-八年物理下冊(cè)9.2滑輪講義（新版）北師大版

一、目標(biāo)要求目標(biāo)要求重、難點(diǎn)重點(diǎn)3.理解定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)；滑輪組的利用重點(diǎn)二、知識(shí)點(diǎn)解析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。根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為定滑輪和動(dòng)滑輪。（1）定義：工作時(shí)，中間的軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪。（2）實(shí)質(zhì)：是個(gè)等臂杠桿。軸心O點(diǎn)固定不動(dòng)為支點(diǎn)，其動(dòng)力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，因?yàn)橹匚飫蛩偕仙龝r(shí)不省力。（3）特點(diǎn)：不省力，但可改變力的方向。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(gè)與該力方向不同的力。（4）動(dòng)力移動(dòng)的距離與重物移動(dòng)的距離相等。對(duì)于定滑輪來說，無論朝哪個(gè)方向用力，定滑輪都是一個(gè)等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。（不計(jì)繩重和摩擦）（1）定義：工作時(shí)，軸隨重物一起移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪。（2）實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿。（3）特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。（4）動(dòng)力移動(dòng)的距離是重物移動(dòng)距離的2倍。對(duì)于動(dòng)滑輪來說：1）動(dòng)滑輪在移動(dòng)的過程中，支點(diǎn)也在不停地移動(dòng)；2）動(dòng)滑輪省一半力的條件是：動(dòng)滑輪與重物一起勻速移動(dòng)，動(dòng)力F1的方向與并排繩子平行，不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦。（1）定義：由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成。（2）特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，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(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：。（3）動(dòng)力移動(dòng)的距離S和重物移動(dòng)的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的n倍，即S=nh。（4）繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：。三、重點(diǎn)、難點(diǎn)與易錯(cuò)點(diǎn)★重點(diǎn)一：滑輪有兩種：定滑輪和動(dòng)滑輪。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。定滑輪的特點(diǎn)：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。定滑輪的原理：定滑輪實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，動(dòng)力L1阻力L2臂都等于滑輪半徑。根據(jù)杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力的結(jié)論。定滑輪在工作時(shí)，滑輪的軸固定不動(dòng)，使定滑輪吊起物體時(shí)，只是為了改變力的作用方向，使達(dá)到操作方便的目的。2.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1/2力多費(fèi)1倍距離。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。動(dòng)滑輪向上提繩子可以將重物和掛著重物的動(dòng)滑輪一起提到最高處。相比于所提升的重物動(dòng)滑輪通常很輕，其所受重力可以忽略動(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?！镏攸c(diǎn)二：滑輪組及其應(yīng)用1.滑輪組：滑輪組是由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成，可以達(dá)到既省力又改變力作用方向的目的。使用中，省力多少和繩子的繞法有關(guān)，決定于滑輪組的使用效果。2.滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。使用滑輪組雖然省了力，但費(fèi)了距離，動(dòng)力移動(dòng)的距離大于重物移動(dòng)的距離。3.滑輪組的用途：為了既節(jié)省又能改變動(dòng)力的方向，可以把定滑輪和動(dòng)滑輪組合成滑輪組。4.幾個(gè)關(guān)系（滑輪組豎直放置時(shí)）：（1）s=nh；(2)F=G總/n（不計(jì)摩擦）；其中s：繩端移動(dòng)的距離，h：物體上升的高度，G總：物體和動(dòng)滑輪的總重力，F(xiàn)：繩端所施加的力n：拉重物的繩子的段數(shù)（F=1/n×（G物+G動(dòng)））。在繞時(shí)遵循：奇動(dòng)（滑輪）偶定（滑輪）的原則：根據(jù)F=(1/n)G可知，不考慮摩擦及滑輪重，要使2400N的力變?yōu)?00N需六段繩子，再根據(jù)偶定奇動(dòng)原則，有偶數(shù)段繩子，故繩子開端應(yīng)從定滑輪開始，因?yàn)橐卫K子，所以需要三個(gè)并列的整體動(dòng)滑輪，對(duì)應(yīng)的，也需要三個(gè)并列的定滑輪，從定滑輪組底部的勾勾處繞起，順次繞過第一個(gè)動(dòng)滑輪，第一個(gè)定滑輪，第二個(gè)…直到最后一段繩子繞過第三個(gè)定滑輪，此時(shí)繩子方向即向下，且會(huì)使拉力為400N（不考慮摩擦與滑輪重）。四、考查方向典例一：（2020·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，給我們升國旗帶來了便利。這是利用定滑輪______的特點(diǎn)?！敬鸢浮?1)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)繩子末端的拉力；(2)物體的重力；(3)F1=F2=F3；(4)可以改變力的方向?！窘馕觥?1)在研究使用定滑輪是否省力時(shí)，我們需要比較繩子末端受到的拉力和物體的重力大??；用如圖甲所示裝置勻速提升重物，需要測(cè)量的物理量是彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)繩子末端的拉力和物體的重力。(2)圖乙的裝置是一個(gè)定滑輪，定滑輪工作的特點(diǎn)既不省力也不費(fèi)距，所以分別用拉力F1、F2、F3勻速提升重物，三個(gè)力的大小相等，即F1=F2=F3(3)雖然既不省力也不費(fèi)距，但是定滑輪可以改變力的方向，所以旗桿頂部裝一個(gè)定滑輪能夠方便我們升降國旗。五、模擬訓(xùn)練一、基礎(chǔ)練習(xí)1.如圖所示，放在水平地面上的物體所受重力為，系著它的一根豎直輕繩繞過光滑滑輪，它的另一端受的拉力為，地面對(duì)物體的支持力為，則下面關(guān)于這三個(gè)力大小的關(guān)系正確的是（）。A．

