資源簡介

一、滑輪的分類與作用
（一）滑輪的定義
滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動的輪子
（二）滑輪的分類和作用
使用滑輪工作時，根據(jù)滑輪軸的位置是否移動，可將滑輪分成定滑輪和動滑輪兩類。
定滑輪 動滑輪
定義 軸固定不動 軸隨物體一起移動
特點(diǎn) 不省力，不省距離，但能夠改變力的作用方向 省一半力， 費(fèi)一倍距離，并且不能改變力的作用方向
應(yīng)用 旗桿頂部的滑輪 起重機(jī)的動滑輪
（三）定滑輪和動滑輪的實(shí)質(zhì)
(1)定滑輪可以看做一個變形的杠桿，如圖所示，滑輪的軸相當(dāng)于支點(diǎn)，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，根據(jù)杠桿的平衡條件可知:F=G,所以不省力。因此，定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個等臂杠桿。
(2)動滑輪也可以看做一個變形的杠桿，如圖所示，支點(diǎn)o在滑輪的邊緣上，動力臂為阻力臂的2倍，故動力F是阻力F的二分之一，即動滑輪能夠省一半力。因此，動滑輪的實(shí)質(zhì)是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿，使用動滑輪費(fèi)一倍的距離，如物體上升距離為h，則繩子自由端移動的距離s=2h。
定滑輪 動滑輪
圖示
表達(dá)式 F=G F=F摩，F(xiàn)摩物體與地面的摩擦力 F=(G+G輪)/2S繩=2h物v繩=2v物 F=F摩/ 2S繩=2h物v繩=2v物 F=2G+G輪S輪=s物/2v輪=v物/2 F=2F摩S輪=s物/2v輪=v物/2
例1、為便于研究，某健身器材中訓(xùn)練拉力部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計(jì)摩擦，下列有關(guān)分析正確的是（　　）
A．兩個滑輪在裝置中起的作用相同
B．拉力向下移動的速度與配重上升的速度大小相等
C．沿方向1與2勻速拉動配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用該裝置提升更重的物體，機(jī)械效率不變
例2、現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）。現(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．使用這個滑輪能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度
例3、如圖所示，F(xiàn)1＝4N，F(xiàn)2＝3N，此時物體A相對于地面靜止，物體B以0.1m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運(yùn)動(不計(jì)彈簧測力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦)。下列說法錯誤的是 (　　)
A．F2的功率為0.6W B．彈簧測力計(jì)讀數(shù)為9N
C．物體A和地面之間有摩擦力 D．如果增大F2，物體A可能向左運(yùn)動
例4、如圖所示，用甲、乙兩滑輪組勻速向上提升重物，物重都為600牛，不計(jì)動滑輪重及摩擦，繩子的拉力F甲為 牛；F乙為 牛。若將重物提高1米，則甲滑輪組繩子的自由端移動的距離為 米，乙滑輪組繩子的自由端移動的距離為 米。
1.如圖所示，用l0N的力F豎直向上拉動滑輪，物體A以0.2m/s的速度勻速上升2m，滑輪的效率為80％，下列說法正確的是 ( )
A．拉力做的有用功為8J B.拉力F的功率為4W
C. A的重力為5N D.滑輪重力為4N
2.如所示的滑輪組，掛上砝碼a、b后恰好平衡，若不計(jì)動滑輪重和摩擦，在a、b下面再加掛一個質(zhì)量相等的小砝碼，將出現(xiàn)（　　）
A．a(chǎn)下降 B．a(chǎn)上升 C．仍保持平衡 D．條件不足，不能判斷
3．工人用如圖所示的裝置運(yùn)送砂石，下列說法正確的是（　　）
A．滑輪組中的定滑輪能改變拉力的大小
