11.2 滑轮（讲义）物理新教材苏科版九年级上册

本讲义聚焦初中物理“滑轮”核心知识点，从定滑轮（等臂杠杆、改变力的方向）、动滑轮（动力臂2倍阻力臂的杠杆、省力费距离）到滑轮组（绕线方法与省力规律），层层递进，配合随学随练搭建完整学习支架。 该资料以科学思维中的模型建构（将滑轮抽象为杠杆）和科学推理（滑轮组n的判断与计算）为特色，设计“奇动偶定”绕线口诀、水平滑轮组摩擦力分析等实例，课中辅助教师分层教学，课后通过题型分类与基础提升练习帮助学生查漏补缺，强化物理观念与科学探究能力。

第十一章 简单机械和功 二、滑轮 课标要点 1.知道定滑轮、动滑轮的定义，能根据轴是否随物移动加以区分。 2.通过实验，知道定滑轮不省力但可改变力的方向；动滑轮省力（理想情况省一半力）但费距离。 3.理解定滑轮和动滑轮的实质——分别为等臂杠杆和动力臂为阻力臂2倍的杠杆。 4.知道滑轮组的作用，能按绕线要求组装，理解拉力与物重的关系（F=G/n，不计摩擦和滑轮重）。 5.能识别生活和生产中的滑轮、轮轴，了解机械使用对社会发展的作用。。 学习重难点 重点：定、动滑轮的区分及工作特点；滑轮组的绕线方法与省力规律；滑轮实质的杠杆分析。 难点：将滑轮抽象为杠杆模型（找支点、判力臂）；滑轮组中绳子股数判断及拉力、距离的计算；含滑轮自重及与浮力、压强、功等模块的综合应用。 知识点 定滑轮 1. 认识滑轮： 滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的小轮。从本质上讲，滑轮是连续旋转的杠杆，其核心原理依然是杠杆的平衡条件。根据使用时轴的位置是否移动，滑轮分为定滑轮和动滑轮。 2. 定滑轮： 工作时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮，定滑轮的实质是一个等臂杠杆。 3. 定滑轮的特点： 作用：可以改变力的方向（向下拉绳，物体向上运动），给工作带来方便。 缺点：不省力（也不省距离）。 理想情况（忽略绳重和摩擦）：拉力 F = G物。 距离关系：绳子自由端移动的距离 s 等于物体上升的高度 h，即 s = h。 速度关系：绳子自由端移动的速度 v 等于物体上升的速度 v物，即 v = v物。 注意：定滑轮不能省力，可以改变力的方向。实际场景中考虑摩擦，F 应略大于 G。 随学随练 1．升国旗时，旗杆顶部有一个简单机械，利用它可以站在地面将国旗升起，则这个简单机械（　　 ） A．能省力 B．能省距离 C．能费力 D．能改变力的方向 【答案】D 【详解】旗杆顶部的简单机械为定滑轮，实质是等臂杠杆。由杠杆平衡条件，定滑轮动力臂等于阻力臂，得拉力等于物重，既不省力也不费力；且拉力移动距离等于国旗上升高度，不省距离，定滑轮可改变力的方向，满足站在地面升旗的需求，故选D。 2．如图所示的装置中，物块甲重，甲的底面积为，物块乙重12 N，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__________，甲对地面的压强为__________。 【答案】 12 8000 【详解】对乙进行受力分析，乙受到了竖直向下的重力和竖直向上拉力，乙处于静止状态，即平衡状态，则拉力等于重力，故此时弹簧测力计的示数为12N。 对甲进行受力分析，由于定滑轮只改变力的方向，不能改变力的大小，故甲受到了向上的拉力12N，而自身的重力为20N，则地面对其的支持力为 根据力的作用是相互的可知，物体对地面的压力为 所以甲对地面产生的压强为 3．如题图所示，体重为500N的小明站在地面上，利用滑轮M将重物提升到楼上，滑轮M是________（选填“定”或“动”）滑轮，其作用是________（选填“省力”或“改变力的方向”）；此情景中，小明最多可提升________N的重物。（不计绳重及摩擦） 【答案】 定 改变力的方向 500 【详解】由图可知，滑轮M不随物体一起移动，是定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 不计绳重及摩擦，小明最多可提升重物的重力 知识点 动滑轮 1. 动滑轮： 工作时，轴随物体一起移动的滑轮。实质是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 2. 动滑轮的特点： 作用：最多可以省一半力。 缺点：费距离，且不能改变力的方向（要向上拉绳，物体才向上运动）。 理想情况（忽略绳重和摩擦，且忽略动滑轮自重）：拉力 F = G / 2。 实际情况（忽略绳重和摩擦，考虑动滑轮自重 G动）：F = (G + G动) / 2。（拉力不仅要克服物体重力，还要克服动滑轮的重力）。 距离关系：绳子自由端移动的距离 s 是物体上升高度 h 的2倍，即 s = 2h。 速度关系：绳子自由端移动的速度 v 是物体上升速度 v物 的2倍，即 v = 2v物。 易错警示：计算动滑轮拉力时，务必看清是否“考虑动滑轮自重”。若题目未说明“不计动滑轮重”，则必须代入 G动。 3. 动滑轮的特殊使用方法（费力省距离）： 常规使用动滑轮时，拉力作用在绳子自由端，此时可以省力但费距离；如果将拉力作用在动滑轮的轴上，就会得到动滑轮的特殊使用方法，此时费力但可以省距离。对这种情况做受力分析：忽略绳重、摩擦和动滑轮自重时，两段绳子向下的拉力都等于物体重力G，因此向上拉动滑轮轴的拉力F=2G，拉力大于物体重力，所以费力。距离关系上，物体移动距离等于绳子自由端移动距离，而动滑轮轴上升的高度是物体移动高度的一半，即s轴=h物，因此省一半距离。对应的速度关系为v轴=v物。这种使用方式虽然费力，但可以获得更小的移动距离，在需要省距离的特殊场景中会用到。 随学随练 1．用如甲、乙两图所示的装置分别沿不同方向匀速提起重物G，则（　　 ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．甲图为动滑轮，支点在左侧绳与滑轮切点，阻力臂为半径。力臂为，力臂为，力臂为，由图可知。由杠杆平衡条件可得 故，故AB错误； CD．乙图为定滑轮，支点在轴心，动力臂与阻力臂均为半径。由杠杆平衡条件可得 故C错误，D正确。 故选D。 2．如图所示，在拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动，弹簧测力计的读数为10 N。不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦，则水平拉力F的大小为____________N。 【答案】20 【详解】由题可知，弹簧测力计的读数为。弹簧测力计测量的是绳子的拉力，所以绳子的拉力 。由于是同一根绳子，并且不计滑轮与绳子的摩擦，所以绳子各处的拉力都相等。动滑轮在水平方向上受到一个向右的拉力，两段绳子分别向左的拉力，因为物体A是匀速滑动的，所以整个系统（包括滑轮）都处于平衡状态，所受合力为零。因此，向右的拉力 。 3．如图是小明自制的提升重物的装置，图中滑轮的作用是______；小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升重物，当重物的重力为200N时，握杆对绳子的拉力为125N，不计绳重和摩擦，则滑轮的重力为______N。 【答案】 省力 50 【详解】该滑轮的轴会随重物一起运动，属于动滑轮，动滑轮的作用是省力。 不计绳重和摩擦时，这个动滑轮由2段绳子承担重物和滑轮的总重力，满足关系 解得滑轮重力 知识点 滑轮组（重难点） 1. 认识滑轮组： 在实际使用中，人们常将动滑轮和定滑轮组合成滑轮组，这样既可以省力又可以改变施力的方向。但省力的同时滑轮组依然要费距离。 2. 滑轮组计算时的关键物理量（承担物重的绳子段数 n）： 滑轮组省力的实质是依靠多段绳子共同承担物重，因此拉力的大小与承担物重的绳子段数n直接相关。 确定n的方法为：首先找出动滑轮，数清楚直接连在动滑轮上的绳子段数，每一段直接对动滑轮和物体施加向上拉力的绳子都要计入，这就是承担物重的绳子段数n。滑轮组在省n倍力的同时，需要费n倍的距离。 3. 滑轮组的受力分析（核心公式）： （1）理想情况（忽略绳重、摩擦和动滑轮自重）： 拉力 F = G / n （2）实际情况（忽略绳重和摩擦，考虑动滑轮自重 G动）： 拉力 F = (G + G动) / n （3）距离关系（通用）： 绳子自由端移动距离 s = n·h （4）速度关系（通用）： 绳子自由端移动速度 v = n·v物 注意：n 越大，越省力，但绳子自由端移动的距离和速度也越大，即越费距离。 4. 滑轮组的绕线方法（“奇动偶定”）： 原则：绳子的固定端（系在挂钩上的那一端）决定绕法。 奇动偶定： 如果 n 为奇数，绳子的固定端应系在动滑轮的挂钩上（从动滑轮开始绕）。 如果 n 为偶数，绳子的固定端应系在定滑轮的挂钩上（从定滑轮开始绕）。 作图口诀：“近者先绕”（从固定端开始，由内向外依次绕过每一个滑轮，滑轮槽要画满，最后绳子自由端画上箭头并标出 F）。 随学随练 1．用图甲所示的滑轮组提升重500N的物体，已知B滑轮重100N，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，拉力F为_______N，图乙中反映绳子自由端运动情况的是图线_____（选填“a”或“b”），绳子自由端的运动速度为________m/s。 【答案】 200 a 1.5 【详解】观察图甲的滑轮组，动滑轮上承担物重的绳子段数 ，不计绳重和摩擦时，拉力 滑轮组中绳子自由端移动距离 ，即相同时间内，绳子自由端移动距离是物体移动距离的倍，移动速度更大。图乙中，相同时间内图线移动距离更大，因此反映绳子自由端运动的是； 由图线可知，时，绳子自由端移动距离，速度 2．两个滑轮按如图所示方式组合，其中A是___________滑轮。若用的拉力，拉着物体在地面上做匀速直线运动，不计绳子与滑轮间的摩擦，物体受到的拉力为___________N。 【答案】 动 40 【详解】如图所示，A滑轮的轴随物体一起移动，所以A是动滑轮；不计绳子与滑轮间的摩擦时，物体受到的拉力 3．如图所示，已知动滑轮重为300N，物体A重为1500N，在向下的拉力F作用下，将物体匀速提起，在5s时间内物体上升的高度为10m，绳子重及摩擦均不计，求： (1)在匀速提起重物时所用的拉力F。 (2)拉力F移动的速度。 