初中物理專題12.2 滑輪

第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械第2節(jié)滑輪一、定滑輪1．定義：軸線固定，只有輪繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其軸不隨物體一起移動(dòng)。2．實(shí)質(zhì)：是一個(gè)__________杠桿的變形。3．特點(diǎn)：不省力也不費(fèi)距離，但可以改變力的方向。4．拉力端繩子伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與物體上升高度關(guān)系：____________。5．使用定滑輪時(shí)，不論向哪個(gè)方向拉彈簧秤的示數(shù)都___________。二、動(dòng)滑輪1．定義：輪繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，軸線也同時(shí)隨物體一起移動(dòng)。2．實(shí)質(zhì)：是動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿的變形。3．特點(diǎn)：能省一半力，但__________力的方向且_________距離。4．省力情況：F＝G物/2（不考慮動(dòng)滑輪重和摩擦）F＝（G物＋G動(dòng)）/2（不考慮摩擦）5．拉力端繩子伸長(zhǎng)長(zhǎng)度與物體上升高度關(guān)系：s繩=2h。6．使用動(dòng)滑輪時(shí)，如果跨過滑輪的兩段繩子不平行，它們間的夾角越大，彈簧秤的示數(shù)___________。三、滑輪組1．定義：由動(dòng)滑輪和定滑輪組成的裝置。2．特點(diǎn)：___________________________。3．省力情況：（豎直提物，n為跨在動(dòng)滑輪上的繩子股數(shù)）（1）不考慮動(dòng)滑輪重和摩擦：F＝G物/n（2）不考慮摩擦，但計(jì)動(dòng)滑輪重F＝（G物＋G動(dòng)滑輪）/n（3）拉力繩子自由端伸長(zhǎng)的距離s與物體上升的距離h的關(guān)系：s＝nh（4）物體移動(dòng)的速度v物與繩子自由端繩子伸長(zhǎng)的速度v繩的關(guān)系：v繩＝nv物等臂s=h不變不改變多費(fèi)越大既能省力又改變力的方向1．定滑輪（1）定義：中間的軸固定不動(dòng)的滑輪。（2）實(shí)質(zhì)：等臂杠桿（3）特點(diǎn)：不能省力但是能改變動(dòng)力的方向。（4）對(duì)理想的定滑輪（不計(jì)輪軸間摩擦）：F=G，繩子自由端移動(dòng)距離sF（或速度vF）=重物移動(dòng)的距離sG（或速度vG）。2．動(dòng)滑輪（1）定義：和重物一起移動(dòng)的滑輪。（可上下移動(dòng)，也可左右移動(dòng)）（2）實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。（3）特點(diǎn)：省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向。（4）理想的動(dòng)滑輪（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力）：F=，只忽略輪軸間的摩擦則拉力F=，繩子自由端移動(dòng)距離sF（或vF）=2倍的重物移動(dòng)的距離sG（或vG）?！纠}1】工人們?yōu)榱税徇\(yùn)一個(gè)笨重的機(jī)器進(jìn)入廠房，他們?cè)O(shè)計(jì)了選項(xiàng)所示的四種方案（機(jī)器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的橫截面）。其中最省力的方案是A．B．C．D．參考答案：C夠省一半的力，所以，此時(shí)的拉力等于物體與地面之間滾動(dòng)摩擦力的一半，所以此時(shí)所用的力最小，即最省力。故選C。3．滑輪組（1）定義：定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起使用。（2）特點(diǎn)：使用滑輪組既可以省力又可以改變力的方向，但要多移動(dòng)距離。（3）滑輪組的計(jì)算：有幾股繩子吊在動(dòng)滑輪上，拉力就是物體重（包括動(dòng)滑輪重）的幾分之一（不計(jì)繩重和摩擦）。（4）公式：F=（G=G物+G動(dòng)），繩子自由端移動(dòng)距離：s=nh。注意：組裝滑輪組時(shí)，吊在動(dòng)滑輪上繩子股數(shù)為n，若n為奇數(shù)時(shí)，則繩子的固定端掛在動(dòng)滑輪上，若n為偶數(shù)時(shí)，繩子的固定端掛在定滑輪上。學(xué)*科網(wǎng)【例題2】某人用如圖所示的滑輪組提升重為800N的重物，在拉力F作用下，30s時(shí)間內(nèi)，物體向上移動(dòng)了12m，若滑輪組的機(jī)械效率為80%，繩重、摩擦阻力不計(jì)，則A．拉力做的功為12000JB．拉力的功率為50WC．繩子自由端被拉下距離為36mD．動(dòng)滑輪重力大小為100N參考答案：A1．在研究定滑輪特點(diǎn)時(shí)，做的實(shí)驗(yàn)如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)分別為F1、F2、F3，則三個(gè)力的大小關(guān)系是A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．三者一樣大2．如圖所示，物體M放在水平桌面上．現(xiàn)通過一動(dòng)滑輪（質(zhì)量和摩擦均不計(jì)）在繩子自由端施加一拉力F，拉著M向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)（質(zhì)量可忽略）示數(shù)為10N。若在M上加放一物塊m，要保持M向左繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，需在繞過動(dòng)滑輪繩子的自由端施加一拉力F′，則A．M運(yùn)動(dòng)時(shí)受到向左的摩擦力B．加放m前，M受到20N的摩擦力C．加放m前，M受到10N的摩擦力D．加放m后，力F′保持10N不變3．下圖所示的滑輪或滑輪組，勻速提高同一物體，最省力的是（滑輪重和摩擦不計(jì)）A．B．C．D．4．工人師傅用拉力F1將重物勻速搬運(yùn)到h高處，對(duì)重物做的功是W1；若工人改用動(dòng)滑輪將該重物勻速提升到h高處，拉力為F2，對(duì)重物做的功是W2（滑輪、繩的重力及摩擦力可忽略不計(jì)），則下列說法正確的是A．F1=F2B．F1<F2C．W2>W1D．W2=W15．如圖所示，兩個(gè)物體的重量分別是G1和G2，當(dāng)滑輪平衡時(shí)，G1:G2為（忽略繩子和滑輪的重力及繩子和滑輪間的摩擦力）A．1:1B．2:1C．1:3D．1:26．如圖中某同學(xué)體重為500N，他的手能承受的最大拉力為600N，動(dòng)滑輪重100N，該同學(xué)利用如圖所示的滑輪組把物體A吊起來，物體A的重量不能超過A．1000NB．1200NC．900ND．1100N7．分別用圖中所示的裝置甲和乙把同一重物吊到同一高度時(shí)A．用裝置甲或裝置乙吊起重物所用拉力相同B．用裝置甲吊起重物比用裝置乙省力C．用裝置乙吊起重物比用裝置甲省力D．用裝置乙吊起重物，動(dòng)力移動(dòng)的距離比用裝置甲小8．用滑輪組牽引重物沿水平面勻速滑動(dòng)，如圖所示。已知重物120N，物體與地面的摩擦力為90N，不計(jì)滑輪摩擦和重力，則拉力F為A．40NB．30NC．140ND．280N9．學(xué)校升旗儀式上，當(dāng)升旗手緩緩向下拉繩子時(shí)，旗子就會(huì)徐徐上升，這是由于旗桿頂部有一個(gè)__________滑輪，它能改變力的方向，但__________（選填“能”或“不能”）省力。10．如圖所示，被提升的物體重100N，動(dòng)滑輪重5N，忽略繩重和摩擦，繩子自由端的拉力F是__________N。動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)__________杠桿。11．如圖所示，已知物體A重為180N，滑輪的重為20N，當(dāng)物體A勻速上升高度為1m時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離為__________m，拉力所做的功為__________J（繩子的重力、繩子與滑輪的摩擦力、空氣阻力忽略不計(jì)）。12．如圖所示，在拉力F的作用下，總重60N的物體被勻速提升了10cm，若不計(jì)滑輪、繩的重和摩擦，則拉力F及其向上移動(dòng)的距離s分別為A．F=60N，s=0.2mB．F=30N，s=0.2mC．F=60N，s=0.1mD．F=30N，s=0.1m13．對(duì)于使用滑輪組，下列說法正確的是A．可以省力，但必須改變用力的方向B．可以省力，但不能改變用力的方向C．可以省力，同時(shí)又可以省距離D．可以省力，同時(shí)可以改變用力的方向，但不能同時(shí)省距離14．使用滑輪或滑輪組勻速提升同一物體的四種方式如圖所示，不計(jì)機(jī)械自重和摩擦，其中能省力又能改變施力方向的是15．如圖所示，是一輛汽車通過滑輪組將深井中的石塊拉至井口的裝置圖。已知井深12m，石塊重G石=6×103N，汽車重G車=3×104N，汽車勻速拉繩子時(shí)的拉力F拉=2.2×103N，汽車受到的阻力為車重的0.1倍，忽略繩重及繩子與滑輪之間的摩擦力。（g取10N/kg）求：（1）動(dòng)滑輪的重力；（2）將石塊從井底拉至井口的過程中，汽車?yán)K子的拉力對(duì)滑輪組做了多少功？16．如圖所示，通過滑輪組用200N的拉力在20s內(nèi)將重為480N的物體勻速提高2m，（不計(jì)繩重和摩擦），求：（1）動(dòng)滑輪重；（2）繩自由端的移動(dòng)速度為多大？（3）若重物再增加150N，要使重物勻速上升，作用在繩自由端的拉力至少多大？17．（2017·六盤水卷）如圖所示，在水平拉力F的作用下，使重300N的物體在水平桌面上以0.1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與桌面的摩擦力為60N（不計(jì)繩重、動(dòng)滑輪重及摩擦），F(xiàn)及其功率的大小分別為A．20N2WB．20N6WC．60N2WD．30N6W18．