B．圖中動滑輪相當(dāng)于一個省力杠桿
C．繩子自由端下拉1m，桶上升2m
D．質(zhì)量為50kg的工人利用該滑輪組能提起120kg的砂石
4.如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3N。若不計(jì)滑輪重、彈簧測力計(jì)重、繩重和滑輪摩擦，則下列說法中正確有（　　）
A．B受到的摩擦力為3N，方向水平向左
B．滑輪移動的速度為0.2m/s
C．繩子拉物體A的功率為2W
D．在運(yùn)動過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)仍為3N
5.如圖所示，物體B放在水平桌面上，物體A通過滑輪組拉著物體B，此時物體B保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)只用豎直向下4N的力F1拉重為2N的物體A時，物體B以0.2m/s的速度勻速向右運(yùn)動。當(dāng)只用水平向左的力F2拉物體B時，物體A以0.3m/s速度勻速上升。若不計(jì)滑輪重、繩重及滑輪間的摩擦，則下列判斷錯誤的是（　　）
A．物體B運(yùn)動時受到的摩擦力為18N B．拉力F2大小為24N
C．拉力F1的功率為0.8W D．拉力F2的功率為2.4W
6．在探究使用滑輪組時拉力與物重的關(guān)系活動中，瑞瑞同學(xué)在與動滑輪相切的細(xì)繩上作一標(biāo)記A，如圖甲所示。然后用大小為F的拉力勻速豎直向上提升總重為G的鉤碼，當(dāng)鉤碼上升的高度為H時，瑞瑞同學(xué)在與動滑輪相切的細(xì)繩上作另一標(biāo)記B，并測得AB兩點(diǎn)間的距離為2H，如圖乙所示。則以下物理量正確的是（　　）
A．拉力FG B．拉力FG
C．繩自由端移動距離為2H D．繩自由端移動距離為3H
7.如圖所示，某同學(xué)用重為10N的動滑輪勻速提升重為50N的物體，不計(jì)摩擦，則該同學(xué)所用拉力F的可能值是（　　）
A．20　N B．25　N C．30　N D．35　N
8.如圖所示，工人師傅用一個定滑輪和動滑輪組成一個滑輪組，把重為400牛的箱子勻速向上提升5米，動滑輪的質(zhì)量為8千克(不計(jì)繩重和摩擦，g取10牛/千克)。
（1）在圖上用筆畫線代替細(xì)繩組裝滑輪組(要求：人用力向下拉細(xì)繩)。
（2）在勻速提升箱子的過程中，人的拉力做了多少功？
1．如圖所示，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計(jì)摩擦，關(guān)于三個力的大小關(guān)系，下列選項(xiàng)中正確的是（　　）
A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3
2.如圖所示裝置，在水平拉力F的作用下，物體M沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，已知彈簧秤讀數(shù)為10牛，物體M的運(yùn)動速度為1米/秒（若不計(jì)滑輪與繩子質(zhì)量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間的摩擦）。那么在此過程中（ ）
A．物體M與地面間的摩擦力為5牛 B．物體M與地面間的摩擦力為10牛
C．水平拉力F做功的功率為20瓦 D．1秒內(nèi)滑輪對物體M做功為10焦
3.如圖裝置中，物體A重100N，物體B重5N，在物體B的作用下，物體A在水平作勻速直線運(yùn)動，則如果在物體A上加一個水平向左的拉力F，拉力的功率為10W，使物體B勻速上升3m所用的時間為（不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦，不計(jì)繩重） （ ）
A．3s B．9s C．1.5s D．6s
4.如圖所示，用三種不同的方式分別拉同一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動，所用拉力分別為F1、F2和F3 ， 則它們的大小關(guān)系正確的是(不計(jì)滑輪重和繩子與滑輪間的摩擦)（ ）
A. F3＜F1＜F2 B. F1＜F2＜F3 C. F2＜F1＜F3 D. F3＜F2＜F1
