） 2.实质：动滑轮的实质是： 动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆 。 3.特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向 。 4.理想的动滑轮（ 不计轴间摩擦和动滑轮重力 ）则：，只忽略轮轴间的摩擦则拉力，绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)。 F1 l1 F2 l2 【例2】如图1所示，用力F匀速提起重为G的物体A．若不计滑轮重及摩擦，关于所用滑轮的种类和力F的大小，正确的判断是                                        (   ) A．动滑轮，F＝G B．动滑轮，F＝0.5G C．定滑轮，F＝G D．定滑轮，F＝0.5G 【答案】B 【详解】如图所示，提升物体时，滑轮一起上升，为动滑轮，∵不计滑轮重及摩擦，∴F=G=0.5G. 故选项B符合题意．选项ACD不符合题意． 【变式2-1】用动滑轮提起货物，分别沿三个不同方向匀速拉绳子，关于三个力的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】如图，分别沿三个不同方向匀速拉绳子，动滑轮两侧绳子的拉力的合力等于货物和动滑轮的总重，竖直拉绳子时，拉力为货物和动滑轮的总重的一半，两绳子的拉力夹角越大，绳子上的拉力越大，所以，三个力的大小关系为 F3>F2>F1 故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式2-2】如图所示，一个重的物体在拉力的作用下被匀速提升了。若不计滑轮重和摩擦，则拉力及其向上移动的距离分别为（ ） A． ， B．， C． ， D． ， 【答案】B 【详解】解： 由图知，使用的是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则拉力； 拉力端向上移动的距离：。 故选：B 。 【知识点3 滑轮组的工作特点】 1.滑轮组 人们常常把动滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。 2.滑轮组的特点 （1）使用滑轮组时，既可以省力，也可以改变施力的方向。 （2）使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几（n）段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几（n）分之一（忽略绳重及各处的摩擦力）。 ①不考虑滑轮重力有：，。 ②考虑动滑轮的重力，则有：，。 【例3】小明用图中滑轮组将5N的物体匀速提升1m，F=2N，忽略绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．可以省力但不能改变力的方向 B．两个滑轮均为定滑轮 C．绳子自由端移动的距离是3m D．动滑轮重1N 【答案】B 【详解】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，故可以省力，力的方向仍向上，没有改变力的方向，故A正确，不符合题意； BC．图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成， 故B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．物体重为5N，忽略绳重和摩擦，则拉力 解得动滑轮的重力G动=1N，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式3-1】小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为的物体匀速提高了，每个滑轮重均为，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是　　，施加在绳端的拉力是　　，悬挂定滑轮处拉力是　 　． 【答案】2；3；10。 【详解】解： （1）由图知，，绳端移动距离； （2）不计绳重及摩擦，绳端拉力； （3）滑轮组处于平衡状态，以定滑轮为研究对象，其受到向上的拉力、向下的重力和向下的3段绳子的拉力，由力的平衡条件可得，悬挂定滑轮处拉力，所以的大小为。 故答案为：2；3；10。 【变式3-2】用图甲的滑轮组提升重400N的物体，已知拉力F为150N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 　 　（选填“A”或“B”），动滑轮重 　 　N。 【答案】A；50。 【详解】解：（1）由图甲知，承担物重的绳子段数n＝3，则绳子自由端移动的距离s＝3h， 由图乙知，t＝2s时，sA＝3sB，因此图乙中图线A是绳子自由端运动的s﹣t图像，图线B是物体运动的s﹣t图像； （2）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力： G动＝3F﹣G＝3×150N﹣400N＝50N。 故答案为：A；50。 【知识点4 滑轮组的组装】 滑轮组的组装 （1）确定绕绳的有效段数：根据可得绳子的有效段数为，也可以根据得，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。 由以上绕线情况归纳总结如下： （2）绕绳方式的判断——“奇动偶定” ①承重绳的段数n是偶数时，绳的起始端拴在定滑轮的挂钩上； ②承重绳的段数n是奇数时，绳的起始端拴在动滑轮的挂钩上。 （3）动滑轮个数的确定：当需要n段绳子承担物重时，需要动滑轮的个数N为 ①（n为奇数时） ②（n为偶数时） （4）定滑轮个数的确定： ①施力方向向上（与物体运动方向相同） a.n为偶数时，定滑轮比动滑轮少一个； b.n为奇数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同。 ②施力方向向下（与物体运动方向相反） a.n为偶数时，定滑轮的个数和动滑轮的相同； b.n为奇数时，定滑轮比动滑轮多一个。 【例4】用如图所示的动滑轮和定滑轮提升重物，请画出最省力的绳子绕行方式。 【答案】 【详解】图示两个滑轮，绳子固定在定滑轮上，逐一绕线时，承重绳子为2根；绳子固定在动滑轮上，逐一绕线时，承重绳子为3根，所以把绳子固定在动滑轮上，绕过定滑轮，再绕过动滑轮，最省力，作图如下： 【变式4-1】如图所示，工人师傅站在地上用这个滑轮组把重200N的箱子，在10s内匀速提高了6m。不计绳重和摩擦，动滑轮的质量为3kg，g取。 (1)请在图中用笔画线代替细绳，将其组成最省力的滑轮组； (2)在匀速竖直提升箱子的过程中，人对细绳的拉力为多大？人拉细绳的速度是多大？ 【答案】 (1) (2)115N，1.2m/s 【详解】（1）图示滑轮组由两个滑轮组成，承重绳子为2根或3根，承重绳子为3根时，最省力，但此时需要向下用力拉动物体，所以绳子固定在定滑轮上，逐一绕过动滑轮和定滑轮，承重绳子为2根，如图所示 （2）由题意知，动滑轮的重力 箱子和动滑轮的总重力 人对细绳的拉力 细绳自由端移动的距离 人拉细绳的速度 【变式4-2】如图所示，工人站在地面上用滑轮组将重物提起，画出滑轮组的绕绳方法。 【答案】 【详解】工人站在地面上用滑轮组将重物提起，拉力方向向下，所以是由两根绳子承担物重的，绳子固定在定滑轮上。如图所示： 【知识点5 滑轮的综合计算】 （1）由可得，利用此装置最多能提升的物重： 。 （2）不计摩擦和绳重，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力： G动＝nF﹣G 【例5】重为500N的小明站在水平地面上用如图所示的装置把重600N的物体匀速提高2m，所用拉力大小为250N。不计绳重和摩擦，已知小明的鞋底与地面的接触面积为。求： (1)动滑轮的重力； (2)此时小明对地面的压强； (3)若小明还用此装置匀速提升其它货物，则能拉起的货物的最大重力是多少？ 【答案】(1)150N (2)1×104Pa (3)1350N 【详解】（1）由图知道，n=3，不计绳重和摩擦，根据知道，动滑轮的重力为 （2）人对地面的压力 人对地面的压强为 （3）人对绳的拉力最大等于人的重力，即 不计绳重和摩擦，根据知道，货物的最大重力为 【变式5-1】如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上质量是10千克的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，动滑轮重2N，物体被拉动的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g＝10N/kg，求： （1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是多少？ （2）拉力F的大小是多少？ （3）拉力F在10秒内移动的距离是多少？ 【答案】（1）10N；（2）4N；（3）3m。 【详解】解：（1）物体的重力G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N， 物体在水平面上受到的滑动摩擦力f＝0.1G＝0.1×100N＝10N； （2）物体匀速运动，处于平衡状态，滑轮组对物体的拉力F物＝f＝10N， 从图中可知n＝3，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力，拉力F＝（G动+F物）＝×（2N+10N）＝4N； （3）物体在10s内移动的距离s＝vt＝0.1m/s×10s＝1m， 拉力F在10秒内移动的距离s′＝ns＝3×1m＝3m。 答：（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是10N； （2）拉力F的大小是4N； （3）拉力F在10秒内移动的距离是3m。 【变式5-2】工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求： （1）动滑轮的重力； （2）钢绳自由端移动的距离； （3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力。 【答案】（1）100N；（2）18m；（3）400N 【详解】解：（1）由图示可知，滑轮组承担重量的绳子股数为n＝3，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，由可得，动滑轮的重力 G动＝3F-G＝3×300N-800N＝100N （2）已知建材上升的高度为6m，则钢绳自由端移动的距离 s＝3h＝3×6m＝18m （3）滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力为 答：（1）动滑轮的重力为100N； （2）钢绳自由端移动的距离为18m； （3）当所运送建材的重为1100N时，工人作用在绳子上的拉力为400N。 【知识点6 轮轴及其简单应用】 （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。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。 【例6】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。 【变式6-1】机械以各种不同的形式展现在生活中，成为生活中不可或缺的部分，如图是自行车结构图，关于其机械的应用，正确的是（　　） A．