滑轮与斜面全解

课题滑轮与斜面教学目标掌握滑轮的特点学会利用滑轮的特点进行计算。掌握斜面的特点，学会利用其特点解决生活中的问题。重点、难点1、滑轮的特点及其应用。2、斜面的特点及机械效率的计算。3、相关的证明推理题。考点及考试要求会运滑轮、斜面的知识解决实际问题。教学内容知识框架：滑轮2、斜面知识点1：滑轮l1l2Fl1l2F2F1滑轮的实质：滑轮实质是变形的，可连续转动的杠杆1、定滑轮：①定义：中间的轴固定不动的滑轮。支点是转动轴。②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。④对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：拉力：F=G；绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动的距离SG(或速度vG)F1F1l1F2l2定义：轴的位置随被拉重物一起运动的滑轮，支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点。②实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：拉力：F=1/2G（若只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=1/2(G物+G动)，绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。滑轮组特点：1．一般可以既省力又改变力的方向2．若不计动滑轮重和摩擦，有几股绳子承担重物，所用的力就是物重的几分之一．F=G/n若动滑轮重要计，只忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳子承担，提起重物的力就等于总重量的几分之一，即F=。4、滑轮组组装的方法⑴怎样确定承担重物绳子段数n：①首先要分清楚哪个是定滑轮，哪个是动滑轮：②在动滑轮和定滑轮之间画出一条虚线，将它们隔离开来，只查绕在动滑轮上的绳子的段数(包括挂钩)⑵组装滑轮组：绳子起始端是绑在定滑轮挂钩或绑在动滑轮挂钩两种,先试一种,段数不对换另一种5、滑轮组进行计算分析根据物体的平衡条件，对每个滑轮和物体分别进行受力分析，求解平衡方程就能得出结论；分析滑轮受力时注意:①同一根绳了各处拉力相等．②滑轮组平衡时作用在轴上的力为作用在轮边缘上力的2倍。通过距离则相反,省力就一定要费距离.典型例题：作图题1、将图中各图的滑轮按要求组成滑轮组（不计滑轮重），绳子自由端拉力分别为()（1）（2）（3）2、图中要求F甲＝G/3，F乙＝G/4，请画出滑轮组的绕线（不计动滑轮重）。二、滑轮的特点1、如图16所示，在动滑轮的挂钩上施加一个竖直向下的拉力F，使物体G匀速上升，下列结论中正确的是A．拉力F大小只是G的一半B．拉力F的大小等于G．2、如图6所示，弹簧秤下挂着一个重为1N的滑轮，滑轮上用细线挂着一个1N的小球和一个10N重的物体，小球悬在空中，物体落在桌面上，整个装置都是静止的，这时弹簧秤的读数是()A、2N B、3N C、11N D、12N3、利用定滑轮提起重物，沿着如图所示方向的F1、F2、F3来施力拉绳子时拉力大小的关系是F1______F2______F3(以上两空选填“＝”或“≠”)，这是因为F1、F2、F3的力臂________(选填“相等”或“不等”)4、如图所示，已知物重为G，则各图中的拉力F各为多少？（滑轮重及摩擦不计）5、如图6所示，滑轮重力和摩擦均不计，物体重均为100N，与水平面间的摩擦力都是30N，作用于各绳端的拉力分别为F1、F2、F3.，要使物体做匀速直线运动，则下列说法中正确的是（）A.F1=100N、F2=50N、F3=200NB.F1=30N、F2=60N、F3=15NC.F1=100N、F2=50N、F3=50ND.F1=30N、F2=15N、F3=60NAB6、如图，物体A重120N，在重力为GB的物体B的作用下在水平桌面上做匀速直线运动，A与桌面之间的摩擦力为f。如果在A上加一个水平向左大小为180N的拉力FABGB=30N B．GB=90N C．f=180N D．f=90N 乙甲图27、如图2所示，图中的甲、乙两个物体处于静止状态。甲、乙两个物体的密度比ρ甲：ρ乙=2：1，质量比m甲乙甲图2A．滑轮组静止时，甲、乙物体受到的合力都为零B．甲、乙两物体的体积比为8：5C．乙对水平地面的压力和甲的重力之比为4：3D．乙对水平地面的压力和乙的重力之比为3：48、质量是6kg的物体a放在水平桌面上，利用图3所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2n，不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，则（）（g取10N/kg）af图3A．作用在绳端的拉力Faf图3B．水平桌面对物体a的摩擦力是2nC．在1s内拉力f做功1.2JD．在1s内拉力f的功率是0.4W9、如图所示的装置中，若拉力F=20N，则A弹簧秤的读数为_______，B弹簧秤的读数为_______。10、如图所示，摩擦不计，动滑轮重30N，重500N的人站在重100N的吊篮内拉绕过滑轮的绳子使吊篮匀速上升。则人拉绳子的力为_______，人对吊篮的压力为_______。滑轮的综合应用1、用如图所示滑轮组，将质量为48kg的物体以0.3m／s的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N；若用该滑轮组将重570N的物体匀速提升2m时，不计绳重、绳子的伸长和滑轮内部的摩擦，（g=10N／kg），则（）A.前、后两次滑轮组的机械效率相同B.后一次绳端拉力做的功为1380JC.