5.如圖所示，用滑輪提升重為G＝100N的物體，使物體以0.2m/s速度上升（繩重和各種摩擦不計(jì)），已知動滑輪重G動＝12N，則繩端拉力F和移動速度v的判斷正確的是（ ）
A. 56N，0.1m/s B. 56N，0.4m/s C. 212N，0.1m/s D. 212N，0.4m/s
6.如圖所示，F(xiàn)1＝4N，F(xiàn)2＝3N，此時物體A相對于地面靜止，物體B以0.1m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運(yùn)動(不計(jì)彈簧測力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦)。下列說法錯誤的是（ ）
A. 繩端移動速度為0.2m/s B. 彈簧測力計(jì)讀數(shù)為9N
C. 物體A和地面之間有摩擦力 D. 如果增大F2 ， 物體A可能向左運(yùn)動
7.某興趣小組用如圖所示的滑輪組（物體與動滑輪用繩子連接）勻速拉動放在同一水平面上的不同物體，物體的質(zhì)量為100kg，受到的摩擦力為200N，用80N的拉力F，10秒內(nèi)把物體拉動的距離為2m．（不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦），則動滑輪的重力為________N；拉繩的速度是________m/s
答案及解析
例1、【解答】解：A、由圖可知，該裝置由一個動滑輪和一個定滑輪組成，動滑輪能夠省力，但不能改變力的方向；定滑輪不能省力，可以改變力的方向，故A錯誤；
B、由圖可知n＝2，繩子自由端移動的速度v＝nv物，故B錯誤；
C、繩子最后繞過的是定滑輪，由定滑輪的特點(diǎn)可知，定滑輪只改變力的方向，不改變力的大小，因此兩次拉力大小相等，繩子自由端移動的距離相等，由W＝Fs可知，兩次拉力做的功相等，故C正確；
D、對于同一滑輪組來講，繩重、動滑輪重不變，摩擦幾乎不變，將物體提升相同高度時，額外功幾乎不變，提起的物體越重，做的有用功越多，有用功在總功中所占的比例越大，則滑輪組的機(jī)械效率越高，故D錯誤。
故選：C。
例2、【解答】解：A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；
B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確
C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯誤；
D、由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，繩子移動的時間和重物上升的時間相同，根據(jù)v可知，甲、乙拉力移動的速度都等于重物上升的速度，故D錯誤。
故選：B。
例3、【答案】D
【解析】右側(cè)動滑輪n＝2，當(dāng)B向左運(yùn)動的速度為0.1m/s時，F(xiàn)2的速度為0.2m/s，則F2的功率P＝3N×0.2m/s＝0.6W；左側(cè)動滑輪n＝3，所以彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為3×3N＝9N；B物體受到向左的拉力為2×3N＝6N，B勻速運(yùn)動，故A受到B向左的摩擦力為6N，向右的拉力F1＝4N，要使物體A靜止，A必須受力平衡，所以A受到地面向右2N的摩擦力。如果增大F2，能加快B物體向左運(yùn)動，但B對A的壓力一定，接觸面不變，則B對A的摩擦力不變，所以物體A不會向左運(yùn)動。
例4、【答案】200；300；3；2
【解析】（1）根據(jù)甲圖可知，承擔(dān)重力的繩子段數(shù)n=3，則自由端的拉力。根據(jù)乙圖可知，承擔(dān)重力的繩子段數(shù)n=2，則自由端的拉力；
（2）甲滑輪組繩子自由端移動的距離s甲=n甲h=3×1m=3m；乙滑輪組繩子自由端移動的距離s乙=n乙h=2×1m=2m。
1.【答案】A
【解析】A.拉力做的總功為W總=Fs=l0N×1m=10J，W有用==10J×80％=8J，故A正確；
B.拉力F的功率為P=FV=l0N×=4W×0.2m/s=8W，故B錯誤；
C.A的重力為4N,由公式,解得G=4N，故C錯誤；
