12.2 滑轮（原卷版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 12.2 滑轮（原卷版） 考点直击 典例分析＋变式训练 考点1 滑轮及其工作特点 （1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析； （2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮； 定滑轮工作特点： （1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。 （2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便； （3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 动滑轮工作特点： （1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省12力，多费1倍距离； （2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离； （3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 【典例1】（•阿荣旗二模）用定滑轮拉物体，不计摩擦，当沿不同方向将物体拉起时，拉力分别为F1、F2、F3，如图所示，则这三个力之间的大小关系正确的是（　　） A．F1＜F2＜F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＝F2＝F3 D．无法判断 【典例2】（春•兴庆区期末）如图所示，通过动滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3，则这三个力大小关系是（　　） A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一样大 【典例3】（•中牟县模拟）某同学用重为10N的滑轮匀速提升重为90N的物体。不计绳重，则该同学所用拉力F的可能值是（　　） A．25N B．60N C．50N D．45N 【典例4】（春•阳东区期中）如图所示表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为G的相同重物，在A端所用的拉力分别为F1＝　 　；F2＝　 　；F3＝　 　。（不计滑轮本身的重和摩擦） 【典例5】（•肥东县二模）小明同学在学习滑轮时，老师讲到：理想的动滑轮最多省一半力，其实省力的多少与拉力和竖直方向的夹角大小有关，如图甲所示。小明就此问题展开如图乙所示的实验探究，并将所测数据记录在表格中。 序号 1 2 3 拉力F/N 3.0 3.8 （1）如图丙所示，这是第三步实验时弹簧测力计的示数，则F3＝　 　N； （2）通过分析实验数据可初步得出结论：使用动滑轮提升同一重物时，拉力F与竖直方向的夹角θ越大，需要的拉力F越大。请你从杠杆平衡条件的角度分析其中的原因：　 　 。 【变式训练1】（•张店区一模）如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（　　） A．它是定滑轮，用它可以省力 B．它是定滑轮，用它可以改变力的方向 C．它是动滑轮，用它可以省功 D．它是动滑轮，用它可以省力 【变式训练2】（•岑溪市一模）如图所示，一个重G＝20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm．若不计滑轮重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（　　） A．F＝10 N，s＝0.2m B．F＝10N，s＝0.4m C．F＝20 N，s＝0.2m D．F＝20 N，s＝0.4m 【变式训练3】（2019春•惠山区校级月考）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（　　） A．20 N B．25 N C．30 N D．35 N 【变式训练4】（2019秋•句容市校级月考）如图，物体重10N，且处于静止状态。该滑轮是　 　滑轮，手拉弹簧测力计在1位置时的示数为　 　N．若手拉弹簧测力计在1、2、3三个不同位置时的拉力分别是F1、F2、F3，则它们的大小关系是F1　 　F2　 　F3．这证明使用定滑轮不能改变力的　 　，只能改变力的　 　。 【变式训练5】（秋•泰兴市期中）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　 　。 （3）小明在研究动滑轮特点的第二次实验中，若钩码在2s内匀速提高10cm，则拉力做的有用功是　 　J，拉力做功的功率是　 　W，此时动滑轮的机械效率为　 。（不计绳重和摩擦） 考点2 滑轮组及其工作特点 （1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离； （2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n若忽略滑轮重，则有F=G物n；其中n为承担物重的绳子的段数； （3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）； 【典例6】（春•雄县期末）如图所示，甲、乙两个滑轮组的轮重、物重均相同，把物体匀速提升相同的高度，绳子自由端受到的拉力大小分别为F1和F2．若不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．F1＝F2 B．F1＜F2 C．F1＞F2 D．无法判断 【典例7】（•日照二模）请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起。 【变式训练1】（秋•广州月考）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的大小关系是（　　） A．F2＜F1＜F3 B．F2＜F1＜F3 C．F1＜F2＜F3 D．F2＜F3＜F1 【变式训练2】（•龙湖区模拟）如图所示，请画出人站在地面上利用滑轮组提起物体时的最省力的绕绳方法。 考点3 滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算 （1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n；若忽略滑轮重，则有F=G物n；其中n为承担物重的绳子的段数； 其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数； （2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同； ①物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积． ②物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。 【典例8】（2019春•东湖区校级月考）如图所示，物体A重60N，当滑轮在力F的作用下，以0.4m/s的速度匀速上升时，物体A的速度为 　 　，F的大小为 　 　N．（不计滑轮重及摩擦） 【典例9】（2019秋•仪征市校级月考）小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5N的物体匀速提高了1m，每个滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是 　 　m，施加在绳端的拉力F是　 　N，悬挂定滑轮处拉力F′是　 　N． 【典例10】（•济宁模拟）如图所示装置，同材质的甲、乙两实心木块处于静止状态，不计滑轮重力及摩擦，则（　　） A．甲、乙的体积之比为1：2 B．甲、乙的质量之比为1：2 C．甲、乙的密度之比为2：1 D．甲、乙的重力之比为2：1 【典例11】（春•汝州市期末）如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧测力计示数为10 N，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是（　　） A．F＝20 N，f＝20 N B．F＝10 N，f＝20 N C．F＝20 N，f＝10 N D．F＝10 N，f＝10 N 【变式训练1】（春•新乡期末）如图所示的动滑轮，把重10N的物体匀速向上拉起，弹簧测力计的示数是6N，则拉力F＝　 　N，若不计摩擦，动滑轮重是　 　N．