【答案】(1)600N (2)6m/s 【详解】（1）由图可知，，绳子重及摩擦均不计，在匀速提起重物时所用的拉力 （2）绳子自由端移动的距离为 拉力F移动的速度 题型 定滑轮及其工作特点 题型描述：给出生活中的定滑轮应用场景（如旗杆顶端的滑轮、起重机吊臂顶端的滑轮），要求判断其工作特点，包括省力情况、力的方向变化、距离关系和速度关系；或通过受力分析判断定滑轮两侧绳子拉力的大小关系。 解题方法： 核心判断依据：定滑轮的轴固定不动，相当于一个等臂杠杆。 工作特点（四要素）： 省力情况：不省力也不费力，理想情况下 F = G（考虑摩擦时 F 略大于 G）。 方向变化：能改变力的方向（向下拉绳，物体向上运动）。 距离关系：s = h（绳子自由端移动距离等于物体上升高度）。 速度关系：v = v物（绳子自由端移动速度等于物体上升速度）。 受力分析要点： 同一根绳子上的拉力大小处处相等（不计绳重和摩擦）。 定滑轮两侧绳子拉力相等，即 F1= F2 = G（平衡时）。 活学活用 1．如下图所示装置，滑轮下端挂重40N的物体，杠杆可绕水平轴无摩擦地转动，绳、杠杆和滑轮都不计重力，杠杆上标度的间距相等。要在图示水平位置平衡，在杠杆A点所加的向下的力F数值应是（     ） A．25N B．50N C．100N D．200N 【答案】B 【详解】定滑轮不省力、只能改变力的方向，因此杠杆左端绳子的拉力等于物体的重力，设杠杆一格长度为L，根据杠杆的平衡条件可知 在杠杆A点所加的向下的力，故选B。 2．如图所示，小明用简易拉力器进行身体锻炼，该装置所用滑轮是______________滑轮，其作用是______________。匀速拉动时，不计绳重和摩擦，则F______________G（选填“>”“<”或“=”）。 【答案】 定 可以改变用力的方向 = 【详解】由图可知，该装置中的滑轮轴固定在墙壁上，工作时不随物体一起移动，因此该滑轮是定滑轮； 定滑轮的实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，但其作用是可以改变用力的方向； 在匀速拉动时，不计绳重和摩擦，由于使用的是定滑轮，拉力 F等于物体的重力G，即 3．如图所示，该装置是___________滑轮（选填“定”或“动”），它相当于___________杠杆（“等臂”、“省力”或“费力”）；若物体所受重力为100N，当分别用力匀速提起物体时，拉力F1___________F2___________F3（选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】 定 等臂 = = 【详解】该滑轮工作时轴的位置固定不动，属于定滑轮；定滑轮的实质是动力臂等于阻力臂的杠杆，相当于等臂杠杆，只能改变力的方向，不能省力；定滑轮支点在轴心，无论拉力方向如何，动力臂和阻力臂都等于滑轮半径，因此匀速提升物体时，拉力大小都等于物重，故 。 题型 动滑轮及其工作特点 题型描述：给出动滑轮的应用场景（如起重机吊钩下方的滑轮、装修提升装置），要求判断其工作特点；或给出物重G和动滑轮自重G动，求拉力 F；或判断绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系。 解题方法： 核心判断依据：动滑轮的轴随物体一起移动，相当于一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆（l1 = 2l2）。 工作特点（四要素）： 省力情况：省一半力。 不计动滑轮重：F = G/2 考虑动滑轮重（不计绳重和摩擦）：F = (G + G动)/2 方向变化：不能改变力的方向（向上拉绳，物体向上运动）。 距离关系：s = 2h（绳子自由端移动距离是物体上升高度的 2 倍）。 速度关系：v = 2v物（绳子自由端移动速度是物体上升速度的 2 倍）。 活学活用 1．如图所示，小宝同学想把被台风刮倒的甲树拉正，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。如果不计绳重和摩擦，甲树受到300N拉力，则（     ） A．他利用的是动滑轮可以省力 B．他利用的是定滑轮可以改变力的方向 C．小宝对绳子的拉力是600N D．乙树受到的拉力是300N 【答案】A 【详解】A．甲树是被拉动的对象，绳子绕过甲树，甲树随拉动改变位置，相当于动滑轮，因此可以省力，故A正确，B错误； C．已知甲树受到的总拉力为300N，动滑轮由2段绳子共同承担拉力，不计绳重和摩擦时，同一根绳子拉力处处相等，因此小宝对绳子的拉力 乙树受到的拉力等于绳子的拉力，大小为150N，故CD错误。 故选A。 2．如图所示，不计绳重和摩擦，物重，滑轮重为10 N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为_______N，挂钩A承受_______N的拉力，若绳子自由端向上拉过2米，则物体向上移动_______米。 【答案】 550 280 1 【详解】物体匀速上升，受力平衡，挂钩B承受的拉力等于物重，即 不计绳重和摩擦，动滑轮由2段绳子承担总重，绳子拉力 因同一根绳子拉力相等，故挂钩A承受的拉力 由动滑轮距离关系，得物体上升高度 3．为了更好地理解“同一直线上力的合成”，组装了如图所示装置，将物体A放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接一个重为7N的物体B，此时物体A恰能向右做匀速直线运动，绳上的力，则物体A受到的摩擦力是_____N，动滑轮的重力是_____N。（不计绳重和滑轮间的摩擦） 【答案】 4 1 【详解】同一根绳子的拉力处处相等，因此绳子拉A的拉力大小为。A做匀速直线运动，水平方向拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此摩擦力 不计绳重和摩擦，动滑轮随B匀速运动，受力平衡；向上有两段绳子的拉力，总拉力为 滑轮组向下的总合力是动滑轮重力加物体B的重力，根据平衡关系可得， 所以动滑轮重力 题型 滑轮组的受力分析与计算 题型描述：给出滑轮组装置图及物重 G（有时给出动滑轮重G动），求拉力F的大小；或给出拉力 F和n，求物重 G；或求绳子自由端移动的距离s和速度v；或判断滑轮组省力情况。 解题方法： 核心四步法： ①判n：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数出与动滑轮直接接触的绳子段数，即为 n。 ②选公式： 若忽略绳重、摩擦和动滑轮自重 → F = G / n 若考虑动滑轮自重 G动（忽略绳重和摩擦）→ F = (G + G动) / n ③求距离：s = n·h（h 为物体上升高度）。 ④求速度：v = n·v物（v物为物体上升速度）。 活学活用 1．某同学使用图中装置探究滑轮组，物体重30 N，下面说法错误的是（　　 ） A．该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，它可以省力但不可以改变力的方向 B．若不考虑绳重、滑轮重及摩擦，要提起重物，拉力至少为10 N C．若将重物提升3 cm，绳子自由端需要移动9 m D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10 N 【答案】C 【详解】A．由图可知，该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，拉力方向向上，物体运动方向向上，力的方向未改变，即可以省力，但不可以改变力的方向，故A正确； BD．由图可知承担物重的绳子段数，若不考虑绳重、滑轮重及摩擦，拉力 实际实验中需克服动滑轮重、绳重及摩擦做功，所用拉力大于，故BD正确； C．绳子自由端移动距离 故C错误。 本题选择错误的，故选C。 2．如图所示，竖直固定的弹簧测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重为50 N，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缓慢做匀速直线运动，测力计示数为550 N，不计绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg，则此时绳子的拉力大小为________N，物体B受到的重力为________N。如果再在物体B下方加挂重为90 N的物体C，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左缓慢做匀速直线运动，则F的大小为________N。 【答案】 250 700 530 【详解】对定滑轮进行受力分析，定滑轮处于静止状态，在竖直方向上受到竖直向上的测力计拉力F测、竖直向下的重力G定和两股向下的绳子拉力。根据力的平衡条件有，代入数据得，则此时绳子的拉力大小为。 对动滑轮和物体B组成的整体进行受力分析，整体处于静止状态，受到向上的3股绳子的拉力，向下的动滑轮重力G动和物体B的重力GB，根据平衡条件有，代入数据得，则物体B受到的重力为。 物体A向右缓慢做匀速直线运动时，处于平衡状态，在水平方向上受到向右的拉力F绳和向左的滑动摩擦力f，由二力平衡得滑动摩擦力大小为 当在物体B下方加挂重为90 N的物体C时，动滑轮下方挂的总重力为 此时绳子的拉力变为 当物体A在水平向左的拉力F作用下缓慢向左做匀速直线运动时与向右的滑动摩擦力f和绳子拉力F'绳的合力大小相等。由于滑动摩擦力大小仍为250 N，则此时水平向左的拉力F为 3．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，工人重600N，人跟地面的总接触面积为500cm2，求人对地面的压强。 【答案】(1)100N (2)18m (3)4000Pa 【详解】（1）由图可知，滑轮组承担重量的绳子股数n=3 滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，则动滑轮的重力 （2）钢绳自由端移动的距离 （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 则人对地面的压力 所以人对地面的压强 题型 水平放置的滑轮组分析 题型描述：滑轮组水平放置，物体在水平面上匀速移动，已知物体与水平面间的摩擦力 f（或已知拉力F和n，求摩擦力f），求拉力F、物体移动距离、绳子自由端移动距离及速度等。 