11.2 滑轮 分层练习 -2026-2027学年苏科版物理九年级上学期
2026-09-05
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摘要:
**基本信息**
本练习通过基础概念巩固、情境应用深化、综合探究提升的三层设计,构建“概念理解-公式应用-实验验证”的知识巩固路径,适配新授课分层教学需求,培养物理观念与科学思维。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层|定/动滑轮定义、特点、实质|以填空形式强化核心概念,如“定滑轮实质是等臂杠杆”,夯实物理观念|
|应用层|滑轮组受力分析、绳绕法、轮轴计算|通过例题(如不同方向拉绳力比较)和计算题(如含动滑轮重力的拉力计算),培养科学推理能力|
|综合层|实验探究(定/动滑轮特点)、作图与实际应用|结合实验题(测力计使用误差分析)和作图题(滑轮组绕线),体现科学探究与模型建构,如自动升降衣架情境分析|
内容正文:
滑轮
一、滑轮
分类:轴的位置________________的滑轮称为定滑轮。
轴的位置________________________的滑轮称为动滑轮。
二、定滑轮
1.特点:使用定滑轮________力,________距离。可以________力的方向。________力的大小。
2.定滑轮的实质:
由左图可知:定滑轮的动力臂、阻力臂均等于________________。
即定滑轮相当于________杠杆。
例1.如图,分别用力F1、F2、F3匀速提起物体A,若不计摩擦,关于三个力的大小关系,下列选项中正确的是( )
A.F1<F2<F3 B.F1>F2>F3 C.F2>F1=F3 D.F1=F2=F3
例2.如图是学校旗杆顶上的一个滑轮,升旗时往下拉动绳子,国旗就会上升。下列对于滑轮的说法,正确的是( )
A.这是一个定滑轮,可省力 B.这是一个动滑轮,可省力
C.这是一个定滑轮,可改变力的方向 D.这是一个动滑轮,可改变力的方向
三、动滑轮
1.特点:使用动滑轮可以________力,但________距离,________改变力的方向。
3,动滑轮的实质:
由左图可知:动滑轮的动力臂是________________。
即动滑轮相当于动滑轮相当于l1:l2=2:1的________杠杆。
例1.如图所示,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
例2.如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物,这样做( )
A.省力,同时也省距离 B.省力,但不改变施力的方向
C.既省力,也改变施力的方向 D.既不省力,也不改变施力的方向
例3.如图所示,分别利用甲,乙两滑轮匀速提起两个重物,图中甲滑轮可以看成 杠杆,使用它的好处是 。其中乙为 滑轮,F2端拉升4m,则物体升高 ;不计滑轮重力及摩擦,若拉力F1=F2,则G1 G2(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
例3图 例4图 例5图 例6图
例4.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.
例5.如图所示使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物,不计滑轮的重力和摩擦,则F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1<F2=F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F3<F2 D.F1<F3<F2
例6.如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10s内匀速上升4m。物体的重力为10N,动滑轮的重力为2N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是( )
A.使用动滑轮可以省距离 B.物体运动的速度为4m/s
C.拉力的大小为5N D.绳子自由端移动的距离为8m
四、滑轮组:
1.________滑轮和________滑轮组合而成滑轮组,滑轮组既可以________力,又能________力的方向。
2.滑轮组总结:F=G/n,S=nh(n:与动滑轮相连接绳子的数量)
同一根绳子各处所受的力大小________。强调与________滑轮相连的________决定绳端作用力大小。
3.滑轮组的绳子绕法:(简称:_____定______动)
与动滑轮相连的绳子股数是偶数时,绳子的起点在________滑轮。
与动滑轮相连的绳子股数是奇数时,绳子的起点在________滑轮。
例1.如图所示的装置处于平衡状态,两物体重力分别为G1、G2。在不计滑轮重、绳重及绳子摩擦时,若物体G2=15N,则G1= N。
例1图 例2图 例3图
例2.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
例3.某场馆建设中,采用如图的装置提升重物,工人师傅站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在5s内匀速上升了2m。已知物体A重400N,每个滑轮重20N,不计绳重与摩擦,下列说法不正确的是( )
A.人对绳子的拉力为210N B.绳子自由端移动的距离为6m
C.绳子自由端移动的速度为0.8m/s D.使用此滑轮组能改变力的方向
例4.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.
