第03講 認(rèn)識(shí)滑輪及滑輪組（原卷版）

第03講認(rèn)識(shí)滑輪及滑輪組理解定滑輪、動(dòng)滑輪特點(diǎn)、實(shí)質(zhì)及其作用；熟悉滑輪組的特點(diǎn)要點(diǎn)一、定滑輪和動(dòng)滑輪周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動(dòng)軸的輪子叫滑輪，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(lái)分析。在工作過(guò)程中，軸的位置的滑輪叫做定滑輪；在工作過(guò)程中，軸的位置的滑輪叫做動(dòng)滑輪。定滑輪：如下圖甲所示，我們可把一條直徑看成杠桿，圓心就是杠桿的支點(diǎn)，因此，定滑輪實(shí)質(zhì)是。定滑輪的特點(diǎn)是它的轉(zhuǎn)軸（支點(diǎn)）不隨貨物上下移動(dòng)。動(dòng)滑輪，如圖乙所示，特點(diǎn)是它的轉(zhuǎn)動(dòng)軸會(huì)隨物體上下移動(dòng)，它實(shí)質(zhì)是，它的轉(zhuǎn)動(dòng)軸是阻力作用點(diǎn)。定滑輪和動(dòng)滑輪的作用：使用定滑輪雖然不能省力，但可以改變用力方向，給工作帶來(lái)方便。使用動(dòng)滑輪可以省力，但要多移動(dòng)距離。要點(diǎn)二、滑輪組定義：由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成的叫__。特點(diǎn)：既可省力，又可以改變用力方向，但費(fèi)距離。實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力杠桿。支點(diǎn)是上端固定的那段繩子與動(dòng)滑輪相切的點(diǎn)，動(dòng)力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑。結(jié)論：在使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著動(dòng)滑輪，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。省力特點(diǎn)：使用滑輪組時(shí)，有幾段(股)繩子吊著物體，提起重物所用的力就是物重的幾分之一，數(shù)學(xué)表達(dá)式，即___，其中F為提起重物所用的力，G為物重，n為承受物重的繩子段(股)數(shù)，即繞在動(dòng)滑輪上的繩子段(股)數(shù)。知識(shí)點(diǎn)一：定滑輪及其工作特點(diǎn)【探究重點(diǎn)】實(shí)質(zhì)：是一個(gè)等臂杠桿。支點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑。特點(diǎn)：不能省力，但可以改變力的方向?！纠}精講】旗桿頂端裝有一個(gè)滑輪，如圖所示。若國(guó)旗以0.4米/秒的速度勻速上升，繩自由端施加的拉力為5牛，不考慮滑輪與軸之間的摩擦，則國(guó)旗的重力G、繩子自由端移動(dòng)的速度v分別是()A．牛米/秒 B．牛米/秒C．牛米/秒 D．牛米/秒【鞏固訓(xùn)練】如圖，在不計(jì)摩擦的情況下，要將物體勻速提升，則F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3的大小關(guān)系是()A．F1方向的拉力最小B．F2方向的拉力最小C．F3方向的拉力最小D．三個(gè)方向的拉力都一樣大知識(shí)點(diǎn)二：動(dòng)滑輪及其工作特點(diǎn)【探究重點(diǎn)】 物理量滑輪定義實(shí)質(zhì)特點(diǎn)__動(dòng)滑輪__滑輪可以和重物一起動(dòng)動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿可以改變力的方向__定滑輪__滑輪固定不動(dòng)等臂杠桿省力【例題精講】如圖，在豎直向上的力F的作用下，重為10N物體A沿豎直方向勻速上升。已知重物上升速度為0.4m/s，不計(jì)繩與滑輪摩擦以及滑輪重和繩重，則拉力F的大小和滑輪上升的速度分別為()A．20N0.2m/s B．20N0.8m/s C．5N0.2m/s D．5N0.8m/s【鞏固訓(xùn)練】(2021·浙江寧波·中考真題)反思是種良好的學(xué)習(xí)品。(1)一根輕質(zhì)硬棒AB，在力的作用下能繞固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)在硬棒AB上施加兩個(gè)力F1和F2，O點(diǎn)到F1和F2的作用線的距離分別為d1和d2。