解题方法： 核心区别：水平使用时，克服的是摩擦力f，而不是物重G。 核心公式： 理想情况（忽略绳重、摩擦和滑轮自重）：F = f / n 距离关系：s = n·s物（s物为物体移动距离） 速度关系：v = n·v物（v物为物体移动速度） 受力分析要点： 物体在水平方向受绳子拉力（nF，方向向前）和摩擦力（f，方向向后）； 匀速运动时处于平衡状态：nF = f，即 F = f/n； 活学活用 1．如图所示，利用滑轮沿水平方向匀速拉动物体A前进时，若绳子自由端拉力，物体A重，不计滑轮重、绳重以及绳与滑轮间摩擦，则物体A与地面间摩擦力为______N；当绳子自由端移动，则物体A移动______m。 【答案】 240 1 【详解】由图可知滑轮组上作用在动滑轮上绳子的数；不计滑轮重、绳重以及绳与滑轮间摩擦，则物体A与地面间的摩擦力为 物体A移动的距离为 2．水平桌面上放一个200N的重物，用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是60N，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为______N，左侧墙壁对滑轮组的拉力为______N。 【答案】 30 90 【详解】以动滑轮为研究对象，右侧与物体相连，共有2段绳子拉动动滑轮，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，同一根绳子拉力处处相等，物体匀速运动时，动滑轮对物体的拉力等于物体所受摩擦力，因此有 ，水平拉力F为 以整体为研究对象，桌面对物体的摩擦力和拉力的方向是水平向右，所以左侧墙壁对滑轮组的拉力为 3．如图所示，有一辆总质量为1.5t的汽车陷入泥潭，司机取来一套滑轮组将汽车拉出。整个过程中，汽车沿水平方向向右移动了2m，汽车所受水平路面的摩擦力为车总重的0.12倍。（取）求： (1)绳端移动的距离； (2)至少要用多大的拉力才能拉动汽车？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图可知，拉动动滑轮绳子的段数 绳端移动的距离 （2）汽车所受的重力 汽车所受路面的摩擦力 拉出汽车所需要的拉力大小 题型 滑轮组的绕线作图 题型描述：给出定滑轮和动滑轮的组合（一个或多个），以及承担物重的绳子段数 n 或省力要求（如"用最省力的方式绕线"），要求画出绳子的绕法；或给出绕好的滑轮组，要求判断 n 是多少。 解题方法： 核心法则——"奇动偶定"： 若n为奇数，绳子的固定端系在动滑轮的挂钩上（从动滑轮开始绕）； 若n为偶数，绳子的固定端系在定滑轮的挂钩上（从定滑轮开始绕）。 作图步骤（四步法）： ①根据题目要求确定n的值（若要求"最省力"，n 取最大值）； ②根据"奇动偶定"确定固定端位置； ③从固定端开始，"由内向外"依次绕过每个滑轮（绳在轮槽内，与轮缘相切）； ④最后一根绳子自由端画出箭头并标出F. 活学活用 1．如图所示，某人站在高处A点通过一根绳用滑轮组向上提起物体B，请画出最省力的绳子绕线。 【答案】 【详解】从动滑轮上挂钩开始，依次绕过定滑轮和动滑轮，绳端回到人的手中，提升物体绳子段数为3，是最省力的绕法。 2．一辆货车陷入泥坑难以脱困，司机找来了两个滑轮和一根足够长的绳子，请你用笔画线代替绳子，在图中画出最省力且最方便的拉动车辆的绕线方法。 【答案】 【详解】最省力的绕线方式需要让承担拉力的绳子段数最多。 两个滑轮中，靠近货车的是动滑轮，固定在墙上的是定滑轮， 绕线时，绳子的一端固定在动滑轮的挂钩上，然后绕过定滑轮，再绕回动滑轮，这样可以让绳子的段数n=3 ，是最省力的绕法。    3．如图所示，一个边长为80cm的正方体重640N，放在水平地面上，一个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）人还没有用力拉之前，重物对地面的压强是多大？ （2）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。 （3）如果此人匀速提起640N的正方体时，人对绳子的实际拉力是220N，若人的体重为600N，那么他用此滑轮组提升物体的重力不能超过多少牛？ 【答案】（1）1000Pa（2）见解析；（3）1780牛 【详解】解：（1）正方体与地面的接触面积为 Sa280cm)2（0.8m）20.64m2 重物对地面的压强为 P1000Pa （2）要使所用的拉力最小，该滑轮组向下用力物体向上运动，应从定滑轮开始绕，如图所示 （3）因为 F（G物+G动） 所以动滑轮的重力为： G动3F﹣G3220N﹣640N20N 因为 F′（G物′+G动） 所以用滑轮组提升物体的最大重力为 G物′3F′﹣G动3600N﹣20N1780N 答：（1）人还没有用力拉之前，重物对地面的压强是1000Pa； （2）滑轮组上绳子的绕法见下图： （3）他用此滑轮组提升物体的重力不能超过1780牛。 题型 滑轮组的实验探究 题型描述：给出"探究滑轮组省力情况"实验装置和数据表格，要求分析数据、得出结论、找出错误数据、判断实验操作是否正确或分析误差来源。 解题方法（高频考点清单）： 实验操作要点： 弹簧测力计使用前要调零； 拉动弹簧测力计时，要沿竖直方向匀速拉动（使物体处于平衡状态，读数稳定）； 读数时视线要与刻度盘垂直，避免读数误差； 若探究"最省力"绕法，需按要求组装并画出绕线图。 多次实验的目的： 探究省力情况时，改变物重多次实验是为了避免偶然性，得出普遍性结论。 活学活用 1．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，后两次按图丙进行，并将测得的数据记录在表格中。 实验次数 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 0.7 40.0 4 2.0 20.0 1.2 40.0 (1)由第1、2次实验的数据，可以得出使用定滑轮________（选填“能”或“不能”）省力、________（选填“能”或“不能”）省距离，________（选填“能”或“不能”）改变力的方向的结论，定滑轮实质上是一个________杠杆； (2)在进行图乙实验时，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)在进行图丙实验时，最好沿________匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次实验数据发现，使用动滑轮________（选填“能”或“不能”）省力、________（选填“能”或“不能”）省距离，________（选填“能”或“不能”）改变力的方向的结论，动滑轮实质上是一个________杠杆；拉力的大小总比钩码重力的一半大，这主要是因为________。 (4)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．多次测量取平均值，减小误差 C．得到普遍规律 D．利用控制变量法 【答案】(1) 不能 不能 能 等臂 (2)不变 (3) 竖直向上方向 能 不能 不能 省力 除了提升钩码，还需要额外克服动滑轮自身的重力、绳重以及滑轮转轴处的摩擦力 (4)C 【详解】（1）分析第1、2次实验数据，拉力F始终等于钩码重G，绳子自由端移动的距离s也始终等于钩码上升的高度h，拉力方向与物体方向相反，由此可以得出结论：使用定滑轮不能省力，不能省距离，可以改变力的方向。 定滑轮的实质是等臂杠杆，它的动力臂等于阻力臂，所以不省力也不省距离。 （2）定滑轮的实质是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂等于定滑轮的半径，当它沿水平向右的方向匀速拉动时，动力臂仍然等于定滑轮半径，所以拉力大小不变。 （3）做动滑轮实验时，最好沿竖直向上方向匀速拉动绳子自由端，这样能保证拉力的力臂最大且稳定，测量更准确。 分析第3、4次实验数据，拉力F始终小于钩码重，绳子自由端移动的距离s大于钩码上升的高度h，拉力和物体运动方向一致，由此可以得出结论：使用动滑轮能省力，不能省距离，不能改变力的方向。 使用动滑轮时，拉力小于物体重力，是省力杠杆。 实际在实验时，除了提升钩码，拉力还需要额外克服动滑轮自身的重力、绳重以及滑轮转轴处的摩擦力，因此实际拉力会大于钩码重力的一半。 （4）本实验是探究定滑轮和动滑轮的特点，多次实验的目的是为了得到普遍规律，避免偶然性，故选C。 2．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。 3．在生活和生产中滑轮被广泛使用，在某建筑工地，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题： （1）在甲、乙两场景中，不计摩擦及绳与滑轮的重，甲、乙两物体在、作用下匀速上升： ①若，则__________； ②若，则__________； （2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下匀速拉动绳子自由端： ①请用笔划代绳子，在丙图中画出滑轮组的绕线。( ) ②已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力为__________N； （3）如图丁a所示是某种升降电梯工作原理图，对重的质量为400kg，空轿厢的质量是500kg，额定承载质量是1000kg。某次电梯满载上升时的图像如图丁b所示。不计钢丝绳重力和一切摩擦。 ①在2～8s内，对重下降的高度为__________m。 ②在2～8s内，电动机钢丝绳拉力是__________N。 【答案】 2∶1 1∶2 250 12 【详解】（1）①②[1][2]由题意可知，不计摩擦及绳与滑轮的重时，甲为定滑轮，不改变力的大小，拉力等于重力；乙为动滑轮，拉力为重力的。