102滑輪及其應用（原卷版）2

滬科版八年級第十章《機械與人》10.2滑輪及其應用【知識梳理】一、定滑輪：1．定義：如右圖所示那樣，在使用時軸固定不動的滑輪。因為滑輪可以連續(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．實質(zhì)：是一個等臂的杠桿，支點是滑輪的軸，力臂就是滑輪的半徑。在如圖中動力臂l1和阻力臂l2都是滑輪的半徑，即為等臂杠桿。3．特點：不能省力，但可以改變力的方向，給工作帶來方便。既不省距離也不費距離。所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力能得到一個與該力方向不同的力。4.動力移動的距離與重物移動的距離相等。對于定滑輪來說，無論朝哪個方向用力，定滑輪都是一個等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計繩重和摩擦）二、動滑輪：1．定義：如圖所示，和重物一起移動的滑輪。2.實質(zhì)：動力臂l1為阻力臂l2二倍的杠桿．支點O在滑輪的邊緣上.隨著動滑輪位置的變化，支點O的位置也在變化。如右圖，O為支點，動力臂為l1為直徑，阻力臂l2為半徑。3.特點：可以省一半的力．但不能改變力的方向．省了力但要費距離。動力移動的距離為物體上升距離的2倍。注意：對于動滑輪來說：1）動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動；2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動，動力F1的方向與并排繩子平行，不計動滑輪重、繩重和摩擦。三、滑輪組：1.定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。2.特點：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即（條件：不計動滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動滑輪的重量則：?；喗M是由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成，使用滑輪組，綜合了動滑輪能省力和定滑輪能改變用力方向的優(yōu)點，所以使用很廣，使用滑輪組雖然能省力，但很費距離。3.動力移動的距離S和重物移動的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的倍，即S=nh。注意：判斷滑輪組用幾根繩子吊著物體的方法——切割分離法。假想講所有繩子從中間切割開來，沿著割點向下數(shù)，凡是與動滑輪接觸的段數(shù)之和即為幾段繩子吊著物體（即為n）。4.繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：?！疽族e點】當豎直拉動動滑輪時，動力臂是滑輪的直徑，阻力臂等于滑輪的半徑，故動滑輪實質(zhì)上相當于一個動力臂是阻力臂2倍的杠桿，所以在不計摩擦和滑輪重的情況下，由杠桿平衡條件可得拉力F和物重G的關(guān)系是F=1/2G，即使用動滑輪可以省一半力。如圖，當力的方向與豎直方向的夾角變大時，力臂變小，根據(jù)杠桿平衡原理，力的大小將變小。且當力的方向與豎直方向的夾角越大，力的大小越大；【規(guī)律總結(jié)】滑輪組的相關(guān)計算總結(jié)如下表：滑輪組的有關(guān)計算主要公式表所求物理量滑輪組豎直提升重物滑輪組水平拖動重物S與h的關(guān)系S=nh（n繩子的股數(shù)；S拉力移動的距離；h物體上升的距離）S拉=nS物（S拉拉力移動的距離；S物物體移動的距離）F與G物的關(guān)系F=(忽略繩重及摩擦)（G物重物的重力；G輪動滑輪重力）F=（f物體與水平面之間的摩擦力）V物與v拉的關(guān)系V拉=nV物（V拉——拉力的移動速度；V物——物體移動的速度）注意：在確定承擔重物的繩子段數(shù)n時，首先分清哪個是定滑輪，哪個是動滑輪；其次在定滑輪和動滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離出來，數(shù)一數(shù)繞在動滑輪上繩子的段數(shù)即為承擔物重的繩子段數(shù)n，則拉力?！