小寧認(rèn)為，只要滿足F1×d1=F2×d2，則硬棒AB一定保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。你認(rèn)為小寧的想法正確嗎?請(qǐng)說(shuō)出你的理由；(2)在“動(dòng)滑輪”實(shí)驗(yàn)中，小寧通過(guò)如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)論:使用動(dòng)滑輪勻速提升物體，豎直向上的拉力F小于物重G。小寧思考后認(rèn)為，即使不計(jì)摩擦和繩重，上述結(jié)論要成立，物重G和動(dòng)滑輪重G動(dòng)之間也必須滿足一定條件。請(qǐng)你說(shuō)出這一條件，并予以證明。知識(shí)點(diǎn)三：滑輪組【探究重點(diǎn)】連接：兩種方式，繩子可以先從定滑輪繞起，也可以先從動(dòng)滑輪繞起。作用：既可以改變力的大小又可以改變力的方向，但是費(fèi)距離。省力情況：F=(G+G動(dòng))/n；繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh，其中n是繩子的段數(shù)，h是物體移動(dòng)的高度。【例題精講】(2022·廣西柳州·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(dòng)者為負(fù)，他們都使出了最大力氣，仍處于“僵持”狀態(tài)，沒(méi)能分出勝負(fù)。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(zhǎng) D．僅減小繩的總長(zhǎng)【鞏固訓(xùn)練】若用滑輪組提升物體，且提升的物體重力大于動(dòng)滑輪重力。則關(guān)于滑輪組的敘述，較全面的是()A．一定省力，又能改變力的方向B．一定省力，但不能改變力的方向C．不一定省力，但一定能改變力的方向D．一定省力，是否改變力的方向要具體分析如圖所示，旗桿頂端裝有滑輪，升旗時(shí)旗手向下拉繩子，國(guó)旗冉冉升起。下列說(shuō)法正確的是()A．該滑輪是動(dòng)滑輪，可以省力B．旗手對(duì)繩的拉力一定等于國(guó)旗重力C．國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離D．國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離的一半在有著“世界工廠”之稱的東莞，車間工人們用如圖所示的滑輪組把重物提起2m的高度，下列關(guān)于這個(gè)滑輪組工作的說(shuō)法中，正確的是()繩子自由端被拉下了10mB．這個(gè)滑輪組能省距離C．這個(gè)滑輪組能省力D．這個(gè)滑輪組不僅能省力，還能省距離學(xué)校國(guó)旗的旗桿下有一個(gè)滑輪，升旗時(shí)往下拉動(dòng)繩子，國(guó)旗就會(huì)上升，對(duì)該滑輪的說(shuō)法，正確的是：A．這是一個(gè)定滑輪，可改變力的方向B．這是一個(gè)定滑輪，可省力C．這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可改變力的方向D．這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可省力(2020·黑龍江雞西)如圖，甲物重15N，乙物重5N，甲乙均靜止，不計(jì)測(cè)力計(jì)自重，則測(cè)力計(jì)示數(shù)()A．5N B．10N C．15N D．20N關(guān)于如圖中的兩類滑輪甲和乙，下列說(shuō)法正確的是()A．甲能改變拉力的方向B．甲是等臂杠桿C．甲比乙省力D．甲比乙省距離用如圖所示的滑輪組吊裝25袋大米，每袋大米的質(zhì)量是20kg，拉力F最大為300N，不計(jì)滑輪重、繩重及摩擦，則至少需要吊運(yùn)的次數(shù)是()A．6次 B．7次 C．8次 D．9次如圖所示，可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)杠桿，在D點(diǎn)掛一個(gè)重為G的物體M，用一把彈簧測(cè)力計(jì)依次在A，B，C三點(diǎn)沿圓O相切的方向用力拉，都使杠桿在水平位置平衡，讀出三次的示數(shù)分別為F1、F2、F3，它們的大小關(guān)系是A．F1＜F2＜F3＜GB．F1＞F2＞F3＞GC．F1=F2=F3=GD．F1＞F2=F3=G(2020·廣西桂林)利用如圖的滑輪組勻速提升400N的重物，動(dòng)滑輪重為20N(不計(jì)繩重與摩擦)，則拉力F的大小為()A．140

