資源簡介

一、定滑輪和動滑輪
(1)定滑輪可以看做一個變形的杠桿，如圖所示，滑輪的軸相當于支點，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，根據杠桿的平衡條件可知:F=G,所以不省力。因此，定滑輪的實質是一個等臂杠桿。
動滑輪也可以看做一個變形的杠桿，如圖所示，支點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，動滑輪的實質是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿，使用動滑輪費一倍的距離，如物體上升距離為h，則繩子自由端移動的距離s=2h。
二、使用定滑輪和動滑輪的幾種情況
定滑輪 動滑輪
圖示
表達式 F=G F=F摩，F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
三、滑輪組
例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
例2、如所示的滑輪組，掛上砝碼a、b后恰好平衡，若不計動滑輪重和摩擦，在a、b下面再加掛一個質量相等的小砝碼，將出現（　　）
A．a下降 B．a上升 C．仍保持平衡 D．條件不足，不能判斷
例3、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動，彈簧測力計的示數為3N。若不計滑輪重、彈簧測力計重、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．在運動過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計的示數仍為3N
例4、小強用如圖所示裝置在10s內將重為450N的貨物勻速提升2m，此過程中拉力F的功率為120W，不計繩子的重和滑輪與轉軸之間的摩擦。求：
（1）小強拉繩子的速度；
（2）拉力F的大小；
（3）動滑輪的重力。
1.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動，已知彈簧秤讀數為10牛，物體M的運動速度為1米/秒（若不計滑輪與繩子質量、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秒內滑輪對物體M做功為10焦
2.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（不計滑輪與軸之間的摩擦，不計繩重） （ ）
A．3s B．9s C．1.5s D．6s
3.如圖所示，F1=4N，F2=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動（不計彈簧測力計、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．彈簧測力計讀數為9N
C．物體A和地面之間有摩擦力
D．如果增大F2，物體A可能向左運動
4.在拓展課上，小泉同學模擬某建筑工地上拉動工件的情景，設置了如圖所示的滑輪組。他用該滑輪組在4秒內將一個重為100牛的物體，沿著水平地面勻速拉動了2米。人的拉力為18牛，物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.35倍，不計繩重及機械的摩擦。求：
（1）人的拉力所做的功。
（2）人的拉力做功的功率。
（3）動滑輪受到的重力。
1.如圖所示，用同一個動滑輪先后提升同一物體，使物體以相同速度勻速上升相同的高度，所用的力分別是F甲和F乙，拉力做功的功率分別是Ｐ甲和P乙。若不計摩擦、動油輪重和繩重，則F甲與F乙、Ｐ甲與P乙之間的大小關系是（　　）
A．F甲F乙 Ｐ甲>P乙
C．F甲>F乙 Ｐ甲=P乙 D．F甲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動，已知彈簧秤讀數為10N，物體M的運動速度為1m/s(若不計滑輪與繩子質量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間摩擦)。那么在此過程中(　　)
A．物體M與地面間的摩擦力為5N
B．物體M與地面間的摩擦力為10N
C．水平拉力F做功的功率為20W
D．1s內滑輪對物體M做功為10J
3.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保持靜止狀態。當只用豎直向下4N的力F1拉重為2N的物體A時，物體B以0.2m/s的速度勻速向右運動。當只用水平向左的力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
4.如圖所示，站在小車上的男孩在繩子末端施加50N的水平拉力F，物體M和小車在水平地面上做相向的勻速直線運動，物體M速度為0.2m/s，小車速度為0.3m/s，則地面對物體M的摩擦力為 N，2s后小孩拉繩做的功為 J．（不計繩重、滑輪重以及繩與滑輪的摩擦）
參考答案
例1、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。
例2、B
【解析】由圖知，此滑輪組由2段繩子承擔物重。不計動滑輪重，當ab平衡時，Gb=1/2Ga。
若ab處各加一個質量相等的砝碼，設其重力為G，則：
定滑輪右端的拉力為：Fb=Gb+G；
顯然：Fb＞Fa．所以a上升。
