資源簡介

一、滑輪組
由定滑輪和動滑輪組成，同時具備定滑輪和動滑輪的特點，既可以省力，又能改變力的方向(但費距離)。
(1)探究滑輪組的省力情況:
①用彈簧測力計測出鉤碼和動滑輪的總重。
②按圖甲所示的方式勻速拉動繩子，記錄此時承擔重物和動滑輪總重的繩子股數和彈簧測力計的讀數F1。
③按如圖乙所示方式勻速拉動繩子，記錄此時承擔重物和動滑輪總重的繩子股數和彈簧測力計的讀數F2。
分析實驗數據可以得出，在忽略摩擦、繩重及實驗誤差的條件下，彈簧測力計的示數F與鉤碼的重G以及動滑輪的重G輪的關系為F=(G+G輪)/2即重物與動滑輪的總重由幾股繩子承擔，提起重物所用的力就是總重的幾分之幾。
(2)利用滑輪組提起物體時，動力F通過的距離s與物體被提高的高度h的關系是s=nh (n表示承擔物重的繩子股數)。
二、使用定滑輪和動滑輪的幾種情況(圖中物體全部勻速運動)
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
【能力拓展】
使用定滑輪提升物體時，拉力F無論沿什么方向拉，拉力大小均等于物體的重力;使用動滑輪提升物體，只有拉力方向豎直向上時，拉力大小才等于物重的二分之一。(不考慮摩擦、繩重和動滑輪重)
例1、物體A在大小為2N的水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上作勻速直線運動，如圖所示。若不計滑輪、彈簧測力計和繩的自重及滑輪與繩之間的摩擦，則下列說法中正確的是（　　）
A．此滑輪是定滑輪 B．拉力F做功的功率為0.4瓦
C．使用此滑輪可以改變力的方向 D．物體A受到地面的摩擦力是4N
例2、重為30牛的A物體，分別用如圖所示甲、乙兩種方法進行提升和水平移動。若A物體在水平面滑動時受到的摩擦力為20N，F1=18N，F2=8N，A物體在10s內勻速移動的距離均為0.5m，則在該過程中，下列分析正確的是（　　）
A．繩子自由端F1移動的速度比F2移動的速度大
B．F1做功比F2做功少
C．F1與F2做功的功率相同
D．兩種方法機械效率相同
例3、如圖所示，，，此時物體相對于地面靜止，物體以的速度在物體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．的功率為
B．物體和地面之間有摩擦力
C．如果增大，物體可能向左運動
D．彈簧測力計讀數為
1．甲乙兩個滑輪組如圖所示，其中每一個滑輪的重量都相同，用它們在相同時間內分別將重物G1、G2提髙相同的高度，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．若，則拉力做的總功相同
B．若，則甲機械效率大于乙機械效率
C．若，則拉力做功的功率相同
D．用甲、乙中的任何一個滑輪組提起不同的重物，機械效率不變
2.如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.4m/s的速度在水平地面上勻速運動，彈簧測力計的示數為3N。下列說法正確的是（不計滑輪、彈簧測力計、繩重及滑輪摩擦）（　　）
A．地面對A的摩擦力為3N
B．繩子拉物體A的功率為2W
C．物體B受到的摩擦力為3N，方向水平向左
D．在運動過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計的示數也增大
3．如圖所示，用24N的水平拉力F拉滑輪，可以使重20N的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運動。物體b重l0N，彈簧測力計的示數為5N且不變。若不計滑輪重、彈簧測力計重、繩重和軸摩擦。則下列說法中正確的是（ ）
A．地面受到的摩擦力為12N B．滑輪移動的速度為0.4m/s
C．水平拉力F的功率為4.8W D．在2s內繩子對物體A所做的功為4.8J
4．如圖所示，物體A在物體B的重力作用下做勻速直線運動。若在A上再施加一個水平向左、大小為100N的拉力F（圖中未畫出），則物體A向左做勻速直線運動，此時物體A與桌面之間的摩擦力_______N。物體B的重力是_______N。（不計繩重，輪重和摩擦）
