专题12.2 滑轮--八年级物理人教版（下册）.doc

第十二章 简单机械 第2节 滑轮 一、定滑轮 1．定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。 2．实质：是一个__________杠杆的变形。 3．特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。 4．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：____________。 5．使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都___________。 二、动滑轮 1．定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。 2．实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。 3．特点：能省一半力，但__________力的方向且_________距离。 4．省力情况：F＝G物/2（不考虑动滑轮重和摩擦） F＝（G物＋G动）/2（不考虑摩擦） 5．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。 6．使用动滑轮时，如果跨过滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大，弹簧秤的示数___________。 三、滑轮组 1．定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。 2．特点：___________________________。 3．省力情况：（竖直提物，n为跨在动滑轮上的绳子股数） （1）不考虑动滑轮重和摩擦：F＝G物/n （2）不考虑摩擦，但计动滑轮重F＝（G物＋G动滑轮）/n （3）拉力绳子自由端伸长的距离s与物体上升的距离h的关系：s＝nh （4）物体移动的速度v物与绳子自由端绳子伸长的速度v绳的关系：v绳＝nv物 等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向 1．定滑轮 （1）定义：中间的轴固定不动的滑轮。 （2）实质：等臂杠杆 （3）特点：不能省力但是能改变动力的方向。 （4）对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：F=G，绳子自由端移动距离sF（或速度vF）=重物移动的距离sG（或速度vG）。 2．动滑轮 （1）定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） （2）实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 （3）特点：省一半的力，但不能改变动力的方向。 （4）理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）：F=，只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=，绳子自由端移动距离sF（或vF）=2倍的重物移动的距离sG（或vG）。 【例题1】工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了选项所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面）。其中最省力的方案是 A． B． C． D． 参考答案：C 够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时所用的力最小，即最省力。故选C。 3．滑轮组 （1）定义：定滑轮和动滑轮组合在一起使用。 （2）特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。 （3）滑轮组的计算：有几股绳子吊在动滑轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。 （4）公式：F=（G=G物+G动），绳子自由端移动距离：s=nh。 注意：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。学*科网 【例题2】某人用如图所示的滑轮组提升重为800 N的重物，在拉力F作用下，30 s时间内，物体向上移动了12 m，若滑轮组的机械效率为80%，绳重、摩擦阻力不计，则 A．拉力做的功为12 000 J B．拉力的功率为50 W C．绳子自由端被拉下距离为36 m D．动滑轮重力大小为100 N 参考答案：A 1．在研究定滑轮特点时，做的实验如图所示，弹簧测力计示数分别为F1、F2、F3，则三个力的大小关系是 A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．三者一样大 2．如图所示，物体M放在水平桌面上．现通过一动滑轮（质量和摩擦均不计）在绳子自由端施加一拉力F，拉着M向左做匀速直线运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10 N。若在M上加放一物块m，要保持M向左继续做匀速直线运动，需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力F′，则 A．M运动时受到向左的摩擦力 B．加放m前，M受到20 N的摩擦力 C．加放m前，M受到10 N的摩擦力 D．加放m后，力F′保持10 N不变 3．下图所示的滑轮或滑轮组，匀速提高同一物体，最省力的是（滑轮重和摩擦不计） A． B． C． D． 4．工人师傅用拉力F1将重物匀速搬运到h高处，对重物做的功是W1；若工人改用动滑轮将该重物匀速提升到h高处，拉力为F2，对重物做的功是W2（滑轮、绳的重力及摩擦力可忽略不计），则下列说法正确的是 A．F1=F2 B．F1<F2 C．W2>W1 D．W2=W1 5．如图所示，两个物体的重量分别是G1和G2，当滑轮平衡时，G1:G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力） A．1:1 B．2:1 C．1:3 D．1:2 6．如图中某同学体重为500 N，他的手能承受的最大拉力为600 N，动滑轮重100 N，该同学利用如图所示的滑轮组把物体A吊起来，物体A的重量不能超过 A．1 000 N B．1 200 N C．900 N D．1 100 N 7．分别用图中所示的装置甲和乙把同一重物吊到同一高度时 A．用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力相同 B．用装置甲吊起重物比用装置乙省力 C．用装置乙吊起重物比用装置甲省力 D．用装置乙吊起重物，动力移动的距离比用装置甲小 8．用滑轮组牵引重物沿水平面匀速滑动，如图所示。已知重物120 N，物体与地面的摩擦力为90 N，不计滑轮摩擦和重力，则拉力F为 A．40 N B．30 N C．140 N D．280 N 9．学校升旗仪式上，当升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升，这是由于旗杆顶部有一个__________滑轮，它能改变力的方向，但__________（选填“能”或“不能”）省力。 10．如图所示，被提升的物体重100 N，动滑轮重5 N，忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力F是__________N。动滑轮的实质是一个__________杠杆。 11．如图所示，已知物体A重为180 N，滑轮的重为20 N，当物体A匀速上升高度为1 m时，绳子自由端移动的距离为__________m，拉力所做的功为__________J（绳子的重力、绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计）。 