因此，若，则 若，则 （2）①[3]根据题意，拉力的方向向下，故从工人处开始，依次缠绕滑轮组，如下图所示： ②[4]由上图可知，滑轮组绳子段数n=2，则拉力的大小为 （3）①[5]由图示可知，该装置中的滑轮均为定滑轮，定滑轮绳子自由端运动的运动速度等于物体运动的速度，则在2～8s内，对重下降的高度为 ②[6]对满载的轿厢进行受力分析，轿厢受到满载时的重力，方向竖直向下，受到对重向上的拉力和钢丝绳向上的拉力，在2～8s内轿厢运动运动，则向下的力与向上的力平衡。对重提供的拉力为 满载时轿厢的重力为 则钢丝绳的力为 基础通关 1．某同学学习简单机械时，想用100 N的拉力借助下列机械提起重150 N的物体，不能实现的是（     ） A．一个定滑轮 B．一个动滑轮 C．杠杆 D．滑轮组 【答案】A 【详解】根据题意，要用100 N的拉力提起重150 N的物体，需要机械省力。 A．定滑轮的特点是改变力的方向，但不省力，故A符合题意； B．动滑轮理想状态拉力 考虑动滑轮自重时只要动滑轮重不超过50N即可提起，可实现，故B不符合题意； C．根据杠杆平衡条件，只要动力臂与阻力臂比值，即可用100N拉力提起，可实现，故C不符合题意； D．滑轮组承担物重绳子段数时，理想状态拉力 考虑动滑轮自重仍有足够余量，可实现，故D不符合题意。 故选 A。 2．建筑工人们用如图的装置运送砂石（忽略绳重、动滑轮重、摩擦）。下列说法正确的是（     ） A．滑轮组中的动滑轮不能改变拉力的大小，不能省力 B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆 C．绳子自由端下拉0.5 m，桶上升1.5 m D．质量为60 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石 【答案】B 【详解】AB．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，能省力，改变拉力大小，但不能改变拉力的方向，故A错误，B正确； C．由题可知，承担物体的绳子段数，绳子自由端下拉0.5 m，则桶上升高度，故C错误； D．工人站在地面，最大拉力不超过自身重力，工人最大拉力 忽略绳重、动滑轮重、摩擦，由绳端拉力可知，可以提升的最大物重 所以利用该滑轮组能提起砂石的最大质量为，故D错误。 故选B。 3．A、B两物体叠放在水平桌面上，如图所示。当右端挂上重8N的物体C时，物体A、B恰好能一起水平向右做匀速直线运动。忽略绳子自重及绳与滑轮之间的摩擦。下列推理正确的是（     ） A．图中的滑轮为动滑轮 B．取走物体A，桌面对物体B的摩擦力大小不变 C．增加物体C的重力，可以减小桌面对物体B的摩擦力 D．若对物体B施加一个水平向左的力使物体A、B一起水平向左做匀速直线运动，则该力的大小为16N 【答案】D 【详解】A．图中滑轮位置固定，是定滑轮，故A错误； B．取走A后，B对桌面的压力减小，接触面粗糙程度不变，所以桌面对物体B的摩擦力会变小，故B错误； C．滑动摩擦力只与压力、接触面粗糙程度有关，与拉力无关，增大C的重力不会改变摩擦力大小，故C错误； D．施加水平向左的力前物体A、B一起向右做匀速直线运动，受力平衡，此时摩擦力等于拉力，而绳子拉力等于物体C的重力，即拉力，所以桌面对B的滑动摩擦力；施加水平向左的力后物体A、B一起水平向左做匀速直线运动时，物体受力平衡，此时A、B受到向左的拉力，向右的摩擦力和绳子拉力，则向左拉力的大小为，故D正确。 故选D。 4．如图所示，重为120 N的物体A在水平拉力作用下做水平向左的匀速运动，滑轮的速度为1 m/s，力传感器示数为20 N，绳子足够长，忽略空气阻力、绳子和滑轮自重、绳子与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（     ） A．水平拉力为20 N B．使用动滑轮是为省力 C．物体A的运动速度为2 m/s D．物体A所受地面的摩擦力大小为10 N 【答案】C 【详解】A．力传感器示数为20 N，即作用在动滑轮上每股绳子的拉力为20 N。由于忽略绳重、滑轮重及摩擦，水平拉力作用在动滑轮的轴上，根据动滑轮的受力平衡，水平拉力，故A错误； B．该动滑轮的拉力作用在轴上，动力臂是阻力臂的一半，属于费力杠杆，因此使用该动滑轮是为了省距离而不是省力，故B错误； C．由于绳子一端固定在墙上，拉力作用在轴上，物体A连接在绳子的自由端，所以物体A移动的距离是滑轮移动距离的2倍，物体A的运动速度也是滑轮运动速度的2倍，即，故C正确； D．物体A在水平方向上做匀速直线运动，处于平衡状态，它在水平方向上受到向左的绳子拉力和向右的地面摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以物体A所受地面的摩擦力大小为，故D错误。 故选C。 5．中国高铁运营里程突破4万公里，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，如图为输电线的牵引装置工作原理图，图中______为定滑轮（选填“A”或“B”）。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣配重为200N，若某段时间内坠砣串下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小______N，输电线P端向左移动了______cm。 【答案】 A 8000 10 【详解】定滑轮的轴位置固定不动，动滑轮的轴随被拉物体一起运动。图中A的轴固定，因此A是定滑轮。 20个坠砣的总重力 B是动滑轮，P端连接在动滑轮B的轴上，P端拉力由2段钢绳承担，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，因此P端受到的拉力 该动滑轮费力省距离，动滑轮（P端）移动的距离是坠砣下降距离的，因此P端向左移动的距离 6．如图所示是小明为了锻炼身体制作的两种简易拉力器，不计滑轮重及摩擦。为了达到更好的健身效果（即对肌肉刺激强度更大），应选择图_________（填“甲”或“乙”）装置；图甲中的滑轮与图乙中滑轮_________（填“A”或“B”）的作用一样。 【答案】 乙 B 【详解】不计滑轮重及摩擦，图甲装置为定滑轮，人施加的最小拉力 训练强度小，图乙装置是滑轮组，人对动滑轮施加的最小拉力 用力更大，对肌肉刺激更强，健身效果更好； 图甲装置中的滑轮和图乙装置中滑轮B都是定滑轮，作用一样，目的是改变力的方向。 7．如图所示，物体、重分别为、，不计滑轮重、绳重、滑轮轮与轴、轮与绳之间的摩擦。此时物体向右匀速直线滑动，则桌面对物体的摩擦力为__________。 【答案】10 【详解】图中悬挂物体B的是动滑轮，不计滑轮重、摩擦的情况下，动滑轮由2段绳子承受B的重力，因此每段绳子的拉力为 物体A做匀速直线运动，水平方向受力平衡，绳子对A的拉力与桌面对A的摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此摩擦力 8．如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N，则物体B受到的摩擦力为___________N，物体A受到地面的摩擦力为___________N。 【答案】 3 2 【详解】B保持静止，处于平衡状态，水平方向受到弹簧测力计的拉力和A对B的滑动摩擦力，二力大小相等，已知弹簧测力计示数为3N，因此B受到的摩擦力大小等于拉力，为。 图中是动滑轮，拉力F作用在动滑轮的轴上，因此一段绳子的拉力为 A匀速向右运动，处于平衡状态，它受到向右的绳子拉力，向左的两个摩擦力：B对A的摩擦力（和A对B的摩擦力是相互作用力，大小为3N）、地面对A的摩擦力。根据受力平衡： 9．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 【详解】（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 10．如下图所示，工人师傅用的拉力，使重力为的物体匀速提升。（不计绳重及摩擦） (1)求绳子自由端移动的距离； (2)求动滑轮的重力； (3)若绳子所能承受的最大拉力为，工人能提供最大拉力为，则工人师傅所能提起的最大物重是多少牛？ 【答案】(1) 3m (2) 60N (3) 1440N 【详解】（1）由图可知，承担物重的绳子段数，不计绳重及摩擦。已知物体匀速提升高度，绳子自由端移动距离为 （2）已知，，不计绳重及摩擦，拉力满足关系，变形得 （3）绳子承受最大拉力为，工人最大拉力为，因此实际最大拉力取 根据滑轮组拉力关系变形得，最大物重为 素养提升 11．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、，如图所示，M、N均为绳子 上的点。（忽略滑轮轮重以及轮与轴之间的摩擦力），则（　　） A．若滑轮保持静止，则 B．若N点向右移动0.2m，则M点只向右移动0.1m C．小艳拉的那端更省力，小艳会获胜 D．若M点向左移动0.2m，则N点只向左移动0.1m 【答案】D 【分析】本题以“拔滑轮”比赛为情境，装置为动滑轮的特殊使用形式：小艳拉动绳子自由端M点，老郭拉动滑轮的轴N点。忽略滑轮自重与轮轴间摩擦，同一根绳子上的拉力处处相等，均为，需结合动滑轮的受力规律和距离关系对各选项逐一分析。 【详解】AC．以动滑轮为研究对象，滑轮静止时水平方向受力平衡，老郭向右的拉力等于两段绳子向左的拉力之和，即 故，小艳拉的一端更省力，但拔河获胜取决于双方最大拉力，若老郭最大拉力大于小艳最大拉力的2倍，老郭会获胜，因此“小艳会获胜”不成立，故AC不符合题意； BD．动滑轮中绳子自由端M点移动距离是滑轮N点移动距离的2倍，即。若N点向右移动0.2m，即，即M点应向右移动 若M点向左移动0.2m，即，则N点向左移动的距离为 故B不符合题意，D符合题意。 故选D。 12．小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉，使用时，若绳b处固定不动，腿在a处需用力Fa拉绳，使重物G匀速上升；若绳a处固定不动，手在b处需用力Fb拉绳，使重物G匀速上升。不计绳重和摩擦，则（　　） A．Fa＜Fb B．Fa＞Fb C．Fa=Fb D．条件不足，无法确定 【答案】A 【详解】当绳b处固定不动，腿在a处用力Fa拉绳时，该图中所有滑轮均为定滑轮，则 由图知，当绳a处固定不动，手在b处用力Fb拉绳时，a处的拉力F拉和物体的重力G相等；物体G匀速上升时，中间的滑轮处于平衡状态，中间的滑轮受向上的拉力Fb、2段绳子向下的拉力2F拉和中间滑轮向下的重力G动，由平衡条件可得 由上可知，Fa＜Fb 故A正确，BCD错误。 