第13講 滑輪（原卷版）

第13講滑輪[知識目錄]模塊一：定滑輪 1模塊二：動滑輪 4模塊三：滑輪組 7【鞏固訓(xùn)練】 9[知識掌握]模塊一：定滑輪1.定義：中間的軸固定不動的滑輪。2.實質(zhì)：等臂杠桿。3.特點：（1）（使用提升重物G時，若不計繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝G）；（2）（使用定滑輪提升重物時，若重物被提升h，則繩子自由端移動的距離s＝h）；（3）（不管沿哪個方向拉繩子，在不計繩重及摩擦?xí)r，拉力F＝G）。（2021秋?溫嶺市期中）如圖所示，健身員向下擺動腳踝使細繩拉著物體緩慢提升時，圖中的滑輪是（）A．定滑輪，可省力 B．動滑輪，可省力 C．定滑輪，可改變力的方向 D．動滑輪，可改變力的方向（2022秋?上城區(qū)校級期中）如圖所示，古代士兵常用定滑輪把護城河上的吊橋拉起。使用定滑輪可以（選填“省力”、“省距離”或“改變動力方向”）；吊橋可以看作杠桿，繩子對它的拉力是動力，吊橋的重力是阻力。在拉起吊橋的過程中，阻力臂大?。ㄟx填：“變大”、“變小”或“不變”）。3．（2023?海曙區(qū)校級一模）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”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個滑輪能省力 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（2021秋?柯橋區(qū)期末）如圖所示，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計摩擦，關(guān)于三個力的大小關(guān)系，下列選項中正確的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3（2022?義烏市一模）如圖為航母上簡化的蒸氣彈射裝置。氣缸內(nèi)蒸氣體積膨脹能推動活塞向右運動，使艦載機獲得巨大的牽引力，能帶動艦載機在兩秒內(nèi)達到起飛速度。（1）牽引索與蒸氣活塞之間的兩個滑輪為滑輪；（2）活塞向右運動時活塞與氣缸之間的摩擦是。（選填“靜摩擦、“滑動摩擦”或“滾動摩擦”）模塊二：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.實質(zhì)：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。3.特點：（1）（使用提升重物G時，若不計繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝1/2G）；（2）（使用動滑輪提升重物時，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）?！荆?022秋?衢江區(qū)校級期末）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向右勻速運動?，F(xiàn)用水平向左的拉力F作用于物體A上，使物體B在5s內(nèi)勻速上升了0.8m，則：（不計繩重和摩擦）（1）圖中D為（填“定”或“動”）滑輪，C在此次提升重物過程中的作用是。（2）拉力F的大小為N，拉力F的功率為W。（2022秋?婺城區(qū)校級期中）如圖所示，分別用力F1、F2和F3，使用下列三個裝置勻速提起同樣的重物，不計滑輪的重力和摩擦且不計繩重，則F1、F2和F3的大小關(guān)系是（）A．F1＜F2＝F3 B．F2＜F1＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F2＜F3（2021秋?舟山期末）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動，如圖所示。若不計滑輪、彈簧測力計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（2022春?柯城區(qū)校級月考）在探究動滑輪使用特點的實驗中，各小組按照如圖中所示的實驗器材進行實驗，每個小組的實驗器材都相同，每次都勻速提起鉤碼，實驗中不計繩重和摩擦。（1）由所學(xué)知識我們知道：使用動滑輪可以省一半的力，根據(jù)A、B兩圖求出他們所用動滑輪的重力為N。（2）比較B、C、D三圖可知，使用動滑輪勻速提起同一重物時的拉力大小可能會不同，其拉力大小不同的原因是。（3）根據(jù)如果家里安裝日光燈，你認為更合理的是。模塊三：滑輪組1.滑輪組的構(gòu)成：實際應(yīng)用時，常常將動滑輪和定滑輪組合而成滑輪組。2.滑輪組的特點：使用滑輪組，可以，有的可以改變力的方向，但費距離。3.使用時，動滑輪和物體的總重由n股繩子承擔，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）當承重繩子的股數(shù)n為奇數(shù)時，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）當承重繩子的股數(shù)n為偶數(shù)時，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。（2023春?定海區(qū)校級月考）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向右勻速運動，不計滑輪與繩子間摩擦。（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。（2022?杭州模擬）為便于研究，某健身器材中訓(xùn)練拉力部分的機械結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計摩擦，下列有關(guān)分析正確的是（）A．兩個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（2022秋?西湖區(qū)校級期中）工人站在地上利用滑輪組把貨物提起來，請你把圖中繩子的繞線方法補充完整。（2022秋?西湖區(qū)校級期中）已知每個滑輪重為100牛，物體重為1200牛、繩子能承受的最大拉力是300N，請在如圖中畫出滑輪組的繞線方法。（2021秋?慈溪市校級月考）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動。物體B重10N，彈簧測力計的示數(shù)恒為10N。不計滑輪、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【鞏固訓(xùn)練】一．選擇題（共3小題）1．（2022秋?上城區(qū)校級期中）如圖所示，不計滑輪重及摩擦，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＜P2 B．F1＞F2P1＞P2 C．F1＞F2P1＝P2 D．F1＜F2P1＜P22．（2022秋?濱江區(qū)校級期中）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米所用的時間t、礦石上升的速度v3．（2021秋?鄞州區(qū)校級期中）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動，彈簧測力計的示數(shù)為3N，若不計滑輪重、彈簧測力計重、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．在運動過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計的示數(shù)仍為3N二．填空題（共2小題）4．（2022秋?濱江區(qū)校級期中）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。5．（2021秋?鄞州區(qū)校級期中）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。三．實驗探究題（共1小題）6．（2022秋?慈溪市校級期中）（1）在“探究杠桿平衡條件”實驗中：小科同學(xué)先把杠桿的中點支在支架上，杠桿靜止在如圖所示的位置，此時杠桿處于（填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)。（2）小凡同學(xué)在“探究定滑輪和動滑輪特點”實驗中，裝置圖如圖所示。實驗次數(shù)物重G/N測力計的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.15①在探究定滑輪時，照圖乙操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計倒過來，即測力計吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計的示數(shù)會（“變大”、“變小”或“不變”）。②在探究動滑輪時，照圖丙操作，記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是。四．計算題（共2小題）7．（2022秋?西湖區(qū)校級期中）小明同學(xué)采用最省力的方法用如圖所示滑輪組提升貨物。把重為120N的貨物從井中勻速提升5m，所用拉力50N。求：（1）在圖中畫出滑輪組的繞線方法；（2）用滑輪組提升貨物時做的有用功；（3）滑輪組的機械效率。8．（2021秋?溫嶺市期中）小強用如圖所示裝置在10s內(nèi)將重為500N的貨物勻速提升2m，此過程中拉