镜淅治觥?．（2022·山東淄博·統(tǒng)考中考真題）工人用如圖所示的滑輪組來提升貨物，已知貨物重400N，每個滑輪重50N，若物體在10s內(nèi)被提升了6m，不計繩重和摩擦，則拉力F是___________N，繩自由端移動的距離是___________m，物體上升的速度是___________m/s。【思路小結(jié)】物體在提升重物時：當動滑輪重、繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物重的n分之一；當繩重和滑輪與繩之間的摩擦不計的情況下，拉力等于物體重的n分之一；繩子自由端移動的距離等于物體移動距離的n倍。【奪冠訓練】一、單選題1．（2022·廣東·統(tǒng)考中考真題）分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（）A．B．C． D．2．（2022秋·江蘇徐州·九年級統(tǒng)考期末）操場上的升旗桿頂部有一個定滑輪，它的作用是（）A．省力 B．省距離C．既省力又省距離 D．改變力的方向3．（2022·廣西柳州·統(tǒng)考中考真題）如圖甲，大人、男孩、女孩用兩根相同圓木棍和一根繩子玩“比力氣”的游戲。該游戲裝置與滑輪組類似，圖乙是其示意圖。繩的一端固定在一根木棍上，在兩根木棍上繞幾圈后女孩捆住繩的另一輛向外拉，大人、男孩則各握住一根木棍向外拉，三人中被拉動者為負，他們都使出了最大力氣，仍處于“僵持”狀態(tài)，沒能分出勝負。忽略繩與木棍之間的摩擦，以下做法中最有可能使女孩獲勝的是（）A．僅將繩在兩木棍上多繞1圈 B．僅將繩在兩木棍上少繞1圈C．僅增加繩的總長 D．僅減小繩的總長4．（2022·湖北隨州·統(tǒng)考中考真題）由于熱脹冷縮，戶外的導線在夏天會變得松弛，冬天又拉得很緊。某些地方用如圖所示的滑輪組來控制導線的松緊程度。某次導線對滑輪N的拉力為F，配重水泥塊（重為G）被勻速拉升的高度為h（不考慮滑輪自重，繩重和繩與滑輪之間的摩擦）。下列說法中正確的是（）A．M是動滑輪B．拉力F=2GC．拉力F做的功為3FhD．拉力F移動的速度與配重G上升的速度相同5．（2022秋·江蘇泰州·九年級校聯(lián)考期末）下列關(guān)于滑輪和滑輪組的說法中，完全正確的一組是（）①使用定滑輪一定既不省力也不費力；②使用動滑輪有時可能不省力；③使用滑輪組一定比使用動滑輪省力；④使用滑輪組有時既能省力，又能改變力的方向；⑤使用滑輪組總是既省力又改變力的方向；⑥組成滑輪組時，動滑輪和定滑輪的數(shù)目一定要相等。A．①④ B．②⑤⑥ C．②④ D．②④⑥6．（2022春·湖北武漢·八年級統(tǒng)考期末）工人們?yōu)榱税徇\一個笨重的貨箱，設計了下圖的四種方案（貨箱下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管）。其中最省力的方案是（）A． B． C． D．7．（2022秋·江蘇無錫·九年級無錫市江南中學統(tǒng)考期中）小明同學在“探究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，裝置圖如圖甲、乙所示。下列說法錯誤的是（）A．實驗前，需將彈簧測力計在豎直方向調(diào)零B．實驗過程中，要沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計C．探究動滑輪時，彈簧測力計的實際示數(shù)要大于物重的D．探究定滑輪時，照圖甲操作覺得讀數(shù)不方便，于是把彈簧測力計倒過來，彈簧測力計吊環(huán)系在拉繩上，手拉掛鉤，如圖丙，則彈簧測力計的示數(shù)會變大8．（2022秋·江蘇常州·九年級?？计谥校┤鐖D所示，物體A、B的重分別為40N、20N，動滑輪重為10N，此時物體A在水平面上向右以2m/s做勻速直線運動，則下列說法正確的是（繩子和滑輪間的摩擦不計）（）A．物體所受摩擦力方向水平向左大小為10NB．物體下落速度為4m/sC．若用F=30N向左拉物體A，可以使物體A向左做加速直線運動D．若用力F向左拉物體A，使物體A向左做勻速直線運動，所需力的大小為30N二、填空題9．（2022春·廣東茂名·八年級校聯(lián)考期中）如圖所示，滑輪_____可以看作等臂杠桿（選填“A”或“B”）；若物體所受重力均為30牛且處于靜止狀態(tài)，不計摩擦和滑輪重力，力F1的大小為_____牛，力F2的大小為_____牛。