例3、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：彈簧測力計對它向左的拉力，物體A對它的向右的摩擦力。當B與A發生相對運動時，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，拉力和摩擦力是一對平衡力，根據彈簧測力計的示數，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。若不計各種摩擦和滑輪重、彈簧測力計重、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
例4、（1）V物==0.2m/s v=3v物=0.6m/s
（2）F==200N
（3）3F=G動+G物 G動=3F-G物=600N-450N=150N
【解析】（1）首先根據計算物體上升的速度，再根據v=nv物計算小強拉繩子的速度；
（2）已知拉力的功率和速度，根據公式計算拉力F的大小；
（3）動滑輪受到向上的3個拉力F，向下的物體重力G物和動滑輪的重力G動，根據二力平衡的條件得到：3F=G動+G物，據此計算出動滑輪的重力即可。
1.C
【解析】A、B項，該滑輪為動滑輪，且；由于物體做勻速運動，摩擦力等于牽引力，，故A、B項均錯誤；
C、D項，1s內物體移動的距離：，力F移動的距離：，拉力F做功：，拉力F做功的功率為：，故C項正確，D項錯誤。綜上所述，本題正確答案為C。
2.A
【解析】物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運動時：
拉動A向左運動時，A受力如圖：
則有：
又因為，則：
因此拉力F做功為：
由得，所用時間為：
故BCD項錯誤，A項正確；
3.D
【解析】A、由圖知，水平使用滑輪組，n=2，拉力端移動速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正確；
B、不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦，彈簧測力計的示數F=3F2=3×3N=9N，故B正確；
C、對于物體A，受到的力：
B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、
向右的拉力F1=4N、
因為A靜止，所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N，所以物體A與地面之間有摩擦力，故C正確；
D、如果增大F2，B將做加速運動，B對A的壓力和接觸面的粗糙程度不變，B與A之間的摩擦力不變，A受力不變，還是處于靜止狀態，故D錯
4.（1）人的拉力所做的功為72J。
（2）人的拉力做功的功率18W。
（3）動滑輪受到的重力為1N。
【解析】（1）由圖知，n=2，則繩端移動的距離：s繩=ns物=2×2m=4m，
人的拉力所做的功：W=Fs繩=18N×4m=72J；
（2）拉力F做功的功率：
（3）因為物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.35倍，
所以物體受到的摩擦力：f=0.35G=0.35×100N=35N；
因物體勻速移動時處于平衡狀態，物體受到的拉力F拉和摩擦力是一對平衡力，
所以，滑輪組對物體的拉力：F拉=f=35N，
G動=nF-F拉=2×18N-35N=1N
1.C
【解析】由題知，兩裝置都不計摩擦、動滑輪重和繩重，提升物體的重相同，甲圖，拉力作用在動滑輪的軸上，費一倍的力，即F甲=2G；乙圖，拉力作用在繩子自由端，省一半的力，即F乙=G/2，故F甲＞F乙 ，AD錯誤；
物體上升的速度相同，則拉力端的速度分別為：v甲=v物/2，v乙=2v物，甲圖拉力的功率：P甲=F甲v甲=2G×v物/2 =Gv物；乙圖拉力的功率：P乙=F乙v乙=G/2×2v物=Gv物，故P甲=P乙，C正確，B錯誤，故選C。
2.C
【解析】如圖所示，n＝2，物體做勻速運動，物體M與地面間的摩擦力f＝nF＝2×10N＝20N；彈簧測力計移動的速度v′＝nv物＝2×1m/s＝2m/s，拉力F做功的功率P＝Fv′＝10N×2m/s＝20W，1s內滑輪對物體M做功W＝fs＝fv物t＝20N×1m/s×1s＝20J。
3.C
【解析】由圖可知，連接動滑輪繩子的股數n=3，
A、不計滑輪重、繩重及滑輪間的摩擦，
當B水平勻速向右運動時，由力的平衡條件得物體B運動時受到的摩擦力：
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。
4.150；150
【解析】（1）使用滑輪組水平拉動物體時，根據公式計算物體M受到的摩擦力；
（2）首先根據s1=vt計算出人相對物體移動的距離，再根據s2=ns1計算繩子自由端移動的距離，最后根據W=Fs2計算小孩做的功。
【解答】（1）由圖知，有3股繩子承擔摩擦阻力，根據可知，地面對物體M的摩擦力f=nF=3×50N=150N；
（2）由題知，物體M速度v物=0.2m/s，小車速度v車=0.3m/s，
繩子自由端移動的相對速度：v=v車+v物=0.3m/s+0.2m/s=0.5m/s，
2s后人相對于物體移動的距離：s1=vt=0.5m/s×2s=1m，
繩子自由端移動距離：s2=3s1=3×1m=3m，
小孩拉繩做的功，W=Fs2=50N×3m=150J。
2022-2023學年上學期浙教版科學九年級“精講精練”講義（十四）
滑輪組的受力分析
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