1.建筑工人用如圖所示的滑輪組，在4s內將重為1000N的物體沿水平方向勻速移動了2m。已知工人所用的拉力F大小為250N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.4倍。此過程中，下列說法正確的是（　　）
A．繩子自由端沿水平方向移動了6m B．物體受到的拉力為500N
C．拉力F的功率為125W D．滑輪組的機械效率為80%
2.如圖甲所示的滑輪組裝置，不計繩重和摩擦，繩對滑輪的拉力方向均為豎直方向。用該滑輪組提升放置在水平地面上重為 G=80N 的重物到高處。用豎直向下的拉力拉繩的自由端，拉力 F 隨時間 t 變化的圖像如圖乙所示，重物上升的速度 v 隨時間 t 變化的圖像如圖丙所示。已知在 2s 4s 內重物上升的豎直高度為 2m ，則下列說法錯誤的是（　　）
A．動滑輪重為20N
B．0 2s 內重物對地面的壓力為40N
C．2 4s 內，繩自由端下降的平均速度為2m/s
D．4 6s 內，拉力F的功率為100w
3.如圖所示，F1=4N，F2=3N，此時物體 A 對于地面靜止，物體 B 以一定速度在物體 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）。則 A 與地面、A 與 B 之間的摩擦力、彈簧測力計的示數大小分別為（　　）
A．2N 6N 9N B．6N 6N 6N C．4N 2N 9N D．2N 6N 6N
4.如圖所示裝置，物體B放在水平桌面上，重為4N的物體A通過滑輪組拉住物體B，物體B以0.3m/s的速度水平勻速向右運動，現用一水平向左的拉力F拉物體B時，使物體A以0.6m/s的速度勻速上升。不計滑輪重、繩重和輪軸摩擦，則下列判斷正確的是（　　）
A．物體B受到的滑動摩擦力大小恒為8N
B．當物體B向右勻速運動時，物體A的速度為0.1m/s
C．當水平向左拉物體B時，拉力F大小為12N
D．當水平向左拉物體B時，拉力F功率為4.8W
5．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，則下列說法中正確的有（　　）
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0.4m/s
C．繩子拉物體A的功率為1W
D．在運動過程中若將拉力F增大，彈簧測力計的示數也將增大
6．如圖所示，物體A的質量m＝50kg，在拉力F的作用下，物體A以2m/s的速度在水平面上做勻速直線運動，彈簧測力計的示數為20N，忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測力計和繩子所受的重力，并且繩子足夠長。
求：(1)物體A與水平面間摩擦力f的大小。
(2)拉力F的大小。
(3)物體A運動10s的過程中，拉力F所做的功。
答案及解析
例1、D
【解析】
A．根據圖片可知，滑輪固定在物體A上，跟隨物體一起移動，為動滑輪，故A錯誤；
B．拉力移動的速度
v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s
則拉力的功率
P=Wt=Fst=Fv=2N×0.4m/s=0.8W
故B錯誤；
C．此滑輪為動滑輪，不能改變用力方向，但可以省力，故C錯誤；
D．物體A受到地面的摩擦力
f=nF=2×2N=4N
例2、D
【解析】
A．A物體移動的速度
甲圖中
n=2
則乙圖中
n=3
則繩子自由端F1移動的速度
v繩1=2v物=2×0.05m/s=0.1m/s
繩子自由端F2移動的速度
v繩2=3v物=3×0.05m/s=0.15m/s
比較可知，繩子自由端F1移動的速度比F2移動的速度小，故A錯誤。
B．甲圖中繩子自由端移動的距離
s1=2s=2×0.5m=1m
乙圖中繩子自由端移動的距離
s2=3s=3×0.5m=1.5m
則F1做功
W總1=F1s1=18N×1m=18J
F2做功
W總2=F2s2=8N×1.5m=12J