N B．200

N C．210

N D．220

N(2020·黑龍江雞西)如圖，甲物重15N，乙物重5N，甲乙均靜止，不計(jì)測(cè)力計(jì)自重，則測(cè)力計(jì)示數(shù)()A．5N B．10N C．15N D．20N用動(dòng)滑輪提起貨物，分別沿三個(gè)不同方向勻速拉繩子(如圖所示)，關(guān)于三個(gè)力的大小關(guān)系正確的是()A．F1＞F2＝F3 B．F3＞F2＞F1C．F1＞F2＞F3 D．F3＝F2＝F1一名體重500N的舉重運(yùn)動(dòng)員，可舉起1200N的物體，這個(gè)人站在地面上，用如圖的裝置提升重物，滑輪重和摩擦均忽略不計(jì)，在下列四個(gè)不同重力的物體中，他能提起最重的物重是()A．500N B．2400N C．1200N D．1000N用如圖裝置，在20s內(nèi)將80N的水桶提升3m，拉力為50N，則拉力的功率為W．若不計(jì)繩重和摩擦則動(dòng)滑輪的重力為N。研究滑輪的特點(diǎn)。(1)圖甲是___________滑輪，使用此滑輪分別用不同方向的拉力F1、F2、F3勻速提升重物(如圖丙)，則三個(gè)力的大小關(guān)系是___________。(2)想要探究使用滑輪能否省距高，應(yīng)當(dāng)分別測(cè)量利用兩個(gè)滑輪把物體勻速提升時(shí)，物體的移動(dòng)距離h和手移動(dòng)的距離s，發(fā)現(xiàn)使用圖甲滑輪時(shí)，s___________h；使用圖乙滑輪時(shí)s___________h(填<、>或=)。某工人用如圖所示的裝置，將重150N的木塊在10s內(nèi)豎直向上勻速提升4m，此裝置是滑輪(選填“定”或“動(dòng)”)，該工人拉力的功率為W(滑輪和繩的重力、摩擦均不計(jì))在圖中標(biāo)出支點(diǎn)O，并作出拉力F的力臂l。如圖所示，畫(huà)出拉力F的力臂l。在水平桌面上放一個(gè)重300N的物體，物體與桌面的摩擦力為60N，如圖所示，若不考慮繩的重力和繩的摩擦，勻速移動(dòng)物體時(shí)，水平拉力F為N，繩端移動(dòng)的速度是物體移動(dòng)速度的倍。（2021·甘肅慶陽(yáng)·二模）如圖所示的兩個(gè)滑輪中，屬于動(dòng)滑輪的是____，若滑輪的自重和摩擦不計(jì)，當(dāng)分別用F1、F2勻速提起同一物體時(shí)，則F1、F2的大小關(guān)系是：F1_____F2。如圖所示，請(qǐng)用筆畫(huà)線在圖中畫(huà)出使用該滑輪組時(shí)最省力的繞法。如圖所示，小森用同樣的力把甲、乙兩物體勻速提升，如不計(jì)摩擦和滑輪重，則重力G甲_____G乙(“<”“＝”、“>”)。（2022·廣東佛山·模擬預(yù)測(cè)）我國(guó)第一部介紹西方物理學(xué)的著作《遠(yuǎn)西奇器圖說(shuō)》里記載了一種機(jī)械裝置，如圖所示。小球B拉著小球A勻速移動(dòng)，若小球B的質(zhì)量是20克，不考慮摩擦和繩重，小球A的質(zhì)量可能為（）A．30克 B．20克 C．16克 D．10克關(guān)于滑輪，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是使用定滑輪不省力，但是能改變動(dòng)力的方向使用動(dòng)滑輪能省一半力，還能改變動(dòng)力的方向定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂兩倍的杠桿如圖所示，用F=20N的拉力，拉著物體在地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)繩子與滑輪間的摩擦，則物體與地面之間的摩擦力的大小為()A．20N B．40N C．60N D．80N小漢同學(xué)在“研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了正確操作，并記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與課本中“使用動(dòng)滑輪能省一半力”的結(jié)論不符。面對(duì)這一事實(shí)，下列做法中最不可取的是(