动滑轮受到的重力是40ND.前一次绳端拉力的功率是144W图32、图3所示，置于水平桌面上的物体A重980N，物体B重588N，当物体B匀速下降了80cm的过程中，拉动物体A在水平桌面上匀速移动了一段距离；当用一水平向左的力F拉动物体A在5s内匀速移动1m，若不计动滑轮重、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，则（）图3A．拉力F为294N，拉力F的功率为58.8WB．拉力F为588N，拉力F的功率为117.6WC．物体A受到的滑动摩擦力为294ND．绳子拉力对物体B所做的功为294J4、如图所示，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40秒内物体移动了8米，拉力F做的功为1280焦。求：①拉力F的大小及拉力的功率②若动滑轮的重为12牛（不计绳重及摩擦）计算滑轮组的机械效率。5、用如图所示的滑轮提升重4.5×103N的货物A，使A在2s内匀速升高2m。如果拉力F的功率P＝5kW，忽略绳重和轴摩擦。求：拉力F在2s内做的功和滑轮的机械效率。若用此滑轮匀速提升物体B时的机械效率＝80%，求物体B受到的重力GB。6．世界最长的跨海大桥——杭州湾跨海大桥是由我国自行设计、自行投资、自行建造、自行管理的特大型交通设施。在施工期间为完成某水下工程，施工队要把一个圆柱体工件从水中提起。通过技术分析，采用质量为2吨、每个车轮与水平地面的接触面积为200cm2的四轮小型牵引车，通过牵引滑轮组匀速打捞起水中的圆柱体工件，小型牵引车始终保持2m／s不变的速度牵引，如图（a）所示。在打捞的过程中，小型牵引车的牵引功率P随打捞时间t的变化如图（b）所示。已知动滑轮重为200N，不计绳子与滑轮间的摩擦，g取10N／kg，试计算：（1）在打捞的过程，小型牵引车对水平地面施加的压强是多少？（2）在圆柱体工件没有露出水面前，所受到的浮力是多少？（3）当圆柱体工件被拉出水面后在空中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率是多少?图1针对性练习：图11、如图1所示，滑轮重及滑轮摩擦不计，物体A和B都处于静止状态。下列几种说法中正确的是（）。A．两物体重力的大小关系是G1＝2G2．B．A物体受到的摩擦力的大小fA=2G2．C．A物体所受的合力的方向是向右的．D．A物体受到三个力的作用，B物体受到两个力的作用．2．大伟同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方沿水平方向移动4m,如图7所示,若不计绳重和摩擦,他至少做了多少功A100JB200JC.300JD.400J3．如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）。使用时:（1）瘦子固定不动，胖子用力拉绳使匀速上升。（2）胖子固定不动，瘦子用力拉绳使匀速上升。下列说法中正确的是A．＜B．＞C．=2D．以上说法都不对4.如图所示的装置处于平衡状态(O为支点)。已知物重G＝180N。若不计杠杆和滑轮重，则F应为()A、90N；B、120N；C、270N；D、30N。5．如图21所示，物重G＝30N，绳的一端拴在地面，拉力F使滑轮匀速上升。（l）若滑轮重不计，滑轮向移动20cm，则拉力F=N，物体上升cm。（2）若滑轮重为2N，使物体上升20cm，则拉力F＝N，滑轮向上移动cm。6．（提高）如图所示，滑轮组在拉力F1的作用下，拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80%，物体A匀速运动时受的阻力为56N，拉力F1的功率为P1。若滑轮组在拉力F2的作用下，拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动，拉力F2的功率为P2。滑轮自重和绳重忽略不计，则下列正确的是A．F1=168NP1=225WB．F2=210NP2=35WC．F1=3F2P1=P2D．F1=F2P1=3P27．（提高）如图所示，花岗岩石块甲、乙体积之比为13׃2，将它们分别挂在轻质硬棒AB的两端，当把铁块甲浸没在水中时，硬棒恰能水平位置平衡。然后将甲石块从水中取出，拭干后浸没在液体丙中，调节石块乙的位置到C处时，硬棒在水平位置再次平衡，且OC=2OA。（已知花岗岩的密度ρ=2.6×103kg/m3）则下列说法正确的是：A．AO׃OB=1׃5B．AO׃OB=1׃4C．液体丙的密度ρ液=1.6×103kg/m3D．液体丙的密度ρ液=1.8×103kg/m38．图甲是建筑工地上常见的塔式起重机示意图。这种起重机主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送。（1）由杠杆的平衡条件可知，塔式起重机的起重量随起吊幅度而变化，起吊幅度越大，起重量。（2）某塔式起重机是通过电动机带动如图乙所示滑轮组竖直起吊物料的。已知起吊重为3×104N的物料时，电动机的输出功率为60kW，物料匀速上升的速度为1.5m/s。试求：①电动机作用在滑轮组上的水平拉力F；②这次起吊时滑轮组的机械效率。知识点2:斜面和机械效率一、斜面的机械效率二、滑轮（组）的机械效率（一）提升重物问题根据拉力F作用位置不同分为两种情况（二）水平拉动问题，也根据拉力F作用位置不同分为两种情况三、滑轮组的机械效率（不计摩擦）因此滑轮组的机械效率与物重与轮重有关：（1）滑轮越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为滑轮越重，做的额外功越多；（2）物体越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为做的有用功多，机械效率越高四、机械效率的测量：

①原理：

②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B、提升重物越重，做的有用功相对就多。

C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。⑥提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。典型例题：1．(2013西湖一摸)如图所示，将同一重物用甲、乙两种机械举高，甲的机械效率为η甲，乙机械效率为η乙，且η甲∶η乙=7∶5，则分别使用这两种机械时的拉力之比F1∶F2=。若甲、丙两滑轮完全相同，提升的重物也相同，则F1F3，若丙的机械效率为η丙，则η甲η丙。（选填“大于”、“等于”或“小于”）2．(2013西湖一摸)）斜面上有一个重为100N的箱子A，通过定滑轮与重60N的重物B相连，在3s内物体A沿斜面匀速向上滑动了1.5m，此重物B落地，箱子A又经过0.2s向前滑动了20cm停下来。若斜面长5米，高2米，则箱子与斜面间的滑动摩擦力是牛；在箱子滑动过程中重物B共对箱子做了焦的功；重物B对箱子A做功的功率是瓦。(忽略绳重及滑轮的摩擦力)3.在一个高为h、长为L的斜面上，用沿斜面向上的力F把重为G的木块匀速向上拉的过程中，如果斜面的机械效率为η，则木块和斜面间的摩擦力表达式错误的是（）4.如图，斜面长为L、高为h，物体重为G，用一个水平推力F将物体匀速推上斜面的顶端．则下列说法正确的是（）针对性练习：1、工人师傅通常得用斜面把重物搬运到汽车上，如图2所示，汽车车厢底板高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F沿着斜面把重力G=1800N的重物匀速拉到车上，若不计摩擦F为N；若实际拉力F’=1200N，则该斜面的机械效率为。2．斜面高为H，长为3H，今将重为G的物体沿斜面以速度V匀速推上去，已知斜面对重物的摩擦力为物体重的1/5，则推力为_______，推力的功率_______，斜面的机械效率_______。图33、底面积为的大木箱原放在水平地面上。如图3所示，现某人用小车将它从斜面底端匀速推上斜面顶端，整个过程历时。已知木箱质量为40千克，人体重，人对车的推力，斜面长，斜面高，求：（g=10牛/千克）图3①木箱对水平地面的压强；②木箱沿斜面向上的速度；③对木箱所做的有用功；④这种情况下的机械效率。4．如图所示，物重G为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来，求：（1）所需拉力F是多少？（2）机械的总功率是多少？课后练习：1、如图7所示，每个滑轮均重12N，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40s内物体移动了8m，拉力F做的功为1280J．（不计绳重及机械内部摩擦），下列说法正确的是（）A．拉力F的大小60NB．滑轮组对物体A所做的有用功为1184J甲乙F1G1F甲乙F1G1F2G222、如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的高度h，若所用拉力F1=F2，已知甲的机械效率50％，则（不计绳重及摩擦）A．乙的机械效率75％B．乙的机械效率80％C．拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3:2D．甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3:1FF甲GF乙甲图3G乙3、如图3所示，不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G，用它们分别将物重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙．则下列关系正确的是F甲＜F乙B．F甲＞F乙C．η甲＜η乙D．η甲=η乙如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有

A．B受到的摩擦力为3N，方向水平向左B．滑轮移动的速度为0.2m/sC．绳子拉物体A的功率为2WD．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N5、小程要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N．于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。已