初中物理滑輪知識(shí)點(diǎn)和試題精講

1、滑輪知識(shí)點(diǎn)總結(jié)對(duì)比學(xué)習(xí)定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪 組的定義、實(shí)質(zhì)及作用，在此基礎(chǔ)上掌握組裝簡(jiǎn)單的滑輪組的方法：若要改變力的方向，n段繩子需要用n個(gè)滑輪；只省力，不改變力的方向，n段繩子需要（n-1）滑輪；定滑輪和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)最多相差1個(gè)；接線方法：奇數(shù)根繩子從動(dòng)滑輪開始接線，偶數(shù)根繩子從定滑輪開始接線。段數(shù)的確定可以采取在動(dòng)、定滑輪間畫一條水平直線，數(shù)繩子和直線交點(diǎn)的方法，由于繞過(guò)定滑輪的繩子的自由端沒有連接重物，此段繩子不計(jì)在n數(shù)之內(nèi)。簡(jiǎn)單說(shuō)就是：定滑輪改變力的作用方向，而不省力，實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，動(dòng)滑輪省一半的力，實(shí)質(zhì)是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿。繞線方式：奇動(dòng)偶定（繩子段數(shù)為奇數(shù)時(shí)先繞動(dòng)滑

2、輪，偶數(shù)時(shí)先繞定滑輪），滑輪組省力但不省功，滑輪組的機(jī)械效率：G/nF G：重物重力，n:繩子段數(shù)，F(xiàn)：自由端拉力滑輪有兩種：定滑輪和動(dòng)滑輪(1) 定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可改變作用力方向.(2) 定滑輪的特點(diǎn)通過(guò)定滑輪來(lái)拉鉤碼并不省力。通過(guò)或不通過(guò)定滑輪，彈簧秤的讀數(shù)是一樣的?？梢姡褂枚ɑ啿皇×Φ芨淖兞Φ姆较?。在不少情況下，改變力的方向會(huì)給工作帶來(lái)方便。定滑輪的原理定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動(dòng)力L1、阻力L2臂都等于滑輪半徑。根據(jù)杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。(2)動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，省1/2力多費(fèi)1倍距離.動(dòng)滑輪的特點(diǎn) 使用動(dòng)滑輪能省一半力

3、，費(fèi)距離。這是因?yàn)槭褂脛?dòng)滑輪時(shí)，鉤碼由兩段繩子吊著，每段繩子只承擔(dān)鉤碼重的一半。使用動(dòng)滑輪雖然省了力，但是動(dòng)力移動(dòng)的距離大于鉤碼升高的距離，即費(fèi)了距離。動(dòng)滑輪的原理 動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)動(dòng)力臂（L1）為阻力臂（L2）二倍的杠桿?；喗M：由定滑輪跟動(dòng)滑輪組成的滑輪組，既省力又可改變力的方向. 滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的幾分之一.繩子的自由端繞過(guò)動(dòng)滑輪的算一段，而繞過(guò)定滑輪的就不算了.使用滑輪組雖然省了力，但費(fèi)了距離，動(dòng)力移動(dòng)的距離大于重物移動(dòng)的距離.滑輪組的用途 為了既節(jié)省又能改變動(dòng)力的方向，可以把定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組。省力的大小使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩吊著物體，提

4、起物體所用的力就是物重的幾分之一。滑輪組的特點(diǎn) 用滑輪組做實(shí)驗(yàn)，很容易看出，使用滑輪組雖然省了力，但是費(fèi)了距離動(dòng)力移動(dòng)的距離大于貨物升高的距離。杠桿的平衡條件： F1L1= F2L2 （ F1：動(dòng)力 ；L1：動(dòng)力臂；F2：阻力； L2：阻力臂 ）定滑輪： F=G物 S=h （F：繩子自由端受到的拉力； G物：物體的重力； S：繩子自由端移動(dòng)的距離； h：物體升高的距離）動(dòng)滑輪： F= （G物+G輪)/2 S=2 h （G物：物體的重力； G輪：動(dòng)滑輪的重力）滑輪組： F= （G物+G輪） S=n h （n：通過(guò)動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)）機(jī)械功：W （J） W=Fs （F：力； s：在力的方向上移動(dòng)的距

5、離 ）有用功：W有 =G物h總功：W總 W總=Fs 適用滑輪組豎直放置時(shí)機(jī)械效率: =W有/W總 ×100%功率:P （w） P= w/t (W：功; t：時(shí)間)關(guān)于滑輪的綜合題一、（一模）如圖25所示是起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。用它把質(zhì)量為2×103kg，底面積為1m2的貨箱G勻速提起。（取g10N/kg）問(wèn)：（1）當(dāng)貨箱靜止于水平地面時(shí)，它對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（2）若把貨箱勻速吊起3m，起重機(jī)對(duì)貨箱做了多少功？（3）吊起貨箱時(shí)，為使起重機(jī)不傾倒，在它右邊加掛質(zhì)量為多大的鐵塊？ 已知：OA10m，OB5m。（設(shè)起重機(jī)所受重力的作用線恰好通過(guò)O點(diǎn)。）二、(一模)磅秤上有一個(gè)重15

6、00N的木箱，小明站在地上，想用如圖29（甲）所示的滑輪組把這個(gè)木箱提升到樓上，可是他竭盡全力也沒有提起，此時(shí)磅秤的示數(shù)為40kg。于是他改變滑輪組的繞繩方法如圖29（乙）所示，再去提這個(gè)木箱。當(dāng)木箱勻速上升時(shí)，小明對(duì)地板的壓力為100N，不計(jì)軸摩擦和繩重，取g10N/kg。求小明的體重和提升木箱時(shí)滑輪組的機(jī)械效率。三、（一模）圖30MOAB如圖30所示，一正方體合金塊M的邊長(zhǎng)為20cm，把它掛在以O(shè)為支點(diǎn)的輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)處，一個(gè)重為640N的人在杠桿的B點(diǎn)通過(guò)定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)M對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.1×104Pa，人對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.45×10

7、4Pa；若把M浸沒于水中(M與容器底不接觸)，人用力F2仍使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)人對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.15×104 Pa；已知人單獨(dú)站在水平地面上，對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.6×104 Pa（g取10N/kg）求：（1）力F1的大??；（2）合金塊M的密度；（3）當(dāng) M浸沒于水中時(shí)，若剪斷細(xì)繩，合金塊M沉于容 器底，則M對(duì)容器底的壓強(qiáng)為多大滑輪組重物行走裝置提升電動(dòng)機(jī)MN圖23四、（一模）圖23是簡(jiǎn)易電動(dòng)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。MN為質(zhì)量可以不計(jì)、長(zhǎng)4m的橫梁，行走裝置可以把提起的重物在橫梁上左右移動(dòng)。提升電動(dòng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提起重物，滑輪組的結(jié)構(gòu)如圖。當(dāng)提起的重物質(zhì)量是0.5

8、t，鋼絲繩重和輪、軸間摩擦不計(jì)時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是80%。當(dāng)以0.2m/s的速度勻速豎直向上提起1.125t重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是多 少？電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩的功率是多少？若行走裝置和提升電動(dòng)機(jī)的總重是2.75×103N，提起重物質(zhì)量為2t，行走裝置使提起的重物沿橫梁從中點(diǎn)A移到B點(diǎn)，以M點(diǎn)為軸，N點(diǎn)向上的支持力增加了6×103N，MB的距離是多少？（g取10N/kg）ABDCEOF圖25五、（一模）圖25是液壓汽車起重機(jī)從水中打撈重物的示意圖。A是動(dòng)滑輪，B是定滑輪，C是卷?yè)P(yáng)機(jī)，D是油缸，E是柱塞。作用在動(dòng)滑輪上共三股鋼絲繩，卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使鋼絲繩帶動(dòng)動(dòng)滑輪上升提取重物，被

9、打撈的重物體積V0.5m3。若在本次打撈前起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p12.0×107Pa，當(dāng)物體在水中勻速上升時(shí)起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p22.375×107Pa，物體完全出水后起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p32.5×107Pa。假設(shè)起重時(shí)柱塞沿豎直方向，物體出水前、后柱塞對(duì)吊臂的支撐力分別為N1和N2，N1與N2之比為19：24。重物出水后上升的速度v0.45m/s。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計(jì)。（g取10N/kg）求：（1）被打撈物體的重力；（2）被打撈的物體浸沒在水中上升時(shí)，滑輪組AB的機(jī)械效率；（3）重物出水后，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力的功率。六、(一模)某橋梁施工隊(duì)的工人

10、用如圖24所示的滑輪組勻速打撈沉在水中的工件。已知工件的質(zhì)量為100kg工人的質(zhì)量為70kg。工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對(duì)地面的壓力之比為15：2，工件在水中時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為60% 。若不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg 。求：（1）工件浸沒在水中時(shí)所受的浮力浮 ；（2）工件完全打撈出水面后，滑輪組的機(jī)械效率2 ；（3）工件完全打撈出水面后，以0.2m/s的速度被勻速提升，工人拉繩的功 率P2。1 答案 （1）（2）W=FS=2×103kg×10N/kg×3m=6×104J（3） G×AO = G0×OB

11、2×103kg×g×10m = m0g×5mm0 = 4×103kg2 答案 F拉G人木箱和動(dòng)滑輪受力G箱G輪2F拉F支2G人F支2G人mg 改變繞繩方式后，F(xiàn)拉F支G人，木箱和動(dòng)滑輪受力G箱G輪3F拉3(G人F支) 所以2G人mg3(G人F支) F支F壓100NG人3F支mg3×100N40kg×10N/kg700N F拉G人F支700N100N600N 機(jī)械效率83.3%3 答案 （1），F(xiàn)1=G人p1S=640N1.45×104Pa×0.04m2=60N， F2=G人p2S=640N1.15

12、5;104Pa×0.04m2=180N（2）杠桿在水平位置平衡時(shí)，有： OA(GMFM)=OBF1 OA(GMF浮)=OBF2 由可得， FM=F壓=PMSM=1.1×104Pa×(0.2m)2=440N F浮=水gVM=1×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N 將FM=440N、F浮=80N 代入式，解得： GM=620N （3）當(dāng)M浸沒于水中時(shí)，剪斷細(xì)繩，合金塊M沉于容器底， 4 答案 提起重物質(zhì)量分別為0.5t和2t，重物重分別為Gmg 0.5t×10N/kg 5×103N，G/m/g 2t

13、×10N/kg 20×103N由滑輪組機(jī)械效率W有用/W總G物/（G物G動(dòng)），代入數(shù)據(jù)：80% 5×103N/（5×103NG動(dòng)），解出G動(dòng)=1.25×103N/G物/（G物/G動(dòng)）20×103N/（20×103N1.25×103N）94%鋼絲繩拉力F=（G物/G動(dòng)）/3 =（20×103N1.25×103N）/37.1×103N勻速拉動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩的功率P Fv7.1×103N×3×0.2m/s=4.26×103W或P（G物/G動(dòng)）v物

14、（20×103N1.25×103N）×0.2m/s=4.25×103W把橫梁MN看成杠桿，以M點(diǎn)為軸，重物在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)，根據(jù)杠桿平衡條件：（G物G行G動(dòng)）·MA FA·MN（G物G行G動(dòng)）·MB FB·MN兩式相減得：（G物G行G動(dòng)）·（MAMB） （FAFB）·MN當(dāng)FAFB6×103N0，代入數(shù)據(jù)：（20×103N1.25×103N2.75×103N）（2mMB）6×103N×4m解出： MB1m當(dāng)FAFB6×103N0

15、，代入數(shù)據(jù)：（20×103N1.25×103N2.75×103N）（2mMB）6×103N×4m解出：MB/3m5 答案 （1）設(shè)起重機(jī)重為G，被打撈物體重力為G物；打撈物體前，G=p0S在水中勻速提升物體時(shí)：F拉=G物F浮起重機(jī)對(duì)地面的壓力：G+F拉=p1SF浮=水gV排=0.5×104N物體出水后：G+G物=p2S，F(xiàn)拉=（p1- p0）S；G物=（p2- p0）S可得物體重力為 G物=2.0×104N。（2）設(shè)鋼絲繩上的力在出水前后分別為F1、F2，柱塞對(duì)吊臂力的力臂為L(zhǎng)1，鋼絲繩對(duì)吊臂力的力臂為L(zhǎng)2。根據(jù)杠桿平衡條件

16、可知：N1L1=3F1L2 ； N2L1=3F2L2，=，F(xiàn)1= （G物F浮+ G動(dòng)） F2= （G物+ G動(dòng)），= =將數(shù)據(jù)代入得： G動(dòng)=0.4×104N物體浸沒在水中上升時(shí)，滑輪組AB的機(jī)械效率：（3）出水后鋼絲繩上的力：F2= (G物+G動(dòng))/3=0.8×104N物體上升的速度v，鋼絲繩的速度v=3v=30.45m/ s =1.35m/ sP=F2 v=0.8×104N ×1.35m/ s =1.08×104W。6 答案 （1）以人為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖（3）甲、乙所示：G人=F1+N1 N1=G人-F1G人=F2+N2 N2=G人-F2工人受到地面的支持力與工人對(duì)地面的壓力大小相等；繩對(duì)人的拉力與人對(duì) 繩的拉力大小相等。1/21/2（人-F1）/（G人-F2）15/2 圖（3）又1=W有/W總=（G物-F?。﹉ / F1S = (G物-F浮)/2F1=60% F1=（G物+G動(dòng)-F?。?2 F2=（G物+G動(dòng)）/2 將、式代入、式，并且將G人=m人g=70kg×10N/kg