故选A。 13．如图所示，用两个轻质滑轮组成的滑轮组，挂上两个物体后，物体乙匀速下降。已知物体乙的重力为10N，不计绳重和摩擦，则物体甲的重力为__________N，滑轮A对天花板的拉力为__________N，若物体甲上升2m，物体乙下降__________m。 【答案】 20 20 4 【详解】[1]图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子的拉力，不计绳重和摩擦，轻质滑轮可不计重力，由可得，甲的重力为 [2]滑轮A为定滑轮，其对天花板的拉力等于定滑轮两侧绳子的拉力，则 [3]滑轮组的动滑轮绕2段绳，甲移动的距离是乙的倍，所以物体甲上升，物体乙下降。 14．如图所示，两个小定滑轮质量为m3、大定滑轮质量是小定滑轮质量的3倍，质量分别为m1、m2、m3的三个物体在拉力作用下均处于静止状态，绳子质量及所有摩擦忽略不计，则m1∶m2∶m3=___________。    【答案】8∶3∶1 【详解】如图所示    根据定滑轮不省力，C对m1的拉力为m3g；根据定滑轮工作特点可知，滑轮B绳子对滑轮C的拉力大小为2m3g+m3g，即 m2g=2m3g+m3g 解得m2=3m3；A绳子对m1的拉力为2m2g+m3g，根据m1的受力分析有 2m2g+m3g+m3g=m1g 解得m1=8m3；所以 m1∶m2∶m3=8m3∶3 m3∶m3=8∶3∶1 15．某小学大门口设有护学岗标志牌及其固定装置：铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹，铁夹夹着重4N的护学岗标志牌，铁夹张开幅度越大，夹得越紧。放学时，值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，此过程中，标志牌杆受到铁夹的摩擦力大小为______N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化？同学们展开合理猜想。 （1）猜想1：考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大，理由是______； （2）猜想2：考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变小，理由是______； （3）同学们讨论后，认为猜想1、猜想2都合理，为确定哪一种猜想起主导作用，同学们先采用原始方案，测量时发现超出测力计的量程，于是设计出改进方案1和改进方案2，如图所示，每个滑轮重均为0.3N，不计绳重及滑轮处摩擦： 应采用改进方案______进行探究。实验时，匀速拔出过程中，测力计示数为4.4N，拔出后静止时，测力计示数为1.6N。淋湿、吸水后标志牌重为______N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为______N，猜想______起主导作用。 【答案】 9 木质标志牌杆受潮膨胀导致铁夹张开，张开幅度越大，铁夹夹得越紧，压力变大，在接触面粗糙程度一定时，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变大。 木质标志牌杆表面湿润，导致接触面的粗糙程度变小，在压力一定时，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变小。 2 4.5 8.4 2 【详解】[1]值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，标志牌在竖直方向上受到的竖直向下的摩擦力和重力、竖直向上的拉力的作用，三个力平衡，所以摩擦力的大小为 f=13N-4N=9N（1）[2]略。 （2）[3]略。 （3）[4]使用定滑轮不能改变力的大小，使用动滑轮可以省力。由题意知，物体的重力为4N，拔出后静止时，测力计示数为1.6N，小于标志牌的重力，方案1的三个滑轮均为定滑轮，不能省力，方案2滑轮组中有动滑轮，可以省力，所以采用的是改进方案2。 [5]由图可知，滑轮组有3段绳子拉着动滑轮，拔出后静止时，测力计示数为1.6N，可知吸水后的标志牌的重力为 G′=nF′-G动=3×1.6N-0.3N=4.5N[6][7]匀速拔出过程中，测力计示数为4.4N，不计绳重及滑轮处摩擦，则标志牌受到向上的拉力为 FG=nF-G动=3×4.4N-0.3N=12.9N则拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为 f'=FG-G′=12.9N-4.5N=8.4N<f=9N比较可知，摩擦力变小，则猜想2起主导作用。 16．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20 kg。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60 kg，人双脚站立时，与地面接触的总面积为300 cm2，石柱的底面积为200 cm2，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)石柱的质量。 【答案】(1)6m (2)540N (3)88kg 【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为，由可得，池水深度 （2）由图甲可知，滑轮组中承担物重的绳子段数，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，人双脚与地面的总接触面积，根据可得，人对地面的压力 地面对人的支持力 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 石柱的重力                           石柱的质量 迁移创新 17．阅读短文，回答问题。 轮轴 轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。如图1甲所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂，如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件，可得F1·R=F2·r，使用轮轴时，如果动力作用在轮上能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一、如果动力作用在轴上就费力，但可以省距离。辘轳就是轮轴的一种，它的侧面图如图2所示，辘轳也可以看成是杠杆的变形，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手转动一圈就是如图所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，井筒对轴向下的拉力是阻力F2。选用身边的器材探究轮轴的特点完成实验，如：圆珠笔芯（可以选用油性笔笔芯或普通圆珠笔笔芯，如图3所示），若手头没有圆珠笔芯也可以选用其它一头粗一头细的笔代替。该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响。 （1）辘轳是______杠杆；（填“省力”或“费力”或“等臂”） （2）左手捏紧笔管，右手旋转笔头，则左手______（填“能”或“不能”）使笔管部分保持不被旋转； （3）当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，所以捏住笔管的手比捏住笔头的手______（填“省”或“费”）距离； （4）若螺丝刀的轮半径是1.5cm，轴半径是0.3cm，则正常使用螺丝刀是______（选填“省力”或“费力”）的，且动力和阻力之比是______。 【答案】 省力 能 费 省力 1∶5 【详解】（1）[1]对于辘轳来说，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，故辘轳是省力杠杆。 （2）[2]左手捏紧笔管，作用在轮上，右手旋转笔头，作用在轴上，则左手能使笔管部分保持不被旋转。 （3）[3]当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于比管的直径，所以捏住笔管的手笔，捏住笔头的手更省力，虽然省力，但是会费距离。 （4）[4][5]由题意可知，螺丝刀的轮半径是1.5cm，轴半径是0.3cm，则正常使用螺丝刀时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以正常使用螺丝刀是省力的，根据杠杆平衡条件可得 可得 18．阅读短文，回答问题。 变速自行车的奥秘 变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。 自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。 骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。 (1)图中自行车轮胎上的花纹是通过增大__________来增大摩擦；刹车时是通过增大__________来增大摩擦； (2)后齿轮和后车轮组成一个__________（选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆； (3)爬坡时，应将链条调整至半径较__________（选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的； (4)自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为__________N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为__________m/s（）。 