課時(shí)10.2 滑輪及其應(yīng)用（解析版）

課時(shí)10.2滑輪及其應(yīng)用（解析版）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道定滑輪和動(dòng)滑輪的構(gòu)造及其原理2.知道定滑輪和動(dòng)滑輪的作用3.能運(yùn)用動(dòng)滑輪和定滑輪知識(shí)解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題【知識(shí)導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一：定滑輪定義使用滑輪時(shí)，其軸固定不動(dòng)的滑輪叫做定滑輪應(yīng)用特點(diǎn)不省力也不費(fèi)距離，但可以改變力的方向?qū)嵸|(zhì)等臂杠桿探究定滑輪的特點(diǎn)：?jiǎn)栴}定滑輪可以改變作用力的方向，能省力嗎？步驟如圖所示，先用彈簧測(cè)力沿豎直方向測(cè)出勻速拉動(dòng)物體的拉力計(jì)，并測(cè)量物體上升的高度和繩子自由端移動(dòng)的距離，改變用力的方向，繼續(xù)測(cè)量結(jié)論不計(jì)摩擦?xí)r，使用定滑輪不省力也不費(fèi)力，不省距離也不費(fèi)距離知識(shí)點(diǎn)二：動(dòng)滑輪定義使用滑輪時(shí)，滑輪的軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪應(yīng)用特點(diǎn)使用動(dòng)滑輪可以省一半力，但不能改變力的方向，且要花費(fèi)雙倍的距離實(shí)質(zhì)省力杠桿：動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿支點(diǎn)在動(dòng)滑輪的邊緣上探究動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：?jiǎn)栴}使用動(dòng)滑輪起什么作用呢步驟如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速提起重物，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，并測(cè)量物體上升的高度及繩子自由端移動(dòng)的距離結(jié)論不計(jì)摩擦和滑輪的重時(shí)，使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但費(fèi)距離不能改變力的方向甲圖：；乙圖：使用動(dòng)滑輪時(shí)，如果跨過(guò)滑輪的兩段繩子不平行，則它們間的夾角越大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越大知識(shí)點(diǎn)三：滑輪組定義定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組應(yīng)用特點(diǎn)既可以省力又可以改變力的方向，但要多移動(dòng)距離重難點(diǎn)1.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（不計(jì)滑輪自重、繩重和摩擦）（若計(jì)滑輪自重，不計(jì)繩重和摩擦，則）繩子自由端移動(dòng)的距離是物體升高高度的倍，即為繩子的股數(shù)（若繩子的自由端沒(méi)有與重物直接相接，則為跨在動(dòng)滑輪上繩子的股數(shù)）【拓展點(diǎn)】滑輪組繩子的繞線步驟：（中考的熱點(diǎn)）1.確定繞過(guò)動(dòng)滑輪的繩子的段數(shù)。繩子能承受的最大拉力為、要承擔(dān)的物重和動(dòng)滑輪的重力，計(jì)算出承擔(dān)物重所需繩子的根數(shù)：。2.如果算出的繩子的根數(shù)不是整數(shù)，一律進(jìn)一位。例時(shí)，我們應(yīng)選擇繩子的根數(shù)是4。3.確定繩子固定端的位置和繩子的繞法。（1）當(dāng)為偶數(shù)時(shí)，繩子的固定端應(yīng)拴在定滑輪上；（2）當(dāng)為奇數(shù)時(shí)，繩子的固定端應(yīng)拴在動(dòng)滑輪上。如圖所示，甲、乙兩個(gè)滑輪組，它們吊著的物體都是900N，作用在繩端的力分別為，若不計(jì)滑輪本身的重力及摩擦力。當(dāng)滑輪組處于平衡狀態(tài)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.B.C.D.解析：由圖可知，滑輪組甲中，滑輪組乙中，

∵不考慮滑輪本身受到的重力和摩擦力，

【作業(yè)幫】1．如圖是學(xué)校旗桿頂上的一個(gè)滑輪，升旗時(shí)往下拉動(dòng)繩子，國(guó)旗就會(huì)上升。下列對(duì)于滑輪的說(shuō)法，正確的是（）這是一個(gè)定滑輪，可省力 B．這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可省力C．這是一個(gè)定滑輪，可改變力的方向 D．這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可改變力的方向【答案】C【詳解】旗桿頂上滑輪的軸固定在旗桿上，所以該滑輪是一個(gè)定滑輪，定滑輪不能省力，其優(yōu)點(diǎn)是可以改變力的方向。故選C。2．如圖所示，小明先后用F1、F2、F3的力勻速拉起重物，若摩擦不計(jì)，則（）A．F1大于F2 B．F1大于F3 C．F1等于F2 D．F2小于F3【答案】C【詳解】使用定滑輪時(shí)，若摩擦不計(jì)，繩子自由端的拉力等于物重。即F1=F2=F3=G定滑輪只起到了改變拉力方向的作用，而對(duì)力的大小并未造成影響。故選C。3．如圖所示，分別用勻速提升同一重物，若不計(jì)滑輪自身的重力及摩擦，則