螺丝和螺帽：斜面类螺旋简单机械，费距离 B．脚踏板：属于等臂杠杆 C．刹车控制器：属于杠杆，能省距离 D．车龙头：属于轮轴，控制自行车的方向并节省距离 【答案】A 【详解】A．螺丝和螺帽属于斜面类螺旋简单机械，螺纹增加了斜面的长度，省力费距离，故A正确； B．脚踏板属于轮轴，相当于一个省力杠杆，省力费距离，故B错误； C．刹车控制器动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆，省力费距离，故C错误； D．车龙头属于轮轴，相当于一个省力杠杆，可以省力的控制自行车的方向但是费距离，故D错误。 故选A。 【变式6-2】如图所示的简单机械正常使用时不属于轮轴的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，将物体沿斜面向上推可以省力，ACD所示机械均为轮轴，B是斜面，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 模块三 课后作业 一、单选题 1．动滑轮的作用是（　　） A．既省力，又能改变施力方向 B．虽省力，但不能改变力的方向 C．虽不省力，但能改变施力方向 D．既不省力，也不能改变施力方向 【答案】B 【详解】解：动滑轮本质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，所以可以省力，但不能改变力的方向。 故选：B。 2．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（　　） A．用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力 B．用动滑轮提升重物上升h高度，测力计上升h高度 C．定滑轮实质是上一个等臂杠杆 D．用动滑轮拉力更小，且省距离 【答案】C 【详解】AC．定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不计绳重和摩擦时，用定滑轮拉重物，各个方向的拉力都等于物重，故C正确，A错误； B．用动滑轮提升重物上升h高度，则测力计上升2h高度，故B错误； D．用动滑轮拉物体时，拉力可能小于重力，使用动滑轮省力，但是费距离，故D错误。 故选C。 3．分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力 B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力 C．定滑轮相当于等臂杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力 D．动滑轮相当于省力杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力 综上，四种装置匀速提升同一重物，则最省力的是A中的装置。 故选A。 4．对如图所示的几种简单机械，下列说法中正确的是（　　） A．  图中OA是阻力臂 B．  图中所示的装置可省一半力 C．  装置是一种等臂杠杆 D．  汽车驾驶盘也是一种简单机械 【答案】D 【详解】A．阻力臂是支点到阻力作用线的距离，不是支点到阻力作用点的距离，图中误把杠杆的长度当成了力臂，故A错误； B．图中的装置是定滑轮，不能省力，只能改变力的方向，故B错误； C．图中是一个动滑轮，其动力臂为阻力臂二倍，本质是省力杠杆，故C错误； D．汽车驾驶盘是一个轮轴，是一种简单机械，可以省力但费距离，故D正确。 故选D。 5．如图所示，在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到的作用，第二次受到竖直向上的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体的重力为，若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（   ） A．该实验中，需要测量的物理量只有物重和弹簧测力计示数F B． C．的力臂大小为2r D． 【答案】D 【详解】A．在“探究动滑轮工作特点”的实验中，需要测量的物理量有动滑轮重G动、物重G物以及测力计示数F，故A错误； B．由图知，O为支点，不计摩擦和绳重，阻力为动滑轮和物体的总重力，阻力臂为动滑轮的半径；用竖直向上的力F2（动力）提升物体时，动力臂为动滑轮的直径，所以动力臂是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，动力是阻力的一半，即故B错误； C．力臂是支点到力的作用线的垂线段，由图知OA与F1的作用线垂直，所以F1的力臂为OA，故C错误； D．在提升动滑轮的过程中，由力臂的定义可知，F1的力臂要小于F2的力臂，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越小，动力越大，即，故D正确。 故选D。 6．某建筑工人利用3个相同的滑轮组成滑轮组提升水平面上重900N、底面积为的正方体货箱，货箱20s内匀速上升4m，工人所用拉力F为400N（不计绳重和摩擦），则下列选项中错误的是（    ） A．人拉绳子的速度为0.2m/s B．动滑轮的重力为300N C．此段时间内，左侧定滑轮对顶墙的拉力为1100N D．当工人所用拉力为200N时，货箱对地面的压强为 【答案】A 【详解】A．由图得 绳子移动的距离为 人拉绳子的速度为 故A错误，符合题意； B．不计绳重和摩擦 动滑轮的重力为 故B正确，不符合题意； C．此段时间内，左侧定滑轮对顶墙的拉力为 故C正确，不符合题意； D．当工人所用拉力为200N时，重物与动滑轮受到的拉力为 货箱受到的拉力为 货箱对地面的压力为 货箱对地面的压强为 故D正确，不符合题意。 