比較可知，F1做功比F2做功多，故B錯誤。
C． F1做功功率
P1= F1 v繩1=18N×0.1m/s =1.8W
F2做功功率
P2= F2 v繩2=8N×0.15m/s=1.2W
比較可知，F1做功功率比F2做功功率大，故C錯誤。
D．甲圖中的有用功
W有1=Gs=30N×0.5m=15J
乙圖中的有用功
W有2=fs=20N×0.5m=10J
甲圖中的機械效率為
乙圖中的機械效率為
故兩種方法機械效率相同，故D正確。
例3、C
【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
F2的功率
故A正確，不符合題意；
B．由圖知，水平使用滑輪組，n=2，則 fB=2F2=2×3N=6N
根據力作用的相互的可知；物體B對物體A的摩擦力向左，大小為6N，A受到水平向右的拉力4N，由力的平衡可知A受到地面的摩擦力 f地=6N-4N=2N
故B正確，不符合題意；
C．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，同理可知，A受到地面的摩擦力也不變，即A的受力情況不變，還是處于靜止狀態，故C錯誤，符合題意；
1．B
【解析】
AB．甲滑輪組中有一個動滑輪，乙滑輪組中有兩個動滑輪，所以若把物體提升相同的高度，乙滑輪組做的額外功多。若G1=G2，把物體提升相同的高度，則根據W=Gh可知，甲、乙所做的有用功相同，總功等于有用功和額外功之和，所以乙滑輪組的總功較大，由可知甲的機械效率大于乙的機械效率，故A錯誤，B正確；
C．相同時間內提升相同的高度，由可知物體上升的速度相同，圖甲中滑輪組的動滑輪繞3段繩，圖乙中滑輪組的動滑輪繞4段繩，則甲、乙繩子自由端的速度分別為
v甲=3v，v乙=4v
若F1＝F2，由P=Fv可知乙圖中拉力做功的功率較大，故C錯誤；
D．用同一個滑輪組提起不同的重物，所做的額外功不變，有用功發生變化，所以有用功在總功中的比值發生變化，即機械效率變化，所以D錯誤。
2.B
【解析】
AC．測力計對B的拉力與A對B的摩擦力是一對平衡力，這兩個力大小相等，彈簧測力計示數為3N，所以A對B的摩擦力為3N，方向水平向右；由于物體間力的左右是相互的，則B對A的摩擦力為3N，方向水平向左，對A受力分析，A受到水平向右的繩子的拉力、水平向左的B對A的摩擦力、水平向左的地面對A的摩擦力，F作用在動滑輪上，對滑輪的拉力為10N，則拉動A的力為5N，所以地面對A的摩擦力為
f=5N-3N=2N
故AC錯誤；
B．繩子拉物體A的功率為
故B正確；
D．在運動過程中若將拉力F增大，但是AB間的壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，則AB間的摩擦力不變，且物體B仍然靜止，由二力平衡條件可知，測力計的示數不變，仍為3N，故D錯誤。
3．D
【解析】
A勻速運動，B保持靜止，則A、B所受合力均為零，對B有彈簧測力計的拉力等于A對B的摩擦力，則A、B間摩擦力為5N，對A有繩子的拉力等于A、B間摩擦力和A與地面的摩擦力之和，動滑輪上有兩段繩子，則當拉力為24N時，繩子對A的拉力為12N，則可求A與地面間摩擦力為
f=12N-5N=7N
物體A的速度為0.2m/s，動滑輪上有兩段繩子，則滑輪移動速度為0.1m/s，則拉力功率為
P=Fv=24N×0.1m/s=2.4W
2s內繩子對物體A做功為
W=F繩s=12N×0.2m/s×2s=4.8J
4．50 25
【解析】
物體A在物體B的重力作用下向右做勻速直線運動時，A受到的摩擦力等于動滑輪對A的拉力，即
f=F動
當物體A向左做勻速直線運動時，受到向左的拉力F、向右的摩擦力f和F動，即
F=f+F動
因
f=F動
所以
F=2f
即
100N=2f
解得
f=F動=50N
動滑輪上有2段繩子承擔拉力，滑輪與繩間摩擦、繩重和滑輪重均不計，
那么動滑輪上受到的拉力和物體B的重力的關系為
F動=2GB
則
1.D
【解析】
A．由圖可知，n=2，則繩子自由端沿水平方向移動的距離
s=2s物=2×2m=4m
故A錯誤；