A． B．C． D．【答案】D【詳解】不計(jì)滑輪本身的重力及摩擦的情況下；a、b圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費(fèi)力；故F1=F2=G；c圖用的是動(dòng)滑輪，能夠省一半的力，故；d圖用的是動(dòng)滑輪，拉力與豎直方向有夾角，由于夾角越大，拉力越大，所以；所以F1=F2＞F4＞F3故D符合題意．4．如圖所示，三個(gè)滑輪拉同一物體在同一水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所用拉力分別為F1、F2、F3，那么這三個(gè)力的關(guān)系是（）A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3【答案】D【詳解】三幅圖物體重力與接觸面粗糙程度相同，則與地面摩擦力相同，第一幅圖為定滑輪，只改變力的方向，則拉力為F1=f第二三幅圖為動(dòng)滑輪，根據(jù)繩子段數(shù)關(guān)系可知，拉力分別為綜合可得故選D。5．物體重，滑輪重使物體勻速上升1m，不計(jì)摩擦，則（）A．，滑輪向上移動(dòng)B．，滑輪向上移動(dòng)2mC．，滑輪向上移動(dòng)D．，滑輪向上移動(dòng)2m【答案】A【詳解】這是動(dòng)滑輪的一種特殊使用方法，它的特點(diǎn)是費(fèi)1倍的力卻省一半的距離．所以，施加的力F＝2G+G′＝2×200N+20N＝420N拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離s＝h＝×1m＝0.5m故選A。6．如圖所示，通過(guò)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上的物體（不計(jì)滑輪重及摩擦），若物體重為100N，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面的摩擦力為40N，則拉力F的大小為（

）A．20N B．50NC．60N D．70N【答案】A【詳解】不計(jì)滑輪重及繩與輪之間的摩擦，人的水平拉力故BCD不符合題意，A符合題意。故選A。7．小明的爸爸駕駛汽車時(shí)，不小心陷進(jìn)了泥潭中，小明設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩種方法安裝滑輪，均可將汽車從泥潭中拉出，兩種方法中，更合理的是________的安裝方法，因?yàn)檫@種安裝方法具有_________的優(yōu)點(diǎn)?！敬鸢浮?/p>

乙

省力【詳解】[1][2]由圖得，甲圖是定滑輪，拉力等于車受到的摩擦力大小；乙圖是動(dòng)滑輪，拉力等于車受到的摩擦力大小的一半，因此乙圖的拉法更省力、更合理。8．如圖1所示，沿水平方向勻速拉動(dòng)物體A前進(jìn)時(shí)，若繩子自由端拉力F＝90N，物體A重1500N，不計(jì)滑輪重、繩重及滑輪與軸之間的摩擦，物體A與地面間摩擦力是______N，當(dāng)繩子自由端移動(dòng)3m，則物體A移動(dòng)______m。如圖2所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動(dòng)滑輪重為20N，不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦及繩重，工人將繩子勻速向上拉6m，手拉繩子的力為______N?！敬鸢浮?/p>

270

1

80【詳解】[1]由圖1可知，滑輪組上作用在動(dòng)滑輪上繩子的條數(shù)n＝3,則物體A與地面間的摩擦力[2]物體A移動(dòng)的距離[3]由圖2可知，滑輪組上作用在動(dòng)滑輪上繩子的條數(shù)n＝3則手拉繩子的力9．有一個(gè)礦井，深30m，有兩個(gè)工人將一個(gè)重為500N的礦石從井底勻速拉向井面，如圖所示，動(dòng)滑輪重20N，不計(jì)繩重與其他摩擦。如果兩個(gè)工人始終保持相同的速度拉礦石，則其中一個(gè)工人所用的拉力F=__________N；當(dāng)?shù)V石拉出井面時(shí)，則其中一個(gè)工人將繩子移動(dòng)了__________?！敬鸢浮?/p>