)實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N拉力F/N11．00．6521．50．9032．01．15A．與同學(xué)分析可能原因B．實(shí)驗(yàn)失敗，停止實(shí)驗(yàn)C．改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，重新實(shí)驗(yàn)D．查閱資料，了解結(jié)論的適用條件在我校物理科技節(jié)上，玲玲老師給大家演示了神奇的“二力平衡”。如圖所示，當(dāng)一學(xué)生握住中間細(xì)細(xì)的圓柱體并保持靜止時(shí)，玲玲老師用兩彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)圓柱體兩側(cè)的“同一根”細(xì)線，使“整根”細(xì)線向右做勻速運(yùn)動(dòng)，神奇的是：左手甲彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.8N，右手乙彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)卻只有1.6N。“同一根”細(xì)線右端受拉力小，為何細(xì)線還能向右勻速運(yùn)動(dòng)呢？原來(lái)中空的細(xì)圓柱體內(nèi)部另有“機(jī)械”，你認(rèn)為內(nèi)部最有可能的滑輪繞線結(jié)構(gòu)是下列圖中(不計(jì)繩重及摩擦)()A． B．C． D．小可在A端用如圖所示的動(dòng)滑輪勻速提起200N的水桶,若不計(jì)繩重、滑輪重及摩擦,則人拉繩子A端的動(dòng)力為N;實(shí)際測(cè)量A端的拉力為110N,不計(jì)繩重及摩擦,則滑輪重為N。

（2022·廣東揭陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，物體甲和乙所受重力都為160N，滑輪重力及摩擦忽略不計(jì)，當(dāng)用力分別勻速提起物體甲和物體乙時(shí)，F(xiàn)甲為_(kāi)_______N，F(xiàn)乙為_(kāi)_______N．

(2020·山東青島)研究定滑輪的特點(diǎn)：(1)在研究使用定滑輪是否省力時(shí)，用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測(cè)量的物理量是______和______。(2)如圖乙所示，分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，則三個(gè)力的大小關(guān)系是______。(3)旗桿頂部有一個(gè)定滑輪，給我們升國(guó)旗帶來(lái)了便利。這是利用定滑輪______的特點(diǎn)。如圖所示，用定滑輪和動(dòng)滑輪分別將質(zhì)量相同的甲、乙兩物體勻速提升相同的高度，不計(jì)繩重與摩擦，且動(dòng)滑輪重小于物重，使用甲圖滑輪最大的優(yōu)點(diǎn)是________；所用的拉力F甲________F乙(選填“>”、“<”或“=”)。如圖所示，分別利用甲、乙兩滑輪勻速提起兩個(gè)重物，其中乙為_(kāi)______滑輪，使用時(shí)相當(dāng)于_______杠桿，使用甲滑輪的優(yōu)點(diǎn)是_______；若不計(jì)滑輪重力及摩擦，且拉力F1=F2，則GA________GB(選填“小于”“等于”或“大于”)。定滑輪在使用時(shí)相當(dāng)于一個(gè)杠桿。如圖所示，某人用繩子沿著傾斜的方向通過(guò)定滑輪拉住鉤碼，已知人手的拉力為F，鉤碼重力為G。(1)請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出這只“杠桿”的支點(diǎn)O，畫(huà)出拉力F、鉤碼重力G及它們的力臂(保留作圖痕跡)；(2)若不計(jì)摩擦、滑輪重和繩重，請(qǐng)用杠桿平衡條件推證：F=G。如圖甲，G1=30N，臺(tái)秤示數(shù)18N，不計(jì)一切摩擦和滑輪的重，物體G2重為_(kāi)__________N；圖乙，木棒和繩子組成了__________，由圖可以得出的結(jié)論是___________。如圖所示，不計(jì)滑輪重及摩擦，物體重為20牛。圖中的滑輪可以看成________杠桿，當(dāng)物體在力F作用下以0.5米/秒的速度勻速上升時(shí)，力F為_(kāi)_______牛。若該物體在力F作用下以1米/秒的速度勻速上升，與以0.5米/秒的速度勻速上升時(shí)相比，物體受到的合力將_