（2017·桂林卷）某升降式晾衣架的結(jié)構(gòu)如圖所示，該晾衣架沒有應(yīng)用到的簡(jiǎn)單機(jī)械是A．動(dòng)滑輪B．定滑輪C．輪軸D．斜面19．（2017·黔南州卷）“每天鍛煉一小時(shí)，幸福生活一輩子”的健康理念被人們接受，引導(dǎo)廣大市民走向全民健身行列。如圖所示是某型號(hào)健身器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖，每個(gè)滑輪質(zhì)量為2kg。小剛質(zhì)量為60kg，他豎直向下拉手柄，將20kg的配重勻速向上拉。2s配重上升了1m，不計(jì)繩重和摩擦，。求：（1）手柄移動(dòng)的速度；（2）小剛做功的功率；（3）若小剛站立時(shí)，鞋底與地面的接觸面積為，配重被勻速拉起時(shí)，他對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？1．D【解析】因?yàn)槭褂枚ɑ啿荒苁×?，所以F1=F2=F3=G，所以這三個(gè)力的大小相等。故選D。3．C【解析】由題知，滑輪重和摩擦不計(jì)，A、圖中使用的是動(dòng)滑輪，則拉力；B、圖中使用的是定滑輪，則拉力F2=G；C、圖中使用的是滑輪組，n=3，則拉力；D、圖中使用的是滑輪組，n=2，則拉力。由此可知，拉力F3最小，即C圖中最省力。故選C。4．D【解析】用拉力F1將重物勻速提升時(shí)，手對(duì)物體的拉力：F1=G；手對(duì)重物做的功為：W1=F1h=Gh；不計(jì)摩擦、繩重及動(dòng)滑輪重，這時(shí)繩端的拉力；繩端向上移動(dòng)的距離s=2h，手拉繩子做的功：W2=F2s=×2h=Gh；故F1>F2，W1=W2，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。5．B【解析】圖中是“一定一動(dòng)”的滑輪組，可以將G2對(duì)繩子施加的拉力看作是繩子末端的拉力（該拉力F=G2）；最后一段繩子是由定滑輪引出的，繩子股數(shù)是2，不計(jì)摩擦及滑輪重（即理想情況下），則，所以，即G1:G2=2:1。故選B。6．C【解析】由圖可知，n=2，因G人=500N<F手=600N，所以，繩端的最大拉力F=G人=500N，不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，提升物體的重力最大，由可得，最大物重：G=nF–G動(dòng)=2×500N–100N=900N。故選C。7．C【解析】此圖是滑輪組，甲圖繞在動(dòng)滑輪上的繩子由2股，則。乙圖繞在動(dòng)滑輪上的繩子由3股，則；故用裝置乙吊起重物比用裝置甲省力，則動(dòng)力移動(dòng)的距離甲圖為2h，乙圖為3h，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。8．B【解析】由圖可知，n=3，不計(jì)滑輪摩擦和重力，則拉力。故選B。9．定不能【解析】根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可知：旗桿頂部的定滑輪只能改變力的方向，而不能省力。10．52.5省力【解析】摩擦不計(jì)，動(dòng)滑輪重G輪=5N，勻速提升重物時(shí)繩子的拉力：，由此可知，動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿。學(xué)#科網(wǎng)11．2200【解析】由圖可知n=2，繩子自由端移動(dòng)的距離：s=2h=2×1m=2m；繩子與滑輪的摩擦力、空氣阻力忽略不計(jì)，則人對(duì)繩子的拉力：，則拉力所做的功：W=Fs=100N×2m=200J。12．B【解析】由圖知，此時(shí)拉力：．拉力作用點(diǎn)上移的高度是物體上移的距離的2倍，為：s=2h=2×10cm=20cm=0.2m。故選B。13．D【解析】AB、滑輪組可以省力，也可以改變用力的方向，但不是必須改變用力的方向，故AB錯(cuò)誤。C、滑輪組可以省力，但不能省距離，故C錯(cuò)誤。D、滑輪組可以省力，也可以改變力的方向，省力一定費(fèi)距離，即不能同時(shí)省距離，故D正確。故選D。15．（1）600N（2）7.92×104J【解析】（1）由圖可知，承擔(dān)貨物重的繩子股數(shù)n=3，由于忽略繩重及繩子與滑輪之間的摩擦力，由得動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)=nF拉–G石=3×2.2×103N–6×103N=600N，（2）繩子自由端移動(dòng)的距離：s=3h=3×12m=36m，汽車?yán)K子的拉力對(duì)滑輪組做的功：W=F拉s=2.2×103N×36m=7.92×104J；16．（1）120N（2）0.3m/s（3）250N【解析】（1）由F=（G+G動(dòng)）可知，G動(dòng)=3F–G=3×200N–480N=120N；（2）物體移動(dòng)的速度：，自由端移動(dòng)的速度：v′=3v=3×0.1m/s=0.3m/s；（3）若重物再增加150N，要使重物勻速上升，作用在繩自由端的拉力：。17．B【解析】由圖可知，與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)為3，則繩端的