故选A。 二、填空题 7．拧螺帽时，用图甲b的握法更容易拧紧，原因是在相同条件下，该种握法增大了 　 　；如图乙，旗杆顶部装配一个 　 　滑轮，目的是能改变 　 　 。 【答案】动力臂；定；施力的方向。 【详解】解：拧螺帽时，用图甲b的握法更容易拧紧，原因是在相同条件下，该种握法增大了动力臂；如图乙，旗杆顶部装配一个定滑轮，目的是能改变施力的方向。 故答案为：动力臂；定；施力的方向。 8．如图所示，铁桶的重力是100N，A装置是 滑轮，滑轮、绳的重力及摩擦不计，工人拉绳子端的力为 N。 【答案】动 50 【详解】 [1]图中的滑轮随物体一起运动，此装置是动滑轮，可以省一半的力。 [2]因为滑轮和绳子的重力、摩擦均不计，所以拉力 9．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为240N的泥桶，动滑轮重为30N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。若工人在10s内将绳子匀速向上拉9m，则泥桶上升________，手拉绳子的力为________。 【答案】3；90。 【详解】由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，所以，则： ； 手拉绳子的力： 。 故答案为：3；90。 10．如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中使用甲滑轮的好处是 。其中乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高 m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1=F2，则G1 G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 【答案】 可以改变作用力方向 2 小于 【详解】如图所示甲为定滑轮，乙为动滑轮。 [1]图中使用甲滑轮的好处是，可以改变作用力方向。 [2]动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力多费1倍距离，乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高2m。 [3]定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，故 F1=G1 动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，故 则 G2=2F2 故 G1<G2. 11．如图所示用甲、乙两滑轮组匀速提升重物A，重物A的重力是600N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F乙为 　N；若将重物A提高1m，则甲滑轮组中绳子的自由端移动的距离为　 　m；若乙滑轮组中绳子的自由端移动的速度为40cm/s，则重物A移动的速度为　　 m/s。 【答案】300；3；0.2。 【详解】解：由图知，甲、乙两个滑轮组承担重物绳子的段数n甲＝3，n乙＝2， 不计动滑轮重及摩擦，乙滑轮组绳端拉力： F＝G＝×600N＝300N； 根据s＝nh可知，甲滑轮组中绳子的自由端移动的距离为： s甲＝n甲h＝3×1m＝3m； 根据v自＝nv物可知，重物A移动的速度为： vA＝v自乙＝×40cm/s＝20cm/s＝0.2m/s。 故答案为：300；3；0.2。 12．滑轮在日常生活中十分常见。科学兴趣小组发现了一个密封起来的滑轮组（仅密封盒背后有测力计连接绳子自由端），每个滑轮重力相同，忽略绳重与摩擦。组员小明十分好奇密封盒中的滑轮个数，于是不断改变物重G并多次实验记录数据如下表，结合信息回答下列问题： 实验序号 1 2 3 物重G/N 1000 2000 4000 测力计示数F/N 300 500 900 (1)密封盒中滑轮组绳子自由端的F＝ N（仅物重G用字母表示）； (2)若测力计上写有“量程0～1000N分度值50N”，则物重G的取值范围为 。 【答案】(1) (2)0～4500N 【详解】（1）设该滑轮组绳子承重段数为n、滑轮组的重力为，由表中数据可得 解得，。则密封盒中滑轮组绳子自由端的拉力为。 （2）测力计量程0～1000N，则有 解得。所以物重G的取值范围为0～4500N。 三、画图题 13．有一物体放在水平地面上，一个人站在地上利用滑轮组利用300N的力将重物匀速提到楼上，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法。 【答案】 【详解】解：图中滑轮组由两个定滑轮和一个动滑轮组成，要使该滑轮组向下用力物体向上运动，应从动滑轮开始缠绕，如图所示： 14．如图所示，某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B，画出最省力的绕线。 【答案】 【详解】解： 人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B，承担物重的绳子段数最多时最省力，应由3段绳子承担物重；所以，从动滑轮上面挂钩开始，依次绕过定滑轮和动滑轮，最后绳端回到人的手中，则，为最省力的绕法，如图所示： 四、实验题 15．小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，实验装置如图所示。 实验次数 物重G/N 使用动滑轮时测力计的示数F/N 1 1.00 0.65 2 1.50 0.9 3 2.00 1.15    （1）在研究定滑轮特点时，按图甲操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会 （选填“大于”、“等于”或“小于”）物体的重力，其原因是 （不计绳重及摩擦）； （2）在研究动滑轮特点时，按图乙操作，记录数据如表，分析表中的数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，其原因是 。