D.W額外=W總-W總=10J-8J=2J ，G動×1米=2J ，解得G動=2N，滑輪重力為2N ，故D錯誤。
2.【答案】B
【解析】由圖知，此滑輪組由2段繩子承擔(dān)物重。不計(jì)動滑輪重，當(dāng)ab平衡時，Gb=1/2Ga。
若ab處各加一個質(zhì)量相等的砝碼，設(shè)其重力為G，則：
定滑輪右端的拉力為：Fb=Gb+G；
顯然：Fb＞Fa．所以a上升。
3．【解答】解：A、定滑輪能改變力的方向，但不能改變力的大小，故A錯誤；
B、動滑輪實(shí)質(zhì)是動力臂等于阻力臂二倍的杠桿，屬于省力杠桿，故B正確；
C、由圖知，n＝2，拉力端移動距離s＝2h，若繩子自由端下拉1m，則桶上升0.5m，故C錯誤；
D、工人向下拉繩子時，繩子會對人施加向上的拉力，為避免人被繩子拉上去，
所以人提供的最大拉力F最大＝G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N；
不計(jì)繩重、動滑輪重和摩擦?xí)r，利用該滑輪組能提起的最大物重G最大＝2F最大＝2×500N＝1000N，
則提升物體的最大質(zhì)量：m最大100kg，故D錯誤。
故選：B。
4.【答案】D
【解析】以B為研究對象，本題中它在水平方向受到兩個力的作用：彈簧測力計(jì)對它向左的拉力，物體A對它的向右的摩擦力。當(dāng)B與A發(fā)生相對運(yùn)動時，無論如何拉滑輪，B相對于地面是靜止的，所以B始終處于平衡狀態(tài)，拉力和摩擦力是一對平衡力，根據(jù)彈簧測力計(jì)的示數(shù)，可以知道B受到的摩擦力為3N，方向向右。此滑輪是動滑輪，繩子移動速度是滑輪移動速度的2倍，所以滑輪移動速度為0.1m/s。若不計(jì)各種摩擦和滑輪重、彈簧測力計(jì)重、繩重等，A對繩子的拉力等于拉力F的一半，繩子拉物體A的力為5N，拉力的功率為1w
5.【答案】C
【解析】由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n=3，
A、不計(jì)滑輪重、繩重及滑輪間的摩擦，
當(dāng)B水平勻速向右運(yùn)動時，由力的平衡條件得物體B運(yùn)動時受到的摩擦力：
f=n（F1+GA）=3×（4N+2N）=18N，故A正確；
B、水平向左勻速拉物體B時，因B對水平面的壓力不變、接觸面的粗糙不變，所以B受到的摩擦力仍然為18N，
由力的平衡條件可得拉力F2：F2=nGA+f=3×2N+18N=24N，故B正確；
C、用力F1豎直向下拉物體A時，物體A的速度：vA=nvB=3×0.2m/s=0.6m/s，
則拉力F1的功率：P1=F1vA=4N×0.6m/s=2.4W，故C錯誤；
則拉力F2的功率：P2=F2vB′=24N×0.1m/s=2.4W，故D正確。
6．【解答】解：CD、由圖可知，物體的重由三段繩子承擔(dān)，鉤碼升高H，則繩子自由端移動的距離為：s＝3H，故C錯誤，D正確；
AB、若不計(jì)摩擦和繩重，則繩端的拉力F（G+G輪），故AB錯誤。
故選：D。
7.【答案】D
【解析】由題圖可知：拉力F的方向不是豎直向上的，則力F的力臂將不再是動滑輪的直徑，而是小于直徑，如圖所示，根據(jù)杠桿的平衡條件Fl=（G+G輪）r，
8.【答案】 （1）自由端的繩子拉力向下，則繩頭系在定滑輪上，如下圖所示：
（2）箱子和動滑輪的總重力G總=G箱子+G動=400N+8kg×10N/kg=480N；
人的拉力做的功：W總=G總h=480N×5m=2400J。
【解析】（1）根據(jù)人的拉力方向確定繩頭所系的位置，然后按照從里到外的順序完成繩子的連接即可；
（2）在提升箱子的過程中，其實(shí)就是克服箱子和動滑輪的重力做功，根據(jù)W總=G總h計(jì)算即可。
1．【解答】解：因?yàn)槎ɑ喯喈?dāng)于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同一重物G，不計(jì)摩擦，沿三個不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物體的重力。故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
2.【答案】C
【解析】A、B項(xiàng)，該滑輪為動滑輪，且；由于物體做勻速運(yùn)動，摩擦力等于牽引力，，故A、B項(xiàng)均錯誤；