例5.如图,若绳重和摩擦不计,动滑轮重不计,物重,则图甲中的拉力 N,图乙中的拉力 N.若甲、乙两装置中绳子自由端均移动了1.2m,则甲乙两装置中物体被提升的高度之比为 。
例5图 例6图 例7图
例6.“由物及理,思维建模”。如图,这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于 (填简单机械名称)模型;人们借助这种装置的主要目的是为 (选填“省力”、“省距离”或“省功”);若某同学所用的拉力为300N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的质量为 kg。(g取10N/kg)
例7.如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,取下晒干的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能。图中动滑轮有 个,动滑轮 (填“能”或“不能”)改变施力的方向。定滑轮实质是一个 杠杆,动滑轮实质是一个 杠杆。(以上两空均选填“省力”、“费力”或“等臂”)。
五、轮轴
1.构造: 轮轴由具有公共转轴的________和________组成。
2.实质:轮轴是可以绕轴心________________的杠杆。
3.由杠杆平衡条件可得:________________
动力作用在轮上,使用轮轴可以________力,但________距离。
动力作用在轴上,使用轮轴________力,但可以________距离。
例.如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置一一辘轴
(1)图乙是它提水时的示意图,为方便提水,应按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计,支点是 点,动力的作用点在 点(后两空选填“A”“B”或“C”);
(2)图乙中动力臂和阻力臂的之比为5∶1,若, ;现将总质量为的水和桶从井中匀速提起,人们在摇把末端施加的力至少需要 N。
(3)图丙中水龙头开关的设计也应用了同样原理,开关选用 (选填“①”或“②”)效果更好。
【作图题】
例1.在图中标出滑轮的支点O,画出动力F1、阻力F2、动力臂l1以及阻力臂l2.
例2.用一个动滑轮,向上匀速提升重物,若把动滑轮看作是变形的杠杆,请在图中标出支点O和动力臂L。
例3.工人站在地面用如图所示滑轮组提升重物,请画出工人使用滑轮组的正确绕线。
【计算题】
例1.如图,物体重180N,动滑轮重20N,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下,物体正以0.1m/s的速度匀速上升.求:
(1)拉力F;
(2)2分钟时拉起绳子的长度.(假设绳子足够长)
例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。
例3.如图,一个边长为80cm的正方体重640N,放在水平地面上,一个重500N的人站在地上利用滑轮组将重物匀速提起来。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)如果人对绳子的实际拉力是320N,动滑轮的重力是多少?人对地面的压力是多少?
【实验题】
例1.在“探究使用定滑轮和动滑轮工作时的特点”的实验中:
(1)在探究定滑轮工作的特点时,照图乙操作,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 (变大/变小/不变);
(2)在探究动滑轮工作特点时,先测出钩码和动滑轮的总重力,然后按照图丙组装动滑轮,实验时, 向上拉弹簧测力计,使钩码 上升,读出弹簧测力计的示数。该实验至少要测量三组数据的目的是 。
例2.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 。
一、滑轮
分类:轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。轴的位置随被拉动的物体一起运动的滑轮称为动滑轮。
二、定滑轮
1.特点:使用定滑轮不省力,不费距离。可以改变力的方向。不改变力的大小。
2.定滑轮的实质:
由上图可知:定滑轮的动力臂、阻力臂均等于滑轮的半径。即定滑轮相当于等臂杠杆。
1.如图所示,分别用力F1、F2、F3匀速提起物体A,若不计摩擦,关于三个力的大小关系,下列选项中正确的是( )
A.F1<F2<F3 B.F1>F2>F3 C.F2>F1=F3 D.F1=F2=F3
【答案】D
【详解】因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,只能改变力的方向,而不省力,故定滑轮拉同一重物G,沿三个不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物体的重力,故D符合题意。
故选D。
2.如图是学校旗杆顶上的一个滑轮,升旗时往下拉动绳子,国旗就会上升。下列对于滑轮的说法,正确的是( )
A.这是一个定滑轮,可省力 B.这是一个动滑轮,可省力
C.这是一个定滑轮,可改变力的方向 D.这是一个动滑轮,可改变力的方向
三、动滑轮
1.特点:使用动滑轮可以省力,但费距离,不可以改变力的方向。
2.动滑轮的实质:
由上图可知:动滑轮的动力臂是阻力臂的两倍。即动滑轮相当于动滑轮相当于l1:l2=2:1的省力杠杆。
例1.如图所示,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.