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 。 【答案】 小于 测力计有重力 动滑轮有重力 增加物重 【详解】（1）[1][2]测力计倒过来使用时，弹簧测力计受力情况是：受到向上绳子的拉力，受到向下的重力和手的向下拉力，这时测力计测量的是手向下的拉力，大小等于绳子自由端的拉力与测力计的重力之差，所以在匀速拉动时，根据二力平衡条件可知，实验会造成测量值会小于钩码的重力。 （2）[3]人在提升重物时把动滑轮也提起了，所以动滑轮本身的重力是存在差异的最主要原因；由于转轴之间有摩擦，绳也有一定重量，导致拉力增大。 [4]如果不更换动滑轮，为了使测出的拉力接近物重的一半，可以换用轻质动滑轮或提升重力更大的物体。 16．在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时，小明用同一个滑轮做了四次实验，前两次按图甲、乙进行，后两次按图甲、丙进行，并将测得的数据记录在表格中。 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 1.0 20.0 1.0 20.0 2 2.0 20.0 2.0 20.0 3 1.0 20.0 40.0 4 2.0 20.0 1.2 40.0 （1）表格中第三次实验的拉力应为 N； （2）分析第1、2次的数据，可以得出结论：使用定滑轮 （选填“能”或“不能”）省距离；用图乙进行实验时，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”）； （3）用图丙进行实验时，最好沿 方向匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为 ； （4）在本实验中进行了多次实验，目的是 。 A．从多次实验中选取最准确的数据　B．从特殊现象中得到普遍规律  C．利用控制变量法 【答案】 0.7 不能 不变 竖直 动滑轮自身受到重力 B 【详解】（1）[1]忽略绳重和摩擦，分析第4次实验数据：因为拉力 所以 则第3次的拉力为 （2）[2][3]比较1、2两次实验数据，拉力大小都等于钩码的重力，说明使用定滑轮不能省力，但能改变力的方向，所以小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动，拉力的大小将不变。 （3）[4]用图丙进行实验时，最好沿竖直方向匀速拉动绳子自由端，此时最省力。 [5]使用动滑轮提升物体时，不但要克服物体的重力，还要克服动滑轮自身的重力、滑轮与绳子间的摩擦力等，所以拉力的大小总比钩码重力的一半要大。 （4）[6]本实验中进行了多次实验，目的是通过对实验数据的分析，总结归纳出定滑轮和动滑轮的特点，从特殊现象中得到普遍规律，故B符合题意，AC不符合题意。 故选B。 五、计算题 17．小智同学用如图所示的滑轮组用时10s匀速提升质量40kg的物体，物体向上移动了2m，此时他对绳的拉力为240N，不计绳重和摩擦，绳子能承受的最大拉力为500N；g取10N/kg，求： （1）绳子自由端的移动速度； （2）该滑轮组能提升的最大物重。 【答案】1）绳子自由端的移动速度为0.4m/s； （2）该滑轮组能提升的最大物重为920N。 【解析】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m， 绳子自由端的移动速度v＝＝＝0.4m/s； （2）货物的重力：G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N； 不计摩擦和绳重，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力： G动＝nF﹣G＝2×240N﹣400N＝80N； 滑轮组的最多能提起物体的重： G′＝nF′﹣G动＝2×500N﹣80N＝920N。 答：（1）绳子自由端的移动速度为0.4m/s； （2）该滑轮组能提升的最大物重为920N。 18．如图是利用滑轮组从水中打捞物体的示意图。当物体匀速上升时，工人需用力竖直向下拉动绳子。忽略绳的重力，忽略滑轮与绳、轮轴间的摩擦以及水的阻力。求： 若物体重900N、体积为，则物体浸没在水中时受到的浮力多大？ 按上述的条件，将浸没在水中的物体匀速拉出，物体向上运动的速度大小恒为。当物体在空中匀速上升时，工人拉绳的力为400N，则物体尚浸没在水中时，工人拉绳的力多大？拉绳的速度多大？ 若工人的体重为600N，他利用此装置最多能将多重的物体匀速拉出水面，吊至空中？ 【答案】 300N； ； 若工人的体重为600N，他利用此装置最多能将1500N重的物体匀速拉出水面，吊至空中。 【详解】解： 物体浸没水中，则排开水的体积：， 物体受到的浮力： ； 由图知，， 忽略绳的重力，忽略滑轮与绳、轮轴间的摩擦以及水的阻力， 当物体在空中匀速上升时，工人拉绳的力： ， 则动滑轮的重力： ， 物体尚浸没在水中时，工人拉绳的力： ， 拉绳的速度： ； 物体被吊至空中时，拉力最大时提升的物体最重， 若工人的体重为600N，则工人的最大拉力：， 由可得，利用此装置最多能提升的物重： 。 答：物体浸没在水中时受到的浮力为300N； 物体尚浸没在水中时，工人拉绳的力为300N，拉绳的速度为； 若工人的体重为600N，他利用此装置最多能将1500N重的物体匀速拉出水面，吊至空中。 第 26 页 共 30 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $