2024年八年級(jí)物理講義（人教版）12.2 滑輪（知識(shí)解讀）（原卷版）

12.2\o"12.2滑輪"滑輪（知識(shí)解讀）（原卷版）?知識(shí)點(diǎn)1滑輪及其工作特點(diǎn)?知識(shí)點(diǎn)2滑輪組及其工作特點(diǎn)?知識(shí)點(diǎn)3滑輪組和動(dòng)滑輪繩子拉力的計(jì)算?知識(shí)點(diǎn)4斜面和輪軸以及滑輪組的設(shè)計(jì)與組裝?作業(yè)鞏固訓(xùn)練知識(shí)點(diǎn)1滑輪及其工作特點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1滑輪及其工作特點(diǎn)1、滑輪定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子叫滑輪。因?yàn)榛喛梢赃B續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。2、滑輪分類：定滑輪和動(dòng)滑輪。3、定滑輪工作特點(diǎn)：①定滑輪使用時(shí)，滑輪的位置固定不變；定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向。②定滑輪的特點(diǎn)：通過定滑輪來拉鉤碼并不省力，通過或不通過定滑輪，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是一樣的，可見，使用定滑輪不省力但能改變力的方向。在不少情況下，改變力的方向會(huì)給工作帶來方便。③定滑輪的原理：定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動(dòng)力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑，根杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。4、動(dòng)滑輪工作特點(diǎn)：①動(dòng)滑輪使用時(shí)，滑輪隨重物一起移動(dòng)；動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，省12力，多費(fèi)1②動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省一半力，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。③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。【典例1-1】（2023秋?北流市期末）學(xué)校舉行升旗儀式，在旗桿頂端安裝的是（）A．定滑輪 B．動(dòng)滑輪 C．滑輪組 D．杠桿【典例1-2】（2023秋?常州期末）如圖所示，使用滑輪分別按甲、乙兩種方式勻速提升同一重物，不計(jì)滑輪自重，不計(jì)繩重及輪、軸間摩擦，使用甲裝置的好處是；使用乙裝置的好處是?！咀兪?-1】（2023春?臨沂期末）小明利用如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械移動(dòng)物體A時(shí)，當(dāng)沿不同方向分別用F1、F2、F3的力，以不同速度勻速拉動(dòng)物體時(shí)，忽略繩子與滑輪的摩擦，下列說法中正確的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＜F3【變式1-2】（2023春?興寧市期末）如圖所示，分別利用甲、乙兩滑輪勻速提升重力均為60N的物體，其中甲滑輪的優(yōu)點(diǎn)是，若滑輪重力、繩重和摩擦均不計(jì)，分別用力FA、FB和FC勻速提起重物時(shí)，F(xiàn)C＝N，F(xiàn)AFB（選填“＞”、“＝”或“＜”）。知識(shí)點(diǎn)2滑輪組及其工作特點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2滑輪組及其工作特點(diǎn) 1、定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組;使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費(fèi)距離。2、使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動(dòng)力F=G物+G動(dòng)n3、用滑輪組提升物體時(shí)，雖然省了力，但是費(fèi)了距離，滑輪組有幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動(dòng)的距離就是重物升高距離的幾倍；設(shè)物體升高的距離為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離為s=nh（n表示承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)）。【典例2-1】（2023春?市南區(qū)期末）簡(jiǎn)單機(jī)械在生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A．旗桿頂部的定滑輪，能夠改變力的方向 B．電動(dòng)起重機(jī)里的動(dòng)滑輪，可以省力但不改變用力方向 C．