例2.如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物,这样做( )
A.省力,同时也省距离 B.省力,但不改变施力的方向
C.既省力,也改变施力的方向 D.既不省力,也不改变施力的方向
【答案】B
【详解】由图得,工人使用的滑轮为动滑轮,动滑轮是省力杠杆,可以省力,但费距离,且不能改变施力的方向,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
例3.如图所示,分别利用甲,乙两滑轮匀速提起两个重物,图中甲滑轮可以看成 杠杆,使用它的好处是 。其中乙为 滑轮,F2端拉升4m,则物体升高 ;不计滑轮重力及摩擦,若拉力F1=F2,则G1 G2(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】 等臂 改变用力方向 动 2m 小于
【详解】[1][2]甲滑轮不随重物的升降而升降,属于定滑轮,使用时相当于等臂杠杆,不省力,F1=G1,但可以改变用力方向。
[3][4][5]乙滑轮随货物一起升降,为动滑轮,使用时相当于省力杠杆,省一半力
所以G2=2F2。
因为拉力F1=F2,所以G1小于G2。
动滑轮省力,同时费距离
即物体升高2m。
例4.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。
例5.如图所示使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物,不计滑轮的重力和摩擦,则F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1<F2=F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F3<F2 D.F1<F3<F2
【答案】D
【详解】不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下:
左边的滑轮是动滑轮,能省一半的力,故
右边的滑轮是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故
中间的滑轮是动滑轮,F2作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则
所以
故选D。
例6.如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10s内匀速上升4m。物体的重力为10N,动滑轮的重力为2N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是( )
A.使用动滑轮可以省距离 B.物体运动的速度为4m/s
C.拉力的大小为5N D.绳子自由端移动的距离为8m
【答案】D
【详解】A.使用动滑轮可以省力,但费距离,故A错误;
B.物体在10s内匀速上升4m,物体运动的速度为
故B错误;
C.由图可知,滑轮组绳子的有效股数
n=2
物体的重力为10N,动滑轮的重力为2N,故拉力的大小为
故C错误;
D.绳子自由端移动的距离为
故D正确。
故选D。
四、滑轮组:
1,动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组,滑轮组既可以省力,又能改变力的方向。
2,滑轮组总结:F=G/n,S=nh(n:与动滑轮相连接绳子的数量)
同一根绳子各处所受的力大小相等。强调与动滑轮相连的绳子股数决定绳端作用力大小。
3,滑轮组的绳子绕法:(简称:偶定奇动)
与动滑轮相连的绳子股数是偶数时,绳子的起点在定滑轮。
与动滑轮相连的绳子股数是奇数时,绳子的起点在动滑轮。
例1.如图所示的装置处于平衡状态,两物体重力分别为G1、G2。在不计滑轮重、绳重及绳子摩擦时,若物体G2=15N,则G1= N。
【答案】30
【详解】如图所示:不计滑轮重、绳重及绳子摩擦时,由公式
可知
所以
G1=2G2=2×15N=30N
例2.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。
例3.某场馆建设中,采用如图所示的装置提升重物,工人师傅站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在5s内匀速上升了2m。已知物体A重400N,每个滑轮重20N,不计绳重与摩擦,下列说法不正确的是( )
A.人对绳子的拉力为210N
B.绳子自由端移动的距离为6m
C.绳子自由端移动的速度为0.8m/s
D.使用此滑轮组能改变力的方向
【答案】B