B．

C．

D．【答案】D?！窘馕觥渴褂靡粋€(gè)光滑的定滑輪，輕繩的另一端受的拉力為F，山野物體受到繩子施加的向上的拉力F。因?yàn)樘幱陟o止?fàn)顟B(tài)，所以物體所受合力為零，則物體受到向上的拉力和支持力大小之和等于向下的重力的大??；即F+N=G；A、B、C錯(cuò)誤，D正確。故選D。2.下圖是使用簡(jiǎn)單機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式（不計(jì)機(jī)械重和摩擦），其中所需動(dòng)力最小的是（）。A．B．C．D．【答案】D。【解析】在A的斜面中，存在F1×4m=G×2m，故F1=；在B的滑輪組中，n=3，故F2=；在C的定滑輪中，不省力，故F3=G；在D的杠桿中，存在F4×4l=G×l，故F4=；可見所需動(dòng)力最小的是D。3.人們應(yīng)用不同的簡(jiǎn)單機(jī)械來輔助工作，正常使用下列簡(jiǎn)單機(jī)械時(shí)說法正確的是（

）。A．筷子可以省距離

B．所有剪刀都一定省力C．定滑輪可以省力

D．撬棒越短一定越省力【答案】A。【解析】A．用筷子夾菜時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，是一個(gè)費(fèi)力杠桿，但費(fèi)力能省距離，故A正確；B．剪鐵皮用的剪刀，在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；理發(fā)用的剪刀，在使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿；所以，剪刀有省力的，也有費(fèi)力的，故B錯(cuò)誤；C．定滑輪在使用過程中，動(dòng)力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，不省力，故C錯(cuò)誤；D．撬棒在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿；在其它條件不變時(shí)，省力的多少取決于動(dòng)力臂的長短，撬棒越短動(dòng)力臂越小，相對(duì)來說越費(fèi)力，故D錯(cuò)誤。故選A。4.用下列簡(jiǎn)單機(jī)械，使重量同為G的物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中用力最大的是（）。(均不計(jì)摩擦)A．B．C．D．【答案】B?！窘馕觥緼圖中由杠桿平衡條件知道，動(dòng)力臂大于阻力臂，所以F1＜G；B圖中由杠桿平衡條件知道，動(dòng)力臂小于阻力臂，所以F2＞G；C圖中使用的是定滑輪，不省力，所以F3=G；D圖中使用的是動(dòng)滑輪，省一半力，所以F4=G；綜上所述，用力最大的是B；5.下圖所示的滑輪或滑輪組，勻速提高同一物體，最省力的是（）。（滑輪重和摩擦不計(jì)）A．B．C．D．【答案】C?！窘馕觥坑深}知，滑輪重和摩擦不計(jì)，A、圖中使用的是動(dòng)滑輪，則拉力；B、圖中使用的是定滑輪，則拉力F2=G；C、圖中使用的是滑輪組，n=3，則拉力；D、圖中使用的是滑輪組，n=2，則拉力．由此可知，拉力F3最小，即C圖中最省力；故選C。6.如圖所示，在拉力F的作用下，總重60N的物體被勻速提升了10cm，若不計(jì)滑輪、繩的重和摩擦，則拉力F及其向上移動(dòng)的距離s分別為（）。A．F=60N，s=0.2m B．F=30N，s=0.2mC．F=60N，s=0.1m D．F=30N，s=0.1m【答案】B?！窘馕觥坑蓤D知，此時(shí)拉力：．拉力作用點(diǎn)上移的高度是物體上移的距離的2倍，為：s=2h=2×10cm=20cm=0.2m。故選B。7.如圖所示，兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，已知M>m，A靜止在水平地面上．不計(jì)滑輪質(zhì)量，則（）。A．轉(zhuǎn)軸O對(duì)滑輪的作用力大小為（M+m）g；B．轉(zhuǎn)軸O對(duì)滑輪的作用力大小為2mg；C．水平地面對(duì)物體A的作用力大小為Mg；D．物體A對(duì)水平地面的作用力大小為（M+m）g【答案】B?！窘馕觥竣俎D(zhuǎn)軸O與滑輪之間在忽略摩擦力的情況下，轉(zhuǎn)軸O對(duì)滑輪的作用力大小為2mg，故AD錯(cuò)誤；②M受三個(gè)力的共同作用，重力：G=Mg，繩子的拉力F=mg和地面對(duì)M的支持力N，由于M靜止了，所以M所受的三個(gè)力的合力為0，即：F+N=G，所以，地面對(duì)M的支持力的大小為：N=G-F=Mg-mg=（M-m）g。