12．如图所示，在拉力F的作用下，总重60 N的物体被匀速提升了10 cm，若不计滑轮、绳的重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为 A．F=60 N，s=0.2 m B．F=30 N，s=0.2 m C．F=60 N，s=0.1 m D．F=30 N，s=0.1 m 13．对于使用滑轮组，下列说法正确的是 A．可以省力，但必须改变用力的方向 B．可以省力，但不能改变用力的方向 C．可以省力，同时又可以省距离 D．可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离 14．使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体的四种方式如图所示，不计机械自重和摩擦，其中能省力又能改变施力方向的是 15．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的石块拉至井口的装置图。已知井深12 m，石块重G石=6×103 N，汽车重G车=3×104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F拉=2.2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力。（g取10 N/kg）求： （1）动滑轮的重力； （2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？ 16．如图所示，通过滑轮组用200 N的拉力在20 s内将重为480 N的物体匀速提高2 m，（不计绳重和摩擦），求： （1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度为多大？ （3）若重物再增加150 N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？ 17．（2017·六盘水卷）如图所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物体在水平桌面上以0.1 m/s的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为60 N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），F及其功率的大小分別为 A．20 N 2 W B．20 N 6 W C．60 N 2 W D．30 N 6 W 18．（2017·桂林卷）某升降式晾衣架的结构如图所示，该晾衣架没有应用到的简单机械是 A．动滑轮 B．定滑轮 C．轮轴 D．斜面 19．（2017·黔南州卷）“每天锻炼一小时，幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受，引导广大市民走向全民健身行列。如图所示是某型号健身器的结构简化图，每个滑轮质量为2 kg。小刚质量为60 kg，他竖直向下拉手柄，将20 kg的配重匀速向上拉。2 s配重上升了1 m，不计绳重和摩擦，。求： （1）手柄移动的速度； （2）小刚做功的功率； （3）若小刚站立时，鞋底与地面的接触面积为，配重被匀速拉起时，他对地面的压强是多少？ 1．D【解析】因为使用定滑轮不能省力，所以F1=F2=F3=G，所以这三个力的大小相等。故选D。 3．C【解析】由题知，滑轮重和摩擦不计，A、图中使用的是动滑轮，则拉力；B、图中使用的是定滑轮，则拉力F2=G；C、图中使用的是滑轮组，n=3，则拉力；D、图中使用的是滑轮组，n=2，则拉力。由此可知，拉力F3最小，即C图中最省力。故选C。 4．D【解析】用拉力F1将重物匀速提升时，手对物体的拉力：F1=G；手对重物做的功为：W1=F1h=Gh；不计摩擦、绳重及动滑轮重，这时绳端的拉力；绳端向上移动的距离s=2h，手拉绳子做的功：W2=F2s=×2h=Gh；故F1>F2，W1=W2，故ABC错误，D正确。故选D。 5．B【解析】图中是“一定一动”的滑轮组，可以将G2对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力（该拉力F=G2）；最后一段绳子是由定滑轮引出的，绳子股数是2，不计摩擦及滑轮重（即理想情况下），则，所以，即G1:G2=2:1。故选B。 6．C【解析】由图可知，n=2，因G人=500 N<F手=600 N，所以，绳端的最大拉力F=G人=500 N，不计绳重和摩擦时，提升物体的重力最大，由可得，最大物重：G=nF–G动=2×500 N–100 N=900 N。故选C。 7．C【解析】此图是滑轮组，甲图绕在动滑轮上的绳子由2股，则。乙图绕在动滑轮上的绳子由3股，则；故用装置乙吊起重物比用装置甲省力，则动力移动的距离甲图为2h，乙图为3h，故ABD错误，C正确。故选C。 8．B【解析】由图可知，n=3，不计滑轮摩擦和重力，则拉力。故选B。 9．定 不能 【解析】根据生活经验可知：旗杆顶部的定滑轮只能改变力的方向，而不能省力。 10．52.5 省力 【解析】摩擦不计，动滑轮重G轮=5 N，匀速提升重物时绳子的拉力： ，由此可知，动滑轮的实质是一个省力杠杆。学#科网 11．2 200 【解析】由图可知n=2，绳子自由端移动的距离：s=2h=2×1m=2m；绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计，则人对绳子的拉力：，则拉力所做的功：W=Fs=100 N×2 m=200 J。 12．B【解析】由图知，此时拉力：．拉力作用点上移的高度是物体上移的距离的2倍，为：s=2h=2×10 cm=20 cm=0.2 m。故选B。 13．D【解析】AB、滑轮组可以省力，也可以改变用力的方向，但不是必须改变用力的方向，故AB错误。C、滑轮组可以省力，但不能省距离，故C错误。D、滑轮组可以省力，也可以改变力的方向，省力一定费距离，即不能同时省距离，故D正确。故选D。 15．（1）600 N （2）7.92×104 J 【解析】（1）由图可知，承担货物重的绳子股数n=3， 由于忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力， 由得动滑轮的重力： G动=nF拉–G石=3×2.2×103 N–6×103 N=600 N， （2）绳子自由端移动的距离： s=3h=3×12 m=36 m， 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功： W=F拉s=2.2×103 N×36 m=7.92×104 J； 16．（1）120 N （2）0.3 m/s （3）250 N 【解析】（1）由F=（G+G动）可知，G动=3F–G=3×200 N–480 N=120 N； （2）物体移动的速度：， 自由端移动的速度：v′=3v=3×0.1 m/s=0.3 m/s； （3）若重物再增加150 N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力：。 17．B【解析】由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，则绳端的拉力F=f/3=60 N/3=20 N；绳子自由端的速度为v绳=3v物=3×0.1 m/s=0.3 m/s；则拉力F的功率为P=Fv绳=20 N×0.3 m/s=6 W；故ACD错误，B正确，故选B。 19．（1）0.25 m/s （2）105 W （3）3 600 Pa 【解析】（1）由图可知，健身器是由两个定滑轮和一个费力的动滑轮组成（绳子的拉力作用在动滑轮的挂钩上），则手柄下降的距离， 手柄移动的速度； （2）小刚对配重做功， 动滑轮上升的高度， 小刚对动滑轮做功， 小刚所做的总功， 小刚做功的功率； （3）手柄对小刚向上的拉力， 小刚所受重力， 小刚对地面的压力， 小刚对地面的压强。