【详解】A.由图可知,绳子承重段数n=2,人对绳子的拉力为
故A正确,不符合题意;
B.由图可知,n=2,物体A在5s内匀速上升了2m,则绳子自由端移动的距离为4m,故B错误,符合题意;
C.绳子自由端移动的速度
故C正确,不符合题意;
D.不借助滑轮组时,应向上拉动绳子才能使物体A向上移动,借助滑轮组,拉力方向向下,所以使用此滑轮组改变了力的方向,故D正确,不符合题意。
故选B。
例4.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。
例5.如图所示,若绳重和摩擦不计,动滑轮重不计,物重,则图甲中的拉力 N,图乙中的拉力 N.若甲、乙两装置中绳子自由端均移动了1.2m,则甲乙两装置中物体被提升的高度之比为 。
【答案】 150 100 3∶2
【详解】[1][2]由图知,,,如果绳重和摩擦不计,动滑轮重不计,则
[3]若甲、乙两装置中绳子自由端均移动了1.2m,甲装置中物体被提升的高度为
乙装置中物体被提升的高度为
则甲乙两装置中物体被提升的高度之比为。
例6.“由物及理,思维建模”。如图所示,这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于 (填简单机械名称)模型;人们借助这种装置的主要目的是为 (选填“省力”、“省距离”或“省功”);若某同学所用的拉力为300N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的质量为 kg。(g取10N/kg)
【答案】 定滑轮和动滑轮组成的滑轮组 省力 150
【详解】[1]提升物体时,上面的滚轴的轴固定不动,属于定滑轮;下面的滚轴和物体一起移动,属于动滑轮,所以把该装置看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。
[2]利用该装置既能省力,又能改变力的方向。
[3]不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力为
所以G=1500N,则摩托车的质量为
例7.如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,取下晒干的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能。图中动滑轮有 个,动滑轮 (填“能”或“不能”)改变施力的方向。定滑轮实质是一个 杠杆,动滑轮实质是一个 杠杆。(以上两空均选填“省力”、“费力”或“等臂”)。
【答案】 2 不能 等臂 省力
【详解】[1][2]当晾衣架上升时,下面的两个滑轮与晾衣架一起上升,所以下面的两个滑轮是动滑轮,动滑轮不能改变力的方向。
[3][4]定滑轮的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,所以定滑轮实际上是等臂杠杆;动滑轮的动力臂等于滑轮的直径,阻力臂等于滑轮的半径,所以动滑轮实际上就是动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。
五、轮轴
(1)构造:轮轴由具有公共转轴的轮和轴组成。
(2)实质:轮轴是可以绕轴心连续转动的杠杆。
(3)由杠杆平衡条件可得: F1R=F2r
动力作用在轮上,使用轮轴可以省力,但费距离。
动力作用在轴上,使用轮轴费力,但可以省距离。
例.如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置一一辘轴
(1)图乙是它提水时的示意图,为方便提水,应按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计,支点是 点,动力的作用点在 点(后两空选填“A”“B”或“C”);
(2)图乙中动力臂和阻力臂的之比为5∶1,若, ;现将总质量为的水和桶从井中匀速提起,人们在摇把末端施加的力至少需要 N。
(3)图丙中水龙头开关的设计也应用了同样原理,开关选用 (选填“①”或“②”)效果更好。
【答案】(1) 省力 B C
(2) 75 100
(3)①
【详解】(1)[1][2][3]辘轳的实质是轮轴,为方便提水,动力作用在轮上,即动力的作用点在C点省力;支点是绕着转动的固定点,即B点。
(2)[1]图乙中动力臂和阻力臂的之比为5∶1,阻力臂,动力臂为
[2]根据杠杆的平衡条件有
人们在摇把末端施加的力至少需要
(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,故选择图中的①可以更省力。
作图题
例1.在图中标出滑轮的支点O,画出动力F1、阻力F2、动力臂l1以及阻力臂l2.