故B正確、C錯(cuò)誤。故選B。8.如圖中某同學(xué)體重為500N，他的手能承受的最大拉力為600N，動(dòng)滑輪重100N，該同學(xué)利用如圖所示的滑輪組把物體A吊起來，物體A的重量不能超過（）。A．1000NB．1200NC．900ND．1100N【答案】C?！窘馕觥坑蓤D可知，n=2，因G人=500N<F手=600N，所以，繩端的最大拉力F=G人=500N，不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，提升物體的重力最大，由可得，最大物重：G=nF–G動(dòng)=2×500N–100N=900N。故選C。9.用滑輪組牽引重物沿水平面勻速滑動(dòng)，如圖所示．已知重物120N，物體與地面的摩擦力為90N，不計(jì)滑輪摩擦和重力，則拉力F為（）。A．40N B．30N C．140N D．280N【答案】B?！窘馕觥坑蓤D可知，n=3，不計(jì)滑輪摩擦和重力，則拉力。故選B。10.如圖所示，被提升的物體重100N，動(dòng)滑輪重5N，忽略繩重和摩擦，繩子自由端的拉力F是N．動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)杠桿。【答案】52.5；省力?！窘馕觥磕Σ敛挥?jì)，動(dòng)滑輪重G輪=5N，勻速提升重物時(shí)繩子的拉力：，由此可知，動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿。11.如圖所示，用甲、乙兩滑輪勻速向上提升重物，物重都是600N，不計(jì)動(dòng)滑輪重及摩擦，繩子的拉力F甲為N；F乙為N．若將重物提高1m，則甲滑輪繩子的自由端移動(dòng)的距離為m；乙滑輪繩子的自由端移動(dòng)的距離為m?！敬鸢浮?00；300；3；2?！窘馕觥?，，s甲=nh=3×1m=3m，s乙=nh=2×1m=2m。二、提升練習(xí)1．（2020?紹興）如圖，甲、乙實(shí)驗(yàn)可以得出“定滑輪不能省力”這一結(jié)論。小敏想通過一次實(shí)驗(yàn)既得出結(jié)論，又能直接顯示出鉤碼的重力大小，于是在左側(cè)加上一個(gè)相同的彈簧測(cè)力計(jì)（彈簧測(cè)力計(jì)重力不能忽略、繩和滑輪之間摩擦不計(jì)）。下列四套裝置中能實(shí)現(xiàn)的是（）。A． B． C． D．【答案】D。【解析】（1）在AC兩圖中，鉤碼掛在拉環(huán)上（即左邊測(cè)力計(jì)倒置使用），因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)本身有重力，所以此時(shí)測(cè)力計(jì)顯示的示數(shù)等于測(cè)力計(jì)自身的重力與鉤碼重力之和，則不能直接顯示出鉤碼的重力大小，故AC錯(cuò)誤；（2）在BD兩圖中，鉤碼掛在掛鉤上（即左邊測(cè)力計(jì)正常使用），所以能直接顯示出鉤碼的重力大?。虎貰圖中，右邊的測(cè)力計(jì)倒置使用，此時(shí)右邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于左邊測(cè)力計(jì)的重力與鉤碼重力之和，而左邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于鉤碼的重力，所以兩邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)不相等，不能得出正確結(jié)論，故B錯(cuò)誤；②設(shè)兩測(cè)力計(jì)的重力均為G，由于定滑輪上的左邊都是鉤碼和一個(gè)測(cè)力計(jì)在拉繩子，則繩子的拉力為F＝G1+G；D圖中，左邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)為：F左＝G1；手拉右邊測(cè)力計(jì)的掛鉤，由力的平衡條件可得，右邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)（即測(cè)力計(jì)受到向下的拉力）：F右＝F﹣G＝G1+G﹣G＝G1；所以，F(xiàn)左＝F右＝G1，能得出正確結(jié)論，故D裝置中能實(shí)現(xiàn)所有的要求；故選：D。2.工人用如圖所示的裝置運(yùn)送砂石．下列說法正確的是（