10．（2022秋·陜西咸陽·九年級統(tǒng)考期中）中國高鐵運營里程突破4萬公里，穩(wěn)居世界第一，高速鐵路的輸電線，無論冬、夏都繃得直直的，如圖甲采用墜砣牽引以保障列車電極與輸電線的良好接觸。圖乙為輸電線的牽引裝置工作原理圖，其中滑輪B為______滑輪，在使用時可以______（選填“省力”“省功”或“省距離”）。鋼繩通過滑輪組懸掛20個相同的墜砣，每個墜砣配重為200N，若某段時間內(nèi)墜砣串下降了20cm，不計滑輪和鋼繩自重、摩擦，輸電線P端受到的拉力大小為______N，輸電線P端向左移動了______cm。11．（2022秋·江蘇揚州·九年級統(tǒng)考期中）同一個物體分別用圖中甲、乙兩個滑輪組吊著，則_____（選填“甲”或“乙”）滑輪組更省力，_____（選填“甲”或“乙”）滑輪組能改變用力的方向；若物體重300N，動滑輪重30N，把物體提升1m，則甲繩自由端移動距離s甲=_____m，拉力F乙=_____N（不計繩重和摩擦）。12．（2022秋·陜西渭南·九年級統(tǒng)考期中）如圖所示，動滑輪是變形杠桿，其支點是___________，如果物體重100N，動滑輪重20N，繩子摩擦不計，物體G勻速上升時，拉力F=___________N。如果繩子的自由端移動距離是4m，則物體上升的距離是___________m。13．（2022秋·江蘇無錫·九年級無錫市天一實驗學校?？计谥校┤鐖D所示，物重G=10N，繩的一端拴在地面，拉力F使滑輪勻速上升。不計繩重與摩擦，若滑輪重為2N，使物體上升10cm，則拉力F=___________N，滑輪向上移動___________cm。14．（2022秋·安徽·九年級校聯(lián)考期中）如圖所示，小華和小麗握緊兩根較光滑的木棍，相距一定的距離站穩(wěn)后，小王將繩子的一端系在其中一根木棒上，然后依次將繩子繞過兩根木棍，在O點處拉繩子的另一端，用很小的力便能拉動它們。如果不計繩重和摩擦，小王施加的力為10N，在木棍不動的情況下，小麗承受的拉力為______N。15．（2022春·山東威?！ぐ四昙墭s成市第三十八中學校考期末）如圖所示，不計滑輪重和繩重以及繩子與滑輪間摩擦。物體A重100N，物體B重20N，當B勻速下降20cm時，A受到桌面的摩擦力為_____N，A移動的距離為_____cm。三、作圖題16．（2022春·海南省直轄縣級單位·八年級統(tǒng)考期末）某同學要用滑輪組將陷入泥中的汽車拉出來，畫出最省力的繞線方法。17．（2022秋·江蘇南京·九年級統(tǒng)考期中）如圖，小明站在地面上用圖中滑輪組提起重物，畫出最省力的繞繩方法。四、實驗題18．（2022春·湖南長沙·八年級統(tǒng)考期末）小凡同學在“探究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，裝置圖如圖所示。（1）在探究定滑輪時，照圖甲操作，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______（選填“變大”“變小”或“不變”），其理由是______；（2）在探究動滑輪時，照圖乙操作，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______。實驗次數(shù)物重G/N測力計的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.1519．（2022春·江蘇泰州·八年級校考期末）如圖所示是小海同學“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗裝置，實驗中測得數(shù)據(jù)如下表所示：鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測力計示數(shù)F/N測力計移動距離s/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4（1）在分別使用兩種滑輪提升鉤碼時，應沿豎直方向拉彈簧測力計，使鉤碼_______；（2）比較彈簧測力計示數(shù)的大小，可知：使用動滑輪的好處是_______；（3）比較彈簧測力計拉力的方向，可知：使用定滑輪的好