260

30【詳解】[1]由圖知，該滑輪組由兩股繩子共同承擔(dān)物體和動(dòng)滑輪的總重力，不計(jì)繩重與其他摩擦，則每個(gè)工人的拉力均為[2]由于兩端繩子以相同速度向后拉，所以其中一端繩子移動(dòng)的距離等于物體上升的高度，當(dāng)?shù)V石拉出井面時(shí)，此物體上升了30m，則其中一端繩子也移動(dòng)了30m。10．如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，甲物體重16N，乙物體重12N，靜止時(shí)不計(jì)測(cè)力計(jì)自重，測(cè)力計(jì)的示數(shù)是______N?！敬鸢浮?2【詳解】由圖可知，通過(guò)定滑輪吊著乙物體，定滑輪不省力，乙由于自身的重力對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)施加了一個(gè)向右的12N的拉力，彈簧測(cè)力計(jì)處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平方向上受到的就是一對(duì)平衡力，所以甲也對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)施加了一個(gè)12N的拉力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于這個(gè)力，等于12N。11．圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，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)滑輪重為_______N，3s內(nèi)拉力移動(dòng)的距離為_______m?！敬鸢浮?/p>

A

40

4.5【詳解】[1]圖甲中，滑輪組有3段繩子承擔(dān)物重，在相等時(shí)間內(nèi)，繩子自由段移動(dòng)的距離是物體上升距離的三倍，即s繩=3s物由圖乙可知，當(dāng)t為2s時(shí)，有sA=3m，sB=1m即sA=3sB故圖線A反映了繩子自由端運(yùn)動(dòng)的情況。[2]不計(jì)繩重和摩擦，則拉力為代入數(shù)據(jù)有解得由圖乙可知，當(dāng)t為3s時(shí)，物體上升的高度為1.5m，則拉力移動(dòng)的距離為s=ns物=3×1.5m=4.5m12．如圖所示，質(zhì)量為60kg的人，站在質(zhì)量為30kg的吊籃內(nèi)，其中每個(gè)滑輪重100N，不計(jì)繩重和摩擦。他至少用______N的拉力拉住繩子，才能使自己和吊籃在空中保持靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)吊籃底面對(duì)他的支持力為______N?！敬鸢浮?/p>

200

400【詳解】[1]如圖：由滑輪的特點(diǎn)可知，F(xiàn)1＝F2，且F3＝F定+F1+F2人和吊籃的總質(zhì)量m＝60kg+30kg＝90kg人和吊籃受到的重力G＝mg＝90kg×10N/kg＝900N對(duì)整體分析2F3＝G+F動(dòng)則F3＝F動(dòng)+F1+F2＝F動(dòng)+2F1則F1＝F2＝200N[2]對(duì)人進(jìn)行受力分析可知，此時(shí)人共受到重力、拉力和吊籃底面對(duì)他的支持力三個(gè)力的作用，根據(jù)力的平衡可得，吊籃底面對(duì)他的支持力FN＝G﹣F2＝600N﹣200N＝400N13．有一物體放在水平地面上，一個(gè)人站在地上利用滑輪組利用300N的力將重物勻速提到樓上，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出滑輪組上繩子的繞法。【答案】【詳解】圖中滑輪組由兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成，要使該滑輪組向下用力物體向上運(yùn)動(dòng)，應(yīng)從動(dòng)滑輪開始纏繞，如圖所示：14．如圖所示是小海同學(xué)“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示：鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m（a）10.210.2（b）10.21.030.2（c）10.20.550.4請(qǐng)你分析：（1）研究定滑輪特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，如圖（b）所示，測(cè)力計(jì)的操作方法是___________；（填序號(hào)）①隨意拉動(dòng)重物

②拉著重物保持靜止

③勻速向下拉動(dòng)重物（2）比較彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小，可知：使用動(dòng)滑輪的好處是__________；（3）比較彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向，可知：使用定滑輪的好處是__________；（4）把鉤碼升高相同的高度，比較（b）和（c）實(shí)驗(yàn)彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離，可知：使用動(dòng)滑輪__________；（5）根據(jù)（c）實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可計(jì)算出動(dòng)滑輪的自重為__________N（不計(jì)摩擦和繩重）?！敬鸢浮?/p>

③

省力

改變力的方向

費(fèi)距離

0.1【詳解】（1）[1]實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小保持不變，要?jiǎng)蛩傧蛳吕瓌?dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，故AB不符合題意，C符合題意。故選C。（2）[2]由表格中