【答案】
【详解】定滑轮可以绕中间轴转动,所以支点O为定滑轮的轴;
拉力是自由端沿绳子斜向下的拉力,过钩码重心作竖直向下的重力;
过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段(即动力臂l2和阻力臂l1).
例2.用一个动滑轮,向上匀速提升重物,若把动滑轮看作是变形的杠杆,请在图中标出支点O和动力臂L。
【答案】
【详解】动滑轮的支点O在绳子与边框的接触点上,动力F为绳子的拉力,方向向上,过支点O向动力作用线画垂线,就得到动力臂L,
例3.工人站在地面用如图所示滑轮组提升重物,请画出工人使用滑轮组的正确绕线。
【答案】
【详解】因为滑轮组要求站在地面上人向下拉绳时提升重物,因此在绕绳时,绳子的起点在上方定滑轮的挂钩上,最终绳子自由端方向应该向下
计算题
例1.如图所示,物体重180牛,动滑轮重20牛,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下,物体正以0.1米/秒的速度匀速上升.求:
(1)拉力F;
(2)2分钟时拉起绳子的长度.(假设绳子足够长)
【答案】(1) 100N; (2) 24m.
【详解】(1)因为绳重与摩擦不计,所以拉力
F==100N;
(2)因为动滑轮由两段绳子吊着物体,则绳自由端的速度是物体速度的2倍,即
v绳=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,
2分钟绳子自由端移动的距离为:
s绳=v绳t=0.2m/s×2×60s=24m.
答:(1)绳的拉力为100N;
(2)2分钟绳子自由端移动的距离为24m.
例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。
例3.如图所示,一个边长为80cm的正方体重640N,放在水平地面上,一个重500N的人站在地上利用滑轮组将重物匀速提起来。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)如果人对绳子的实际拉力是320N,动滑轮的重力是多少?人对地面的压力是多少?
【答案】(1)1000Pa;(2)见解析;(3)320N,180N
【详解】解:(1)正方体与地面的接触面积为
重物在水平面上,对地面的压力为
则对地面的压强为
(2)要想使人所用的拉力最小,且该滑轮组向下用力,应从动滑轮开始绕。如图所示
。
(3)由第二问知,重物相当于三股绳子拉着,可列式
解得
如果人对绳子的实际拉力是320N,则绳子对人的拉力也是320N,所以,人对地面的压力
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如图;
(3)如果人对绳子的实际拉力是320N,动滑轮的重力是320N;人对地面的压力是180N。
实验题
例1.在“探究使用定滑轮和动滑轮工作时的特点”的实验中:
(1)在探究定滑轮工作的特点时,照图乙操作,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 (变大/变小/不变);
(2)在探究动滑轮工作特点时,先测出钩码和动滑轮的总重力,然后按照图丙组装动滑轮,实验时, 向上拉弹簧测力计,使钩码 上升,读出弹簧测力计的示数。该实验至少要测量三组数据的目的是 。
【答案】(1)变小
(2) 匀速竖直 匀速 为了得到普遍的规律
【详解】(1)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(大小等于钩码重),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向上绳子的拉力即钩码重。所以,测力计的示数变小。
(2)[1][2]在探究动滑轮工作的特点时,由于绳子拉起动滑轮和物体,故先测出物体的总重力,然后按照图丙组装动滑轮,实验时,应匀速竖直向上拉弹簧测力计,使钩码匀速上升,读出弹簧测力计的示数。
[3]实验至少要测量三组数据的目的是为了得到普遍的规律,防止偶然性的发生。
例2.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。
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