天平是等臂杠桿 D．利用滑輪組提升物體可以省力但不能改變用力方向【典例2-2】（2023春?寶豐縣期末）如圖所示，用水平向左的拉力F拉著物體在地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，為動(dòng)滑輪（選填“A”或“B”）；當(dāng)物體向左移動(dòng)1.5m時(shí)，則繩子自由端移動(dòng)m?！咀兪?-1】（2023春?蓮池區(qū)校級(jí)期末）如圖是一種利用滾軸和繩子組裝的特殊機(jī)械，借助這種機(jī)械可以將較重的物體搬運(yùn)到高處，某人借助該機(jī)械吊起一輛摩托車。不計(jì)繩和機(jī)械自重，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．圖中A部分可等效為定滑輪 B．該機(jī)械既可省力，也能改變力的方向 C．圖中B部分可等效為動(dòng)滑輪 D．若繩子被拉下6m時(shí)，摩托車上升1m【變式2-2】（2023春?歷下區(qū)期末）兩個(gè)滑輪用如圖所示的方式組合，用力F拉動(dòng)繩端時(shí)，滑輪甲的作用是，當(dāng)物體移動(dòng)0.1m時(shí)，繩端移動(dòng)m。知識(shí)點(diǎn)3滑輪組和動(dòng)滑輪繩子拉力的計(jì)算知識(shí)點(diǎn)3滑輪組和動(dòng)滑輪繩子拉力的計(jì)算 1、使用滑輪組時(shí)（忽略摩擦阻力）：滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動(dòng)力F=G物+G動(dòng)n；若忽略滑輪重，則有其中：F拉—拉力，G動(dòng)—?jiǎng)踊喌闹亓Γ珿物—被提升物體的重力，n—吊住動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)。2、使用動(dòng)滑輪時(shí)，條件不同，拉力的計(jì)算方法也不同。（1）物體在豎直方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)：當(dāng)動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體重力的n分之一；當(dāng)繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體和動(dòng)滑輪重力之和的n分之一；實(shí)際情況下，動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計(jì)，那么拉力等于物體重力除以n和機(jī)械效率的乘積。（2）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)：當(dāng)動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；當(dāng)繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計(jì)的情況下，拉力等于物體所受摩擦力的n分之一；實(shí)際情況下，動(dòng)滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦都無法忽略不計(jì)，那么拉力等于物體所受摩擦力除以n和機(jī)械效率的乘積．（注：n為滑輪的股數(shù)）?！镜淅?-1】（2023春?仁和區(qū)期末）如圖所示，用三個(gè)滑輪分別拉同一個(gè)物體，沿同一水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所用的拉力分別是F1、F2、F3，其中最小的力為（）A．F1 B．F2 C．F3 D．一樣大【典例3-2】（2023春?桐城市期末）用圖甲的滑輪組提升重400N的物體，已知拉力F為150N，不計(jì)繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，反映繩子自由端運(yùn)動(dòng)的圖線是（選填“A”或“B”），動(dòng)滑輪重N?！镜淅?-3】（2023春?莆田期末）如圖所示，搬運(yùn)工人用滑輪組提升重為540N的物體，以0.2m/s的速度勻速上升了10秒，搬運(yùn)工人所用的拉力為200N．（不計(jì)繩重和繩與滑輪的摩擦）求：（1）物體上升的高度；（2）繩子自由端移動(dòng)的距離；（3）動(dòng)滑輪的重力。【變式3-1】（2020春?江州區(qū)期末）用如圖所示滑輪組提起重G＝320N的物體，整個(gè)裝置靜止時(shí)，作用在繩自由端的拉力F＝200N，則動(dòng)滑輪自身重力是（繩重及摩擦不計(jì)）（）A．120N B．80N C．60N D．無法計(jì)算【變式3-2】（2022秋?虹口區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，F(xiàn)1＝10N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6N，物體A靜止于水平面上，物體B在物體A表面向左勻速運(yùn)動(dòng)了0.2m（不計(jì)彈簧測(cè)力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦），則動(dòng)滑輪掛鉤上繩子的拉力為N，若增大F2，則物體A相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為（填“向左運(yùn)動(dòng)”、“向右運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）?！