B．物體沿水平方向勻速移動時處于平衡狀態，物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，則物體受到的拉力
F拉=f=0.4G=0.4×1000N=400N
故B錯誤；
C．拉力F做的功
W總=Fs=250N×4m=1000J
拉力F的功率
故C錯誤；
D．有用功
W有=fs物=400N×2m=800J
滑輪組的機械效率
故D正確。
2.D
【解析】
A.由圖甲可知，連接動滑輪繩子的股數n=2，由丙圖可知，物體在4s~6s內做勻速直線運動，由圖乙可知此時的拉力F3=50N，
不計繩重和摩擦，則由
得動滑輪的重力
G動=nF3-G物=2×50N-80N=20N
故A正確不合題意。
B.在0~2s內，物體的運動速度為零，即物體靜止在地面上，
由圖乙可知此時的拉力F1=30N，
把動滑輪和重物看成整體，則這個整體受到向下的總重力、向上的支持力以及2股繩子向上的拉力而處于靜止狀態，
由力的平衡條件得
F支+2F1=G物+G動
則地面對物體的支持力
F支=G動+G物-2F1=20N+80N-2×30N=40N
根據力的作用是相互的可知，此過程中重物對地面的壓力
F壓=F支=40N。
故B正確不合題意。
C.已知在2s~4s內重物上升的豎直高度為2m，
則繩子自由端移動的距離
s=nh=2×2m=4m
所用的時間
t=4s-2s=2s
則在2s~4s內，繩自由端下降的平均速度
故C正確不合題意。
D.由圖丙可知，在4s~6s內，重物做勻速直線運動，其速度
v3=2.0m/s
拉力做功的功率
P=Fv=50N×2.0m/s×2=200W
故D錯誤符合題意。
3.A
【解析】
（1）根據圖片可知，動滑輪上承擔拉力的繩子n=2，則AB之間的摩擦力
fBA=nF1=2×3N=6N
（2）定滑輪處于平衡狀態，它向左受到彈簧測力計的拉力，向右受到三根繩子上的拉力F2.根據二力平衡的知識可知，彈簧測力計的示數 F=3F2=3×3N=9N
（3）A處于平衡狀態，它受到向左的B施加的摩擦力fBA=6N，向右的拉力F1=4N，二者的合力為 6N-4N=2N
根據二力平衡的知識可知，A受到地面的摩擦力水平向右，大小為2N。
4.D
【解析】
A.由圖可知，連接動滑輪繩子的股數n=3，當B水平勻速向右運動時，由題意和平衡條件可得B受到的摩擦力
f=F拉=nGA=3×4N=12N
故A錯誤；
B.物體B以0.3m/s的速度水平勻速向右運動，則A的速度為0.3m/s×3=0.9 m/s，故B錯誤；
C.當物體B向左運動時，受到向左的拉力和向右的摩擦力以及滑輪對B向右的拉力，物體B對桌面的壓力和粗糙程度沒有改變，則摩擦力不變，所以拉力
F=F拉+f=12N+12N=24N
故C錯誤。
D.A以0.6m/s的速度勻速上升，則B運動速度為0.2m/s，拉力F功率為
P=Fv=0.2m/s×24N=4.8W
故D正確。
5．C
【解析】
A.B靜止處于平衡狀態，水平方向上受到向左的拉力和A給它的右向的摩擦力的作用，由平衡條件得：B受到的摩擦力f=F=3N，方向水平向右，故A錯誤。
B.物體A的移動速度為0.2m/s，所以動滑輪的移動速度為0.1m/s，故B錯誤。
C.由圖可知，滑輪為動滑輪，繩子拉力為F的一半，是5N，功率為
故C正確。
D.測力計對B的拉力與A對B的摩擦力是一對平衡力，在運動過程中，若拉力增大，由于B和A之間的摩擦力不變，所以測力計的示數不變，仍為3N，故D錯誤。
6．(1)20N；(2)40N；(3)400J
【解析】
解：(1)因做勻速直線運動，物體A處于平衡狀態，繩子的拉力等于物體A與水平面間摩擦力f，則
f=F示=20N
(2)由動滑輪的特點可知，作用在動滑輪軸上的拉力等于作用在輪上力的二倍，即
F=2f=2×20N=40N
(3)由圖可知，n=2，所以
拉力F所做的功
W=Fs=40N×10m=400J
答：(1)物體A與水平面間摩擦力f為20N；
(2)拉力F為40N；
(3)物體A運動10s的過程中，拉力F所做的功是400J。
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