）。A．滑輪組中的定滑輪能改變拉力的大小；B．圖中動(dòng)滑輪相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿；C．繩子自由端下拉1m，桶上升2m；D．質(zhì)量為65kg的工人利用該滑輪組能提起150kg的砂石【答案】B?！窘馕觥緼．由定滑輪的特點(diǎn)知，定滑輪可以改變力的方向，不能改變力的大小，故A錯(cuò)誤；B．動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿，所以是相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿，故B正確；C．圖中由兩段繩子承重，繩子自由端移動(dòng)的距離是物體上升距離的2倍，所以繩子自由端下拉1m，桶上升0.5m，故C錯(cuò)誤；D．工人重約G=mg=65kg×10N/kg=650N，由于是兩根繩子承擔(dān)著物重，所以人最多能拉起650N×2＝1300N的物體，而砂石重約G’=m’g=150kg×10N/kg=1500N，故D錯(cuò)誤。3.如圖所示，每個(gè)滑輪的重力相等，不計(jì)繩重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙兩種情況下繩子在相等拉力F作用下靜止．則每個(gè)動(dòng)滑輪的重力為（）。A．3N

B．6N

C．11N

D．22N【答案】B?！窘馕觥坑蓤D知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)分別為：n1＝3，n2＝2，滑輪的重力相等，設(shè)動(dòng)滑輪的重力為G輪，不計(jì)繩重和摩擦力，則拉力分別為：F1＝（G1+G輪），F(xiàn)2＝（G2+G輪），由題知F1＝F2，所以（G1+G輪）＝（G2+G輪），即：（60N+G輪

）＝（38N+G輪），解答動(dòng)滑輪的重力：G輪＝6N。故選B。4.如圖所示，動(dòng)滑輪重10N，重物重量為90N，忽略繩重及摩擦，則下列說法中正確的是（）。A．拉力F的大小等于45N，彈簧讀數(shù)為90N；B．拉力F的大小等于50N，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為50N；C．若重物被提高1m，則繩子末端移動(dòng)的距離為20m；D．動(dòng)滑輪的優(yōu)點(diǎn)是能夠省力，動(dòng)滑輪半徑越大越省力【答案】B。【解析】AB、已知G=90N，G動(dòng)=10N，對(duì)于動(dòng)滑輪，不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，則繩端的拉力，因?yàn)榛唭蛇叺牧Υ笮∠嗟?，故彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為50N，故A錯(cuò)誤，B正確；C、使用動(dòng)滑輪可以省一半的力，費(fèi)一倍的距離，所以s=2h=2×1m=2m，故C錯(cuò)誤；D、動(dòng)滑輪的優(yōu)點(diǎn)是能夠省力，但動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂始終為阻力臂的2倍，動(dòng)滑輪的省力情況與半徑無關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選B。5.對(duì)于使用滑輪組，下列說法正確的是（）。A．可以省力，但必須改變用力的方向；B．可以省力，但不能改變用力的方向；C．可以省力，同時(shí)又可以省距離；D．可以省力，同時(shí)可以改變用力的方向，但不能同時(shí)省距離【答案】D?！窘馕觥緼B、滑輪組可以省力，也可以改變用力的方向，但不是必須改變用力的方向，故AB錯(cuò)誤；C、滑輪組可以省力，但不能省距離，故C錯(cuò)誤；D、滑輪組可以省力，也可以改變力的方向，省力一定費(fèi)距離，即不能同時(shí)省距離，故D正確。故選D。6