【答案】(1) 接触面粗糙程度 接触面受到的压力 (2)费力 (3)大 (4) 144 7.2 【详解】（1）[1]自行车轮胎上的花纹增大了轮胎与地面的粗糙程度，故是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。 [2]刹车时要捏紧车闸，使车闸紧紧与轮胎钢圈接触，增大了它们之间的压力，故是通过增大接触面受到的压力来增大摩擦的。 （2）在后齿轮和后车轮中，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，所以动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 （3）要达到相对省力的目的，相对减小动力即可，根据杠杆平衡条件可知，动力可以表示为，所以只需适当增大，就可以相对减小，故将链条调整至半径较大的后齿轮上，可达到相对省力的目的。 （4）[1]根据杠杆的平衡条件可知，后齿轮的动力（链条受到的拉力）F拉、动力臂r齿轮、后车轮受到的阻力f、阻力臂r车轮之间的关系为，所以链条受到的拉力 人蹬车的力F、对应的力臂为脚踏板到轴心的长度为25cm，前齿轮受到的阻力为链条上的拉力F拉、对应的力臂为前齿轮的半径为15cm，它们之间的关系为，所以人蹬车的力至少为 [2]人蹬脚踏板每秒转1周，前齿轮也转1周，链条转动的长度为 每秒钟后齿轮转过的圈数 后轮胎每秒钟运动的距离 自行车的前进速度 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 简单机械和功 二、滑轮 课标要点 1.知道定滑轮、动滑轮的定义，能根据轴是否随物移动加以区分。 2.通过实验，知道定滑轮不省力但可改变力的方向；动滑轮省力（理想情况省一半力）但费距离。 3.理解定滑轮和动滑轮的实质——分别为等臂杠杆和动力臂为阻力臂2倍的杠杆。 4.知道滑轮组的作用，能按绕线要求组装，理解拉力与物重的关系（F=G/n，不计摩擦和滑轮重）。 5.能识别生活和生产中的滑轮、轮轴，了解机械使用对社会发展的作用。。 学习重难点 重点：定、动滑轮的区分及工作特点；滑轮组的绕线方法与省力规律；滑轮实质的杠杆分析。 难点：将滑轮抽象为杠杆模型（找支点、判力臂）；滑轮组中绳子股数判断及拉力、距离的计算；含滑轮自重及与浮力、压强、功等模块的综合应用。 知识点 定滑轮 1. 认识滑轮： 滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的小轮。从本质上讲，滑轮是连续旋转的 ，其核心原理依然是杠杆的平衡条件。根据使用时 的位置是否移动，滑轮分为 和 。 2. 定滑轮： 工作时，轴固定不动的滑轮称为 ，定滑轮的实质是一个 杠杆。 3. 定滑轮的特点： 作用：可以 （向下拉绳，物体向上运动），给工作带来方便。 缺点：不省力（也不省距离）。 理想情况（忽略绳重和摩擦）：拉力 。 距离关系：绳子自由端移动的距离 s 物体上升的高度 h，即 s = h。 速度关系：绳子自由端移动的速度 v 物体上升的速度 v物，即 v = v物。 注意：定滑轮 省力，可以 。实际场景中考虑摩擦，F 应略大于 G。 随学随练 1．升国旗时，旗杆顶部有一个简单机械，利用它可以站在地面将国旗升起，则这个简单机械（　　 ） A．能省力 B．能省距离 C．能费力 D．能改变力的方向 2．如图所示的装置中，物块甲重，甲的底面积为，物块乙重12 N，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__________，甲对地面的压强为__________。 3．如题图所示，体重为500N的小明站在地面上，利用滑轮M将重物提升到楼上，滑轮M是________（选填“定”或“动”）滑轮，其作用是________（选填“省力”或“改变力的方向”）；此情景中，小明最多可提升________N的重物。（不计绳重及摩擦） 知识点 动滑轮 1. 动滑轮： 工作时， 随物体一起移动的滑轮。实质是一个动力臂为阻力臂2倍的 杠杆。 2. 动滑轮的特点： 作用：最多可以省一半力。 缺点： ，且 改变力的方向（要向上拉绳，物体才向上运动）。 理想情况（忽略绳重和摩擦，且忽略动滑轮自重）：拉力 。 实际情况（忽略绳重和摩擦，考虑动滑轮自重 G动）： 。（拉力不仅要克服物体重力，还要克服动滑轮的重力）。 距离关系：绳子自由端移动的距离 s 是物体上升高度 h 的2倍，即 s = 2h。 速度关系：绳子自由端移动的速度 v 是物体上升速度 v物 的2倍，即 v = 2v物。 易错警示：计算动滑轮拉力时，务必看清是否“考虑动滑轮自重”。若题目未说明“不计动滑轮重”，则必须代入 G动。 3. 动滑轮的特殊使用方法（费力省距离）： 常规使用动滑轮时，拉力作用在绳子自由端，此时可以省力但 ；如果将拉力作用在动滑轮的轴上，就会得到动滑轮的特殊使用方法，此时 但可以 。对这种情况做受力分析：忽略绳重、摩擦和动滑轮自重时，两段绳子向下的拉力都等于物体重力G，因此向上拉动滑轮轴的拉力F=2G，拉力大于物体重力，所以费力。距离关系上，物体移动距离等于绳子自由端移动距离，而动滑轮轴上升的高度是物体移动高度的一半，即s轴=h物，因此省一半距离。对应的速度关系为v轴=v物。这种使用方式虽然费力，但可以获得更小的移动距离，在需要省距离的特殊场景中会用到。 随学随练 1．用如甲、乙两图所示的装置分别沿不同方向匀速提起重物G，则（　　 ） A． B． C． D． 2．如图所示，在拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动，弹簧测力计的读数为10 N。不计滑轮重、绳重及滑轮与轴之间的摩擦，则水平拉力F的大小为____________N。 3．如图是小明自制的提升重物的装置，图中滑轮的作用是______；小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升重物，当重物的重力为200N时，握杆对绳子的拉力为125N，不计绳重和摩擦，则滑轮的重力为______N。 知识点 滑轮组（重难点） 1. 认识滑轮组： 在实际使用中，人们常将动滑轮和定滑轮组合成 ，这样既可以 又可以 。但省力的同时滑轮组依然要 。 2. 滑轮组计算时的关键物理量（承担物重的绳子段数 n）： 滑轮组省力的实质是依靠多段绳子共同承担物重，因此拉力的大小与承担物重的绳子段数n直接相关。 确定n的方法为：首先找出动滑轮，数清楚直接连在动滑轮上的绳子段数，每一段直接对动滑轮和物体施加向上拉力的绳子都要计入，这就是承担物重的绳子段数n。滑轮组在省n倍力的同时，需要费n倍的距离。 3. 滑轮组的受力分析（核心公式）： （1）理想情况（忽略绳重、摩擦和动滑轮自重）： 拉力 （2）实际情况（忽略绳重和摩擦，考虑动滑轮自重 G动）： 拉力 （3）距离关系（通用）： 绳子自由端移动距离 （4）速度关系（通用）： 绳子自由端移动速度 注意：n 越大，越省力，但绳子自由端移动的距离和速度也越大，即越费距离。 4. 滑轮组的绕线方法（“奇动偶定”）： 原则：绳子的固定端（系在挂钩上的那一端）决定绕法。 奇动偶定： 如果 n 为奇数，绳子的固定端应系在 的挂钩上（从动滑轮开始绕）。 如果 n 为偶数，绳子的固定端应系在 的挂钩上（从定滑轮开始绕）。 作图口诀：“近者先绕”（从固定端开始，由内向外依次绕过每一个滑轮，滑轮槽要画满，最后绳子自由端画上箭头并标出 F）。 随学随练 1．用图甲所示的滑轮组提升重500N的物体，已知B滑轮重100N，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，拉力F为_______N，图乙中反映绳子自由端运动情况的是图线_____（选填“a”或“b”），绳子自由端的运动速度为________m/s。 2．两个滑轮按如图所示方式组合，其中A是___________滑轮。若用的拉力，拉着物体在地面上做匀速直线运动，不计绳子与滑轮间的摩擦，物体受到的拉力为___________N。 3．如图所示，已知动滑轮重为300N，物体A重为1500N，在向下的拉力F作用下，将物体匀速提起，在5s时间内物体上升的高度为10m，绳子重及摩擦均不计，求： (1)在匀速提起重物时所用的拉力F。 (2)拉力F移动的速度。 题型 定滑轮及其工作特点 题型描述：给出生活中的定滑轮应用场景（如旗杆顶端的滑轮、起重机吊臂顶端的滑轮），要求判断其工作特点，包括省力情况、力的方向变化、距离关系和速度关系；或通过受力分析判断定滑轮两侧绳子拉力的大小关系。 解题方法： 核心判断依据：定滑轮的轴固定不动，相当于一个等臂杠杆。 工作特点（四要素）： 省力情况：不省力也不费力，理想情况下 F = G（考虑摩擦时 F 略大于 G）。 方向变化：能改变力的方向（向下拉绳，物体向上运动）。 距离关系：s = h（绳子自由端移动距离等于物体上升高度）。 速度关系：v = v物（绳子自由端移动速度等于物体上升速度）。 受力分析要点： 同一根绳子上的拉力大小处处相等（不计绳重和摩擦）。 定滑轮两侧绳子拉力相等，即 F1= F2 = G（平衡时）。 活学活用 1．如下图所示装置，滑轮下端挂重40N的物体，杠杆可绕水平轴无摩擦地转动，绳、杠杆和滑轮都不计重力，杠杆上标度的间距相等。要在图示水平位置平衡，在杠杆A点所加的向下的力F数值应是（     ） A．25N B．50N C．100N D．200N 2．如图所示，小明用简易拉力器进行身体锻炼，该装置所用滑轮是______________滑轮，其作用是______________。匀速拉动时，不计绳重和摩擦，则F______________G（选填“>”“<”或“=”）。 3．如图所示，该装置是___________滑轮（选填“定”或“动”），它相当于___________杠杆（“等臂”、“省力”或“费力”）；若物体所受重力为100N，当分别用力匀速提起物体时，拉力F1___________F2___________F3（选填“>”、“=”或“<”）。 题型 动滑轮及其工作特点 题型描述：给出动滑轮的应用场景（如起重机吊钩下方的滑轮、装修提升装置），要求判断其工作特点；或给出物重G和动滑轮自重G动，求拉力 F；或判断绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系。 解题方法： 核心判断依据：动滑轮的轴随物体一起移动，相当于一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆（l1 = 2l2）。 工作特点（四要素）： 省力情况：省一半力。 不计动滑轮重：F = G/2 考虑动滑轮重（不计绳重和摩擦）：F = (G + G动)/2 方向变化：不能改变力的方向（向上拉绳，物体向上运动）。 距离关系：s = 2h（绳子自由端移动距离是物体上升高度的 2 倍）。 速度关系：v = 2v物（绳子自由端移动速度是物体上升速度的 2 倍）。 活学活用 1．如图所示，小宝同学想把被台风刮倒的甲树拉正，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。如果不计绳重和摩擦，甲树受到300N拉力，则（     ） A．他利用的是动滑轮可以省力 B．他利用的是定滑轮可以改变力的方向 C．小宝对绳子的拉力是600N D．乙树受到的拉力是300N 2．如图所示，不计绳重和摩擦，物重，滑轮重为10 N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为_______N，挂钩A承受_______N的拉力，若绳子自由端向上拉过2米，则物体向上移动_______米。 3．为了更好地理解“同一直线上力的合成”，组装了如图所示装置，将物体A放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接一个重为7N的物体B，此时物体A恰能向右做匀速直线运动，绳上的力，则物体A受到的摩擦力是_____N，动滑轮的重力是_____N。（不计绳重和滑轮间的摩擦） 题型 滑轮组的受力分析与计算 题型描述：给出滑轮组装置图及物重 G（有时给出动滑轮重G动），求拉力F的大小；或给出拉力 F和n，求物重 G；或求绳子自由端移动的距离s和速度v；或判断滑轮组省力情况。 解题方法： 核心四步法： ①判n：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，数出与动滑轮直接接触的绳子段数，即为 n。 ②选公式： 若忽略绳重、摩擦和动滑轮自重 → F = G / n 若考虑动滑轮自重 G动（忽略绳重和摩擦）→ F = (G + G动) / n ③求距离：s = n·h（h 为物体上升高度）。 ④求速度：v = n·v物（v物为物体上升速度）。 活学活用 1．某同学使用图中装置探究滑轮组，物体重30 N，下面说法错误的是（　　 ） A．该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，它可以省力但不可以改变力的方向 B．若不考虑绳重、滑轮重及摩擦，要提起重物，拉力至少为10 N C．若将重物提升3 cm，绳子自由端需要移动9 m D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10 N 2．如图所示，竖直固定的弹簧测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重为50 N，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缓慢做匀速直线运动，测力计示数为550 N，不计绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg，则此时绳子的拉力大小为________N，物体B受到的重力为________N。如果再在物体B下方加挂重为90 N的物体C，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左缓慢做匀速直线运动，则F的大小为________N。 3．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，工人重600N，人跟地面的总接触面积为500cm2，求人对地面的压强。 题型 水平放置的滑轮组分析 题型描述：滑轮组水平放置，物体在水平面上匀速移动，已知物体与水平面间的摩擦力 f（或已知拉力F和n，求摩擦力f），求拉力F、物体移动距离、绳子自由端移动距离及速度等。 解题方法： 核心区别：水平使用时，克服的是摩擦力f，而不是物重G。 核心公式： 理想情况（忽略绳重、摩擦和滑轮自重）：F = f / n 距离关系：s = n·s物（s物为物体移动距离） 速度关系：v = n·v物（v物为物体移动速度） 受力分析要点： 物体在水平方向受绳子拉力（nF，方向向前）和摩擦力（f，方向向后）； 匀速运动时处于平衡状态：nF = f，即 F = f/n； 活学活用 1．如图所示，利用滑轮沿水平方向匀速拉动物体A前进时，若绳子自由端拉力，物体A重，不计滑轮重、绳重以及绳与滑轮间摩擦，则物体A与地面间摩擦力为______N；当绳子自由端移动，则物体A移动______m。 2．水平桌面上放一个200N的重物，用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是60N，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为______N，左侧墙壁对滑轮组的拉力为______N。 3．如图所示，有一辆总质量为1.5t的汽车陷入泥潭，司机取来一套滑轮组将汽车拉出。整个过程中，汽车沿水平方向向右移动了2m，汽车所受水平路面的摩擦力为车总重的0.12倍。（取）求： (1)绳端移动的距离； (2)至少要用多大的拉力才能拉动汽车？ 题型 滑轮组的绕线作图 题型描述：给出定滑轮和动滑轮的组合（一个或多个），以及承担物重的绳子段数 n 或省力要求（如"用最省力的方式绕线"），要求画出绳子的绕法；或给出绕好的滑轮组，要求判断 n 是多少。 解题方法： 核心法则——"奇动偶定"： 若n为奇数，绳子的固定端系在动滑轮的挂钩上（从动滑轮开始绕）； 若n为偶数，绳子的固定端系在定滑轮的挂钩上（从定滑轮开始绕）。 作图步骤（四步法）： ①根据题目要求确定n的值（若要求"最省力"，n 取最大值）； ②根据"奇动偶定"确定固定端位置； ③从固定端开始，"由内向外"依次绕过每个滑轮（绳在轮槽内，与轮缘相切）； ④最后一根绳子自由端画出箭头并标出F. 活学活用 1．如图所示，某人站在高处A点通过一根绳用滑轮组向上提起物体B，请画出最省力的绳子绕线。 2．一辆货车陷入泥坑难以脱困，司机找来了两个滑轮和一根足够长的绳子，请你用笔画线代替绳子，在图中画出最省力且最方便的拉动车辆的绕线方法。 3．如图所示，一个边长为80cm的正方体重640N，放在水平地面上，一个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）人还没有用力拉之前，重物对地面的压强是多大？ （2）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。 （3）如果此人匀速提起640N的正方体时，人对绳子的实际拉力是220N，若人的体重为600N，那么他用此滑轮组提升物体的重力不能超过多少牛？ 题型 滑轮组的实验探究 题型描述：给出"探究滑轮组省力情况"实验装置和数据表格，要求分析数据、得出结论、找出错误数据、判断实验操作是否正确或分析误差来源。 解题方法（高频考点清单）： 实验操作要点： 弹簧测力计使用前要调零； 拉动弹簧测力计时，要沿竖直方向匀速拉动（使物体处于平衡状态，读数稳定）； 读数时视线要与刻度盘垂直，避免读数误差； 若探究"最省力"绕法，需按要求组装并画出绕线图。 多次实验的目的： 探究省力情况时，改变物重多次实验是为了避免偶然性，得出普遍性结论。 活学活用 1．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，后两次按图丙进行，并将测得的数据记录在表格中。 实验次数 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 0.7 40.0 4 2.0 20.0 1.2 40.0 (1)由第1、2次实验的数据，可以得出使用定滑轮________（选填“能”或“不能”）省力、________（选填“能”或“不能”）省距离，________（选填“能”或“不能”）改变力的方向的结论，定滑轮实质上是一个________杠杆； (2)在进行图乙实验时，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)在进行图丙实验时，最好沿________匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次实验数据发现，使用动滑轮________（选填“能”或“不能”）省力、________（选填“能”或“不能”）省距离，________（选填“能”或“不能”）改变力的方向的结论，动滑轮实质上是一个________杠杆；拉力的大小总比钩码重力的一半大，这主要是因为________。 (4)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．多次测量取平均值，减小误差 C．得到普遍规律 D．利用控制变量法 2．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”）。 3．在生活和生产中滑轮被广泛使用，在某建筑工地，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题： （1）在甲、乙两场景中，不计摩擦及绳与滑轮的重，甲、乙两物体在、作用下匀速上升： ①若，则__________； ②若，则__________； （2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下匀速拉动绳子自由端： ①请用笔划代绳子，在丙图中画出滑轮组的绕线。( ) ②已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力为__________N； （3）如图丁a所示是某种升降电梯工作原理图，对重的质量为400kg，空轿厢的质量是500kg，额定承载质量是1000kg。某次电梯满载上升时的图像如图丁b所示。不计钢丝绳重力和一切摩擦。 ①在2～8s内，对重下降的高度为__________m。 ②在2～8s内，电动机钢丝绳拉力是__________N。 基础通关 1．某同学学习简单机械时，想用100 N的拉力借助下列机械提起重150 N的物体，不能实现的是（     ） A．一个定滑轮 B．一个动滑轮 C．杠杆 D．滑轮组 2．建筑工人们用如图的装置运送砂石（忽略绳重、动滑轮重、摩擦）。下列说法正确的是（     ） A．滑轮组中的动滑轮不能改变拉力的大小，不能省力 B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆 C．绳子自由端下拉0.5 m，桶上升1.5 m D．质量为60 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石 3．A、B两物体叠放在水平桌面上，如图所示。当右端挂上重8N的物体C时，物体A、B恰好能一起水平向右做匀速直线运动。忽略绳子自重及绳与滑轮之间的摩擦。下列推理正确的是（     ） A．图中的滑轮为动滑轮 B．取走物体A，桌面对物体B的摩擦力大小不变 C．增加物体C的重力，可以减小桌面对物体B的摩擦力 D．若对物体B施加一个水平向左的力使物体A、B一起水平向左做匀速直线运动，则该力的大小为16N 4．如图所示，重为120 N的物体A在水平拉力作用下做水平向左的匀速运动，滑轮的速度为1 m/s，力传感器示数为20 N，绳子足够长，忽略空气阻力、绳子和滑轮自重、绳子与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（     ） A．水平拉力为20 N B．使用动滑轮是为省力 C．物体A的运动速度为2 m/s D．物体A所受地面的摩擦力大小为10 N 5．中国高铁运营里程突破4万公里，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，如图为输电线的牵引装置工作原理图，图中______为定滑轮（选填“A”或“B”）。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣配重为200N，若某段时间内坠砣串下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小______N，输电线P端向左移动了______cm。 6．如图所示是小明为了锻炼身体制作的两种简易拉力器，不计滑轮重及摩擦。为了达到更好的健身效果（即对肌肉刺激强度更大），应选择图_________（填“甲”或“乙”）装置；图甲中的滑轮与图乙中滑轮_________（填“A”或“B”）的作用一样。 7．如图所示，物体、重分别为、，不计滑轮重、绳重、滑轮轮与轴、轮与绳之间的摩擦。此时物体向右匀速直线滑动，则桌面对物体的摩擦力为__________。 8．如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N，则物体B受到的摩擦力为___________N，物体A受到地面的摩擦力为___________N。 9．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？ 10．如下图所示，工人师傅用的拉力，使重力为的物体匀速提升。（不计绳重及摩擦） (1)求绳子自由端移动的距离； (2)求动滑轮的重力； (3)若绳子所能承受的最大拉力为，工人能提供最大拉力为，则工人师傅所能提起的最大物重是多少牛？ 素养提升 11．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、，如图所示，M、N均为绳子 上的点。（忽略滑轮轮重以及轮与轴之间的摩擦力），则（　　） A．若滑轮保持静止，则 B．若N点向右移动0.2m，则M点只向右移动0.1m C．小艳拉的那端更省力，小艳会获胜 D．若M点向左移动0.2m，则N点只向左移动0.1m 12．小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉，使用时，若绳b处固定不动，腿在a处需用力Fa拉绳，使重物G匀速上升；若绳a处固定不动，手在b处需用力Fb拉绳，使重物G匀速上升。不计绳重和摩擦，则（　　） A．Fa＜Fb B．Fa＞Fb C．Fa=Fb D．条件不足，无法确定 13．如图所示，用两个轻质滑轮组成的滑轮组，挂上两个物体后，物体乙匀速下降。已知物体乙的重力为10N，不计绳重和摩擦，则物体甲的重力为__________N，滑轮A对天花板的拉力为__________N，若物体甲上升2m，物体乙下降__________m。 14．如图所示，两个小定滑轮质量为m3、大定滑轮质量是小定滑轮质量的3倍，质量分别为m1、m2、m3的三个物体在拉力作用下均处于静止状态，绳子质量及所有摩擦忽略不计，则m1∶m2∶m3=___________。    15．某小学大门口设有护学岗标志牌及其固定装置：铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹，铁夹夹着重4N的护学岗标志牌，铁夹张开幅度越大，夹得越紧。放学时，值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，此过程中，标志牌杆受到铁夹的摩擦力大小为______N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化？同学们展开合理猜想。 （1）猜想1：考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大，理由是______； （2）猜想2：考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变小，理由是______； （3）同学们讨论后，认为猜想1、猜想2都合理，为确定哪一种猜想起主导作用，同学们先采用原始方案，测量时发现超出测力计的量程，于是设计出改进方案1和改进方案2，如图所示，每个滑轮重均为0.3N，不计绳重及滑轮处摩擦： 应采用改进方案______进行探究。实验时，匀速拔出过程中，测力计示数为4.4N，拔出后静止时，测力计示数为1.6N。淋湿、吸水后标志牌重为______N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为______N，猜想______起主导作用。 16．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20 kg。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60 kg，人双脚站立时，与地面接触的总面积为300 cm2，石柱的底面积为200 cm2，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)石柱的质量。 迁移创新 17．阅读短文，回答问题。 轮轴 轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。如图1甲所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂，如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件，可得F1·R=F2·r，使用轮轴时，如果动力作用在轮上能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一、如果动力作用在轴上就费力，但可以省距离。辘轳就是轮轴的一种，它的侧面图如图2所示，辘轳也可以看成是杠杆的变形，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手转动一圈就是如图所示的轮，作用在把手上的力为动力F1，井筒对轴向下的拉力是阻力F2。选用身边的器材探究轮轴的特点完成实验，如：圆珠笔芯（可以选用油性笔笔芯或普通圆珠笔笔芯，如图3所示），若手头没有圆珠笔芯也可以选用其它一头粗一头细的笔代替。该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响。 （1）辘轳是______杠杆；（填“省力”或“费力”或“等臂”） （2）左手捏紧笔管，右手旋转笔头，则左手______（填“能”或“不能”）使笔管部分保持不被旋转； （3）当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，所以捏住笔管的手比捏住笔头的手______（填“省”或“费”）距离； （4）若螺丝刀的轮半径是1.5cm，轴半径是0.3cm，则正常使用螺丝刀是______（选填“省力”或“费力”）的，且动力和阻力之比是______。 18．阅读短文，回答问题。 变速自行车的奥秘 变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。 自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。 骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。 (1)图中自行车轮胎上的花纹是通过增大__________来增大摩擦；刹车时是通过增大__________来增大摩擦； (2)后齿轮和后车轮组成一个__________（选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆； (3)爬坡时，应将链条调整至半径较__________（选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的； (4)自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为__________N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为__________m/s（）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $