浙教版科學(xué)2023-2024學(xué)年上學(xué)期九年級“沖刺重高”講義（二十一）：滑輪組【word含答案】

第第頁浙教版科學(xué)2023-2024學(xué)年上學(xué)期九年級“沖刺重高”講義（二十一）：滑輪組【word，含答案】一、定滑輪

1.定義：中間的軸固定不動的滑輪。

2.實(shí)質(zhì)：等臂杠桿。

3.特點(diǎn)：

（1）不省力（使用定滑輪提升重物G時(shí)，若不計(jì)繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝G）；

（2）不省距離（使用定滑輪提升重物時(shí)，若重物被提升h，則繩子自由端移動的距離s＝h）；

（3）能改變力的方向（不管沿哪個(gè)方向拉繩子，在不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，拉力F＝G）。

二、動滑輪

1.定義：和重物一起移動的滑輪（可上下移動，也可左右移動）。

2.實(shí)質(zhì)：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。

3.特點(diǎn)：

（1）省力（使用動滑輪提升重物G時(shí)，若不計(jì)繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝1/2G）；

（2）費(fèi)距離（使用動滑輪提升重物時(shí)，若重物被提升的高度為h，則繩子自由端移動的距離s＝2h）；

（3）不能改變力的方向。

三、滑輪組

1.滑輪組的構(gòu)成：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常常將動滑輪和定滑輪組合而成滑輪組。

2.滑輪組的特點(diǎn)：使用滑輪組，可以省力，有的可以改變力的方向，但費(fèi)距離。

3.使用時(shí)，動滑輪和物體的總重由n股繩子承擔(dān)，那么拉起物體所用的力就是總重的。

4.滑輪組的簡單組裝方法：

（1）當(dāng)承重繩子的股數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起始端應(yīng)固定在動滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪。

（2）當(dāng)承重繩子的股數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起始端應(yīng)固定在定滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪。

例1、現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個(gè)滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個(gè)力替代“收”（圖2），使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度。不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）

A．使用這個(gè)滑輪能省力

B．甲拉力大小等于乙拉力大小

C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功

D．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度

例2、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做勻速直線運(yùn)動，如圖所示。若不計(jì)滑輪、彈簧測力計(jì)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3、如圖所示，物體A重為200N，C、D滑輪重均為30N。物體B重為120N，它恰好能拉著A向右勻速運(yùn)動，不計(jì)滑輪與繩子間摩擦。

（1）圖中D為（填“定”或“動”）滑輪。

（2）現(xiàn)用水平向左的拉力F作用于物體A上，使物體B勻速上升，則拉力F的大小為

N。

例4、小強(qiáng)用如圖所示裝置在10s內(nèi)將重為500N的貨物勻速提升2m，此過程中拉力F的功率為150W，不計(jì)繩子的重和滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦。求：

（1）小強(qiáng)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，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計(jì)摩擦，關(guān)于三個(gè)力的大小關(guān)系，下列選項(xiàng)中正確的是（）

A．F1＝F2＝F3B．F1＞F2＞F3C．F2＞F1＝F3D．F1＜F2＜F3

2.為便于研究，某健身器材中訓(xùn)練拉力部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計(jì)摩擦，下列有關(guān)分析正確的是（）

A．兩個(gè)滑輪在裝置中起的作用相同

B．拉力F的大小是配重G大小的二分之一

C．拉力移動的距離是配重上升距離的兩倍

D．將配重提升相同的高度，用該裝置與直接提升配重所做的功相等

3.如圖所示，用40N的力F沿水平方向拉滑輪，可使重20N的物體A以0.3m/s的速度在水平面上勻速運(yùn)動。物體B重10N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)恒為10N。不計(jì)滑輪、繩子的重力，滑輪的轉(zhuǎn)軸光滑。下列說法正確的是（）

A．物體A受到水平面的摩擦力是20N

B．滑輪移動的速度是0.6m/s

C．水平拉力F的功率是6W

D．在2s內(nèi)繩子對物體A做的功為48J

4.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(yùn)動，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3N，若不計(jì)滑輪重、彈簧測力計(jì)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0.2m/s

C．繩子拉物體A的功率為2W

D．在運(yùn)動過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)仍為3N

5.如圖所示，物體A置于水平桌面上，裝置保持靜止，物體A重100N，物體B重10N。不計(jì)繩重、滑輪自重及摩擦，物體A受到的摩擦力方向（選填“水平向左”或“水平向右”），大小為N。

6.利用如圖所示的滑輪組，用F＝800N的力拉繩子自由端，貨物A重3000N，A以0.6m/s的速度勻速直線運(yùn)動10s，整個(gè)過程中，滑輪組的機(jī)械效率為75%，求：

（1）貨物A在10s內(nèi)移動的距離。

（2）該過程中拉力F的功率。

（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小。

1.如圖所示，分別用力F1、F2和F3，使用下列三個(gè)裝置勻速提起同樣的重物，不計(jì)滑輪的重力和摩擦且不計(jì)繩重，則F1、F2和F3的大小關(guān)系是（）

A．F1＜F2＝F3B．F2＜F1＜F3C．F1＝F3＜F2D．F1＜F2＜F3

2.如圖所示，不計(jì)滑輪重及摩擦，分別用力F1、F2勻速提升同一重物，若力F1、F2在相等時(shí)間內(nèi)對物體所做的功相等，則力F1、F2及其功率P1、P2的大小關(guān)系為（）

A．F1＞F2P1＜P2B．F1＞F2P1＞P2

C．F1＞F2P1＝P2D．F1＜F2P1＜P2

3.如圖是滑輪組來提升礦石的裝置示意圖，礦石重G為5×104牛，滑輪組機(jī)械效率為80%，拉力F的功率P為2千瓦，要把礦石勻速提升1米。則下列哪組量均可求出（）

A．W有用、F、G動

B．W有用、G動、礦石上升的速度v

C．W有用、G動、繩子與滑輪間的摩擦力

D．W總、提升1米所用的時(shí)間t、礦石上升的速度v

4.如圖所示，滑輪規(guī)格相同、重均為60N。工人用150N的水平拉力勻速向右拉動繩端，在20s內(nèi)礦井里的物體提升8m。不計(jì)繩重及輪軸間摩擦，物體重為N，物體增加的勢能為J，工人拉動繩子做功的功率為W。

答案及解析

例1、B

【解答】解：A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯(cuò)誤；

B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確

C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯(cuò)誤；

D、由題意可知，重物在相同時(shí)間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，繩子移動的時(shí)間和重物上升的時(shí)間相同，根據(jù)v可知，甲、乙拉力移動的速度都等于重物上升的速度，故D錯(cuò)誤。

故選：B。

例2、D

【解答】解：AC、滑輪隨物體一起運(yùn)動，所以滑輪為動滑輪，使用動滑輪可以省力，故AC錯(cuò)誤；

B、有兩端繩子拉著動滑輪，則拉力F的運(yùn)動速度v＝2×0.2m/s＝0.4m/s；功率為PFv＝2N×0.4m/s＝0.8W，故B錯(cuò)誤；

D、使用動滑輪能省一半的力，所以物體A受到的摩擦力f＝2F＝2×2N＝4N，故D正確。

故選：D。

例3、解：（1）由圖可知，D滑輪隨物體一起運(yùn)動，因此D滑輪是動滑輪；C滑輪固定不動，因此C滑輪是定滑輪；

（2）由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝2，不計(jì)滑輪與繩子間摩擦，繩子自由端的拉力：F繩（GB+G動）（120N+30N）＝75N；

物體A勻速運(yùn)動，則拉力和摩擦力是一對平衡力，所以物體A所受摩擦力：f＝F繩＝75N，

用一水平向左的力F拉動物體A，使物體B勻速上升，此時(shí)物體A受到摩擦力方向水平向右，由于壓力和接觸面的粗糙程度不變，所以摩擦力大小不變，

此時(shí)拉力：F＝f+F繩＝75N+75N＝150N。

故答案為：（1）動；（2）150。

例4、解：（1）由圖知，承擔(dān)重物繩子的段數(shù)n＝3，

繩端移動速度：

v0.6m/s；

（2）由PFv可得，繩端拉力的大?。?/p>

F250N；

（3）不計(jì)繩重和摩擦，由F（G+G動）可得，動滑輪的重力：

G動＝nF﹣G＝3×250N﹣500N＝250N。

答：（1）小強(qiáng)拉繩子的速度為0.6m/s；

（2）拉力F的大小為250N；

（3）動滑輪的重力為250N。

1.A

【解答】解：因?yàn)槎ɑ喯喈?dāng)于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同一重物G，不計(jì)摩擦，沿三個(gè)不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物體的重力。故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選：A。

2.C

【解答】解：A、由圖可知，該裝置由一個(gè)動滑輪和一個(gè)定滑輪組成，動滑輪能夠省力，但不能改變力的方向；定滑輪不能省力，可以改變力的方向，故A錯(cuò)誤；

B、不計(jì)摩擦，拉力的大小為：F（G+G動），是配重G和動滑輪總重的二分之一，故B錯(cuò)誤；

C、該滑輪組中n＝2，由s＝2h可知，拉力移動距離等于配重上升高度的二倍，故C正確；

D、直接提升配重做的功是有用功，用該裝置將配重提升相同高度還要對動滑輪做功，即用該裝置所做的功（總功）大于有用功，故D錯(cuò)誤。

故選：C。

3.C

【解答】解：

A、因?yàn)镕＝40N，所以對A的拉力為40N＝20N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)恒為10N，則物體B對A的摩擦力為10N，方向向右，所以地面對A的摩擦力為f＝20N﹣10N＝10N，故A錯(cuò)誤；

B、A移動的速度即繩端移動的速度為0.3m/s，所以滑輪的移動速度為0.3m/s＝0.15m/s，故B錯(cuò)誤；

C、水平拉力F的功率為：PFv＝40N×0.15m/s＝6W，故C正確；

D、繩子的拉力是20N，2s物體A移動的距離為s＝vt＝0.3m/s×2s＝0.6m，所以W＝Fs＝20N×0.6m＝12J，故D錯(cuò)誤。

故選：C。

4.D

【解答】解：A、B靜止處于平衡狀態(tài)，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(cuò)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(cuò)誤；

C、由圖可知，滑輪為動滑輪，繩子拉力為F的一半，是5N，PFv＝5N×0.2m/s＝1W，故C錯(cuò)誤；

D、測力計(jì)對B的拉力與A對B的摩擦力是一對平衡力，在運(yùn)動過程中，若拉力增大到12N，由于B和A之間的摩擦力不變，所以測力計(jì)的示數(shù)不變，仍為3N，故D正確。

故選：D。

5.解：物體A置于水平桌面上，裝置保持靜止，因繩端掛有重物B，則重物B對繩子有拉力的作用，動滑輪對物體A有向右的拉力，使得物體A有向右運(yùn)動的趨勢，所以物體A受到水平向左的靜摩擦力；

因裝置保持靜止，則繩端的拉力F繩＝GB＝10N，

由圖可知，n＝2，不計(jì)繩重和滑輪與繩及軸之間的摩擦，把物體A和動滑輪看做一個(gè)整體，裝置保持靜止，水平方向受到拉力和摩擦力的作用，

由二力平衡條件可得物體A受到摩擦力的大小：f＝F拉＝2F繩＝2×10N＝20N。

故答案為：水平向左；20。

6.解：（1）根據(jù)v可知貨物A在10s內(nèi)移動的距離：

sA＝vAt＝0.6m/s×10s＝6m；

（2）由圖可知，動滑輪上繩子的有效股數(shù)：n＝3，

繩子自由端移動的速度：

v繩＝nvA＝3×0.6m/s＝1.8m/s，

拉力的功率：

PFv繩＝800N×1.8m/s＝1440W；

（3）由η得摩擦力：

f＝nηF＝3×75%×800N＝1800N。

答：（1）貨物A在10s內(nèi)移動的距離為6m；

（2）這個(gè)過程中拉力F的功率1440W；

（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小1800N

1.B

【解答】解：不計(jì)滑輪的重力和摩擦且不計(jì)繩重的情況下；

左邊的滑輪是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費(fèi)力，故F1＝G。

中間的滑輪是動滑輪，能夠省一半的力，故F2G。

右邊的滑輪是動滑輪，F(xiàn)3作用在動滑輪的軸上，費(fèi)一倍的力，則F3＝2G，

所以，F(xiàn)2＜F1＜F3。

故選：B。

2.C

【解答】解：用在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，物體升高h(yuǎn)，用定滑輪提升物體時(shí)，繩子自由端移動的距離為h，

若用動滑輪提升物體時(shí)，繩子自由端移動的距離為2h，

則定滑輪提升物體時(shí)，拉力做功為：W1＝F1s＝F1h，

動滑輪提升物體時(shí)，拉力做功為：W2＝F2s＝2F2h，

∵W1＝W2，∴F1＝2F2，即：F1＞F2

又時(shí)間相同，根據(jù)功率公式P可知：P1＝P2。

故選：C。

3.D

【解答】解：由題知，礦石重力G，礦石被勻速提升的高度h，拉力F的功率P，滑輪組的機(jī)械效率η。

①克服礦石重力做的有用功可以由W有＝Gh計(jì)算得到；

②由η可計(jì)算出繩端拉力做的總功W總，

由圖知，承擔(dān)重物繩子的段數(shù)n＝3，由W總＝Fs＝Fnh可計(jì)算出繩端拉力F；

③額外功可由W額＝W總﹣W有計(jì)算得到，

使用滑輪組時(shí)，額外功包括克服摩擦、提升動滑輪、提升繩子做的功，只知道額外功的總和，不能單獨(dú)求出克服摩擦和動滑輪重力G動做的功，所以不能求出繩子與滑輪間的摩擦力、動滑輪重力G動；

④在②中求出了總功，已知拉力的功率P，根據(jù)P可以求出將礦石提升