C、D項(xiàng)，1s內(nèi)物體移動的距離：，力移動的距離：，拉力做功：，拉力做功的功率為：，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。綜上所述，本題正確答案為C。
3.【答案】A
【解析】物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動時：
拉動A向左運(yùn)動時，A受力如圖：
則有：
又因?yàn)椋瑒t：
因此拉力F做功為：
由得，所用時間為：
故BCD項(xiàng)錯誤，A項(xiàng)正確；
4.【答案】 C
【解析】根據(jù)動滑輪和定滑輪的工作特點(diǎn)計(jì)算出三個拉力，然后比較大小即可。
【解答】左圖；定滑輪不省力不費(fèi)力，那么拉力等于地面對A的摩擦力，即F1=f；
中圖：動滑輪可以省一半的力，那么拉力等于地面對A摩擦力的一半，即F2=；
右圖：動滑輪受到兩個向左的拉力，都等于地面對A的摩擦力，向右的一個拉力F3。根據(jù)二力平衡的知識得到，拉力F3=2f。
因此三個拉力的大小關(guān)系為：F2＜F1＜F3。
故選C。
5.【答案】 C
【解析】根據(jù)圖片可知，此時動力作用在動滑輪的中心處，可根據(jù)二力平衡的知識計(jì)算出繩端的拉力F，再根據(jù)滑輪的特點(diǎn)計(jì)算它的移動速度。
【解答】根據(jù)圖片可知，動滑輪受到豎直向上的拉力F，豎直向下的繩子上的拉力兩個，都等于重力G，還有自身向下的重力G動 ，
根據(jù)二力平衡的知識得到：F=2G+G動=2×100N+12N=212N；由于212N>100N，所以此時動滑輪費(fèi)力，那么應(yīng)該省距離；因此繩子移動的速度為：。故選C。
6.【答案】 D
【解析】（1）根據(jù)v=nvB計(jì)算計(jì)算繩子端移動的速度；
（2）對定滑輪進(jìn)行受力分析，根據(jù)F拉=nF2計(jì)算測力計(jì)的示數(shù)；
（3）對物體A進(jìn)行受力分析，根據(jù)二力平衡的知識分析它是否受到靜摩擦力；
（4）根據(jù)影響滑動摩擦力的因素判斷它是否發(fā)生改變即可。
【解答】根據(jù)圖片可知，動滑輪上承擔(dān)拉力的繩子有2段，那么繩端移動的速度：v=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正確不合題意；
定滑輪上連接的繩子有3段，那么測力計(jì)的示數(shù)F拉=nF2=3×3N=9N，故B正確不合題意；
物體B在A上做勻速直線運(yùn)動，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即摩擦力f=2F2=2×3N=6N；物體A受到水平向右的拉力F1=4N，水平向左的B施加的摩擦力6N，二者的合力為：6N-4N=2N，且方向向左。根據(jù)二力平衡的知識可知，此時物體A肯定受到地面的靜摩擦力為2N，方向向右，故C正確不合題意；
增大F2 ， 物體B對物體A的壓力和接觸面的粗糙程度保持不變，因此二者之間的摩擦力保持不變，物體A不可能向左運(yùn)動，故D錯誤符合題意。
故選D。
7.【答案】 40；0.6
【解析】當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動時，根據(jù)二力平衡計(jì)算出物體與滑輪相連的繩子上的拉力F拉；然后根據(jù)nF=G動+F拉計(jì)算出動滑輪的重力，再根據(jù)v=nv物計(jì)算出拉繩的速度。
【解答】當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動時，它受到的拉力和摩擦力相互平衡；
即F拉=f=200N；
那么動滑輪的重力為：；
物體移動的速度為：；
那么拉繩的速度為：v=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s。
2022-2023學(xué)年上學(xué)期浙教版科學(xué)九年級“沖刺重高”講義（三十）
滑輪及滑輪組

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