咀兪?-3】（2023春?花山區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，利用滑輪組裝置勻速拉動(dòng)水平面上質(zhì)量是10千克的物體，已知物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為重力的0.1倍，動(dòng)滑輪重2N，物體被拉動(dòng)的速度是0.1米/秒，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦力。g＝10N/kg，求：（1）物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力是多少？（2）拉力F的大小是多少？（3）拉力F在10秒內(nèi)移動(dòng)的距離是多少？知識(shí)點(diǎn)4斜面和輪軸以及滑輪組的設(shè)計(jì)與組裝知識(shí)點(diǎn)4斜面和輪軸以及滑輪組的設(shè)計(jì)與組裝 1、滑輪組的設(shè)計(jì)：第一步：確定動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)。首先算出承擔(dān)所要拉起重物與動(dòng)滑輪的自重所需要的繩子的根數(shù)n，其方法和滑輪組繩子的繞法中的方法相同，然后我們根據(jù)每?jī)筛K子需要一個(gè)動(dòng)滑輪來確定動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)。當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的固定端應(yīng)拴在定滑輪上，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)N=n2；當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的固定端應(yīng)拴在動(dòng)滑輪上，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)N=n第二步：確定定滑輪的個(gè)數(shù)。一般情況下，定滑輪的個(gè)數(shù)由繩子的段數(shù)n和拉力的方向共同決定。當(dāng)n為奇數(shù)且拉力方向向下時(shí)，定滑輪的個(gè)數(shù)應(yīng)為n+12；拉力的方向向上時(shí)，定滑輪的個(gè)數(shù)為

n-12．當(dāng)n為偶數(shù)且方向向下時(shí)，定滑輪的個(gè)數(shù)為n22、滑輪組繩子的繞法：第一步：確定繞過動(dòng)滑輪的繩子的根數(shù)。首先根據(jù)題目中的條件，如繩子能承受的最大拉力F、要承擔(dān)的重物G物和動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)，計(jì)算出承擔(dān)物重所需繩子段數(shù)n=G物2+G動(dòng)2，如果算出的繩子段數(shù)不是整數(shù)，一律進(jìn)一位。例如：所得結(jié)果為第二步：確定繩子固定端的位置和繩子的繞法。當(dāng)繩子的根數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的固定端應(yīng)拴在定滑輪上，開始繞繩子；當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的固定端應(yīng)拴在動(dòng)滑輪上，開始繞繩子。3、輪軸（1）輪軸：由輪和軸組成的，能繞共同的軸線旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單機(jī)械叫做輪軸。例如汽車方向盤、轆護(hù)等。（2）輪軸的實(shí)質(zhì)：輪軸相當(dāng)于一個(gè)杠桿，輪和軸的中心O是支點(diǎn)，作用在輪上的力是動(dòng)力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪半徑OA就是杠桿的動(dòng)力臂l1，軸半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。（3）輪軸的特點(diǎn)：因?yàn)檩啺霃酱笥谳S半徑，即杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動(dòng)力F1總小于作用在軸上的阻力F2．使用輪軸可省力，但是動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于用輪軸提升的重物（鉤碼）所通過的距離。（4）輪軸的公式：F1R=F2r；4、斜面（1）斜面是簡(jiǎn)單機(jī)械的一種，可用于克服垂直提升重物的困難。將物體提升到一定高度時(shí)，力的作用距離和力的大小都取決于傾角。如物體與斜面間摩擦力很小，則可達(dá)到很高的效率。（2）用F表示力，L表示斜面長(zhǎng)，h表示斜面高，物重為G．不計(jì)阻力時(shí)，根據(jù)功的原理得FL=Gh，斜面傾角越小，斜面越長(zhǎng)，則越省力，但越費(fèi)距離。