若用此滑轮提起20N的物体，拉力F是　 　N．（不计绳重和摩擦） 【变式训练2】（春•四会市期末）如图所示的滑轮组中，不计滑轮质量，分别挂上A、B两物体后恰能静止，则两物重力关系为（　　） A．GA：GB＝1：1 B．GA：GB＝1：2 C．GA：GB＝2：1 D．不好判断 【变式训练3】（春•长葛市期末）如图所示，拉力F的功率为3.6W，物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动，A与地面间的摩擦力是A重力的0.3倍，不计滑轮处摩擦和绳重，则（　　） A．1s内重力做功3.6J B．A的重力为120N C．拉力F＝36N D．摩擦力为18N 【变式训练4】（•思明区校级三模）如图，用100N的力拉着物体A以2m/s的速度在水平面匀速前进，若A受到的摩擦力是20N，则B受到的摩擦力是　 　N，B物体的速度是　 　m/s。（不考虑绳子与滑轮之间的摩擦） 考点4 斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装 滑轮组的设计： 第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= n2；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=n-12。 第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为n+12；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 n-12．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 n2；方向向上时，定滑轮的个数为 n2 - 1。 滑轮组绳子的绕法： 第一步：确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数n=G物2+G动2，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。 第二步：确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。 轮轴： （1）轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。 （2）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。 （3）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。 （4）轮轴的公式：F1R=F2r； 斜面： （1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。 （2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。 日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。 【典例12】（2019•新宁县模拟）斜面是一种　 　，使用斜面的好处是　 　，斜面高度一定时，斜面越　 　使用它就越　 　。 【变式训练1】24．（春•香河县期末）在生产和生活中，经常见到这样的情形，用木板搭斜坡将货物推上汽车车厢，修盘山公路使汽车驶上高耸的山峰等。从物理学的角度分析，它们的物理模型属于同一种简单机械，即　 　，这种简单机械的优点是　 　。 课堂巩固训练 一、选择题。 1．（春•西吉县校级期末）用滑轮组匀速提升重物，当绳子的自由端被拉下2m时，物体升高了0.5m，被提升的重物的质量为20kg．若不计动滑轮重和摩擦阻力，则拉绳子的力应为（　　） A．40N B．49N C．98N D．5N 2．（•福田区校级模拟）下列各图中利用了动滑轮的是（　　） A． B． C． D． 3．（2019•宽城区模拟）下列说法中正确的是（　　） A．滑轮组的省力情况是由其中的动滑轮个数决定的 B．剪刀实际上是两个杠杆的组合 C．费力杠杆是不好的，实际应用中应当尽量避免使用 D．不论是定滑轮还是动滑轮，其轮心都相当于杠杆的支点 4．（2019•宁波模拟）如图所示，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体的重力为G．在不计摩擦的情况下，将物体匀速向上提起时（　　） A．F1＜F2 B．F2＝G C．F1的力臂为OA D．在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍 5．（春•高青县期中）如图所示，用滑轮装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则省力情况相同的是（　　） A．①④ B．③④ C．②③ D．①② 6．（秋•苏州月考）一名体重600N的举重运动员，可举起1300N的物体，这个人站在地面上，用如图装置提升物体，滑轮重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起的最重的物重是（　　） A．600 N B．1300 N C．1900 N D．700 N 二、填空题。 7．（春•南开区期末）定滑轮实质是　 　杠杆，使用定滑轮可以改变　 　，但它不能　 　。 8．（秋•宜州区期末）使用机械时，有时可以省力，有时可以省距离，但都不能省　 　；盘山公路做成弯弯曲曲的形状，而不是直接从山下直通山顶，这样的设计目的是为了　。 9．（•宜城市二模）使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。 （1）如图甲，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装一组导向轮。这组导向轮属于 　 　（选填“动滑轮”或“定滑轮”）。 （2）如图乙，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了 　 　，从而在使用时更加省力。 10．（•黄埔区一模）如图所示，我国古代护城河上安装使用的吊桥就是一个组合机械，定滑轮的作用是改变 　 　，桥可看作一个杠杆，由图可知杠杆的支点是 　 　（选填“A”、“B”或“C”）点，请分别画出人拉动吊桥瞬间绳子AB对桥的拉力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2，根据 　 　，可以判断桥属于 　 　（填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。 11．（春•嘉定区期末）如图所示，分别用力F1、F2匀速提升重为10牛的物体（不计滑轮重力和摩擦）。滑轮 　 　（选填“甲”或“乙”）相当于等臂杠杆，力F2＝　 　F1；若图（b）中的物体被竖直提升2米，则绳子自由端上升 　 　米，此过程中，物体的机械能 　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 12．（春•汝南县期末）如图所示，不计动滑轮的质量及转动摩擦，当竖直向上的力F＝10N时，恰能使重物G匀速上升，则重物G＝　 　N，绳固定端拉力为　 　N，重物上升10cm，力F向上移动　 　cm。 三、作图题。 13．（秋•姜堰区期中）请在图中画出使用该滑轮组最省力的绕线方式。 四、计算题。 14．（春•淮南月考）如图所示，工人用滑轮组提升质量为24kg的物体，使物体在5s内匀速上升1m。动滑轮的重为20N，求：（不计绳重及摩擦，g取10N/kg） （1）物体的重力。 （2）绳子自由端移动的距离和速度。 （3）工人所用的拉力。 15．（春•柳州期末）工人利用如图所示的两个滑轮组成滑轮组，向下拉动绳子来提升货物。已知货物重 800N．不计绳重及摩擦。 （1）在图中画出绳子的绕法。 （2）若忽略动滑轮重，工人所用拉力多大？ （3）若不可忽略动滑轮重，工人实际所用拉力为500N，动滑轮有多重？ 16．（•寿光市模拟）如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（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150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？ 更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：