日常生活中常見的斜面，如盤山公路、螺絲釘上的螺紋等?！镜淅?-1】（2023春?韓城市期末）使用下列機(jī)械時(shí)，用大小相等的拉力F，能勻速移動(dòng)最重貨物的是（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦）（）A． B． C．D．【典例4-2】（2023秋?漢中期末）如圖甲所示是某一風(fēng)景區(qū)的盤山公路，之所以要把上山的公路修成這般模樣，是因?yàn)楸P山公路相當(dāng)于簡(jiǎn)單機(jī)械中的，使用它可以省。圖乙和圖丙所示為生活中常見的兩種釘子，其中與盤山公路的力學(xué)原理相同的是圖（選填“乙”或“丙”）釘子?！镜淅?-3】（2023秋?清遠(yuǎn)期末）如圖，用滑輪組沿水平地面拉動(dòng)小車前進(jìn)，畫出最省力繞繩方法?！咀兪?-1】（2023春?安次區(qū)期末）如圖所示，AC＞BC，把同一物體分別沿光滑斜面AC、BC以相同的速度勻速推上頂端，推力分別為F1、F2，功率分別為P1、P2，則（）A．F1＜F2P1＝P2 B．F1＜F2P1＜P2 C．F1＝F2P1＝P2 D．F1＜F2P1＞P2【變式4-2】（2022秋?硯山縣校級(jí)期末）扇車又稱風(fēng)車，是漢代發(fā)明的清除糠秕（bǐ）的農(nóng)機(jī)具，由車架、外殼、喂料斗及調(diào)節(jié)門等構(gòu)成。傳統(tǒng)的揚(yáng)谷方法是如圖甲所示的場(chǎng)景圖：在有風(fēng)的時(shí)候，將谷粒拋撒向空中，糠秕被風(fēng)吹走了，而籽粒就落在了地上，這樣就很好地實(shí)現(xiàn)了糠、粒分離。到西漢時(shí)期，出現(xiàn)了如圖乙所示專門清除糠秕的旋轉(zhuǎn)式風(fēng)扇車，大大提高了人們的勞動(dòng)效率，工作時(shí)手搖風(fēng)扇，開啟調(diào)節(jié)門，讓谷物緩緩落下，谷殼及輕雜物被風(fēng)力吹出機(jī)外。（1）無論是采用“傳統(tǒng)的揚(yáng)谷”方式還是采用“扇車”分離方式，都是在風(fēng)力作用下使質(zhì)量不同的物體分開，其基本原理相同。力作用在質(zhì)量不同的物體上時(shí)，質(zhì)量小的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（選填“容易”或“不容易”）改變，這是因?yàn)橘|(zhì)量大的物體具有的大。（2）“扇車”中谷殼及輕雜物被風(fēng)力吹出機(jī)外，這個(gè)現(xiàn)象說明力能改變物體的。（3）風(fēng)扇搖手柄設(shè)計(jì)成輪軸是為了（選填“省力”或“省距離”）。【變式4-3】（2023秋?信宜市期末）用如圖所示的滑輪組將水桶勻速提升，請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫線代替繩子畫出連接滑輪組最省力的繞法。1．（2020春?牡丹區(qū)期末）如圖所示，人對(duì)繩的拉力都是F，將各重物勻速提起。不計(jì)動(dòng)滑輪重，物重最大的是（）A． B． C． D．2．（2023春?武安市期末）動(dòng)滑輪的作用是（）A．既省力，又能改變施力方向 B．雖省力，但不能改變力的方向 C．雖不省力，但能改變施力方向 D．既不省力，也不能改變施力方向3．（2023秋?雁塔區(qū)校級(jí)期末）下列簡(jiǎn)單機(jī)械在正常使用時(shí)（不計(jì)機(jī)械自重），不能省力的是（）A．鋼絲鉗 B．斜面 C．定滑輪 D．動(dòng)滑輪4．（2023春?通許縣期末）如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械，忽略各種摩擦及杠桿和滑輪的重力，當(dāng)提起相同重物時(shí)，最省力的是（）A． B． C． D．5．（2023春?湯陰縣期末）如圖所示，物重為G的物體在不同簡(jiǎn)單機(jī)械中均處于平衡狀態(tài)（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的大小關(guān)系是（）A．F3＜F1＜F2 B．F2＜F1＜F3 C．F1＜F3＜F2 D．F2＜F3＜F16．（2023春?渦陽縣期末）一輛小汽車陷進(jìn)了泥潭，司機(jī)按圖所示的甲、乙兩種方式安裝滑輪，均可能將小汽車從泥潭中拉出。你認(rèn)為甲方式中滑輪的作用是；設(shè)兩種方式將汽車?yán)龅淖钚×Φ拇笮》謩e是F1、F2；則F1F2（填“＞”“＜”或“＝”）。7．（2023春?永年區(qū)期末）盤山公路可模擬為簡(jiǎn)單機(jī)械中的，與直線上山的公路相比，盤山公路的優(yōu)點(diǎn)是，旗桿上裝有定滑輪，利用它來升國(guó)旗，目的是。8．（2023秋?建湖縣期末）擰螺帽時(shí)，用圖甲b的握法更容易擰緊，原因是在相同條件下，該種握法增大了；如圖乙，旗桿頂部裝配一個(gè)滑輪，目的是能改變。9．（2023春?趙縣期末）一輛汽車陷進(jìn)了泥潭，司機(jī)按如圖所示方式安裝滑輪，將汽車從泥潭中拉出，此滑輪為（選填“定”或“動(dòng)”）滑輪，使用它可以（選填“省力”或“省功”）；若汽車重為1.0×104N，若所受阻力為車重的0.08倍，則勻速拉動(dòng)時(shí)的汽車牽引力是N，不計(jì)滑輪重、繩重及機(jī)械內(nèi)部的摩擦，則繩端拉力F為N。10．（2023春?德慶縣期末）如圖所示