人教版初三（九年级）物理：滑轮

滑轮关于滑轮，可以考查的知识点有拉力(F)、机械效率(n)、速度(v)、功率(P)等，综合性较强。(一)基本方法对于滑轮或滑轮组的拉力(F)或机械效率(7),一般分为三种状态：,机械效率n=100%。(二)滑轮组打捞问题利用滑轮组打捞物体是生活中常见的现象，与其相关的问题解答也频频地出现在近年的中考题中。由于它涉及浮力、二力平衡、机械效率、功、功率等多方面的知识，可谓点多面广，同时，题目的难度较大，逻辑性强，又常常以压轴题的方式出现，因此，对学生学习提出更高要求。下面举例说明这类问题的处理技巧和启示。1.明确几点如图所示，设动滑轮对重物的拉力为T,绳自由端的拉力为F,(半理想)则(1)物体在水中，有(2)出水前(n为动滑轮上绳的股数)出水后，有(3)物体在水中拉力做的有用功(4)机械效率：体上升的高度)(其中s=nh,s是绳自由端移动的距离，h为物(三)“倒下”的滑轮滑轮的使用常有竖直放置和水平放置两种形式。同学们接触较多的是竖直放置形式，而对水平放置的滑轮感到陌生，其实，它们的本质是相同的。1.使用动滑轮，要搞清谁是动力，谁是阻力。当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时，设物体与地面间的摩擦力为f,若拉力作用在绳的自由端，有,则可省力一半，如图(a)所示；若拉力作用动滑轮轴上，有F=2f,如图(b),这时反而费力。可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何2.绳的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：s=ns',v=nv,其中s、v分别指绳的自由端移动的距离、速度，s',v¹分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，n是指动滑轮上绳的股数。3.当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重。5.在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。(四)根据要求设计滑轮组(1)根据要求确定动滑轮上绳的段数。(2)根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。设想如果需要n段绳(n为偶数)那么就需个动滑轮和个定滑轮。穿绳组装时，绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上(这叫做“偶定”),若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即个定滑轮。如果n为奇数，则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上(这叫做“奇动”),这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即个定滑轮。上述方法叫“奇动偶定”。下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载2【典型例题】例1.如图1所示，若G=100N,F=70N,当G=200N,v物=0.2mls,求此时拉力F,拉力功率Pr,机械效率?。有Gh=2F-G=40N,所以当G=200N时，例2.用一只重为G'的滑轮按图2中甲、乙、丙三种方式分别匀速提升重为G的物体(G>G,不计摩擦),所用拉力分别为F₁、F₂、F₃装置的机械效率分别为71、72、3,则拉力F、F₂、F3从大到小的顺序是 图2下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载3更多资料搜索：天浩提优资料小初高优质学习资料免费下载小升初、中高考复习F₁=G,71=100%心例3.如图3所示，在水平动力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10N,物体m运动的速度为2m/s。那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是()A.拉力F的大小为20NB.拉力F的大小为5NC.拉力的功率P的大小为20WD.拉力的功率P的大小为10W分析：用隔离法将物体与动滑轮分开，物体m在水平方向上受力情况如图4所示，由于物体m做匀速直线运动，则F₁=f,再对动滑轮受力分析，如图5所示，此时，有F₁=2F,所以。因动滑轮上有2股绳，绳自由端移动的速度v=2v¹=2×2m/s=4mis拉力的功率P=Fv=5N×4mis=20W选B、C。例4.如图6所示，滑轮自身重力和摩擦不计，请按题中所给的F与G的关系要求，在图中用笔画线代替绳将滑轮组绕好。下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载4分析：口诀是“奇动偶定”,意思是说拉力是总重的奇数分之一，穿绳时绳的固定端应拴在动滑轮上方的钩上，向上先绕过定滑轮，如果拉力是总重的偶数分之一，绳的固定端应拴在定滑轮下方的钩上，向下先绕过动滑轮。绕绳装配图如图7所示。例5.如图8所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱绳的重力忽略不计)求：(1)圆柱体在水中所受的浮力。(2)若圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳自由端拉力F所做的功。(3)如果绕在滑轮组上的绳能承受的最大拉力为400N,则物体被提到露出水面多高时，绳恰好被拉断?下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载5分析与解：(1)圆柱体浸没在水中时V=V=S·h=0.02m²×2m=0.04m³所以F=P水gVn=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.04m³=400N(2)物体重力为G=mg=pVg=2.0×10³kg/m³×0.04m³×10N/kg=800N圆柱体在水里被匀速提起时，动滑轮拉物体的力为T,圆柱体的受力情况如图9,由力的平衡条件得：T+F=G所以T=G-F=800N-400N=400NW有用=T*h=400N×(16-2)m=5600J所以拉力F所做的功(3)设绳刚被拉断时，物体受到的拉力为T',此时绳的拉力F=400N,由得：T'=2nF=2×0.7×400N=560N绳断时，物体浸入水中深度为h',受到的浮力为F',由力的平衡条件得：T+Fw'=G物F'=p水gVn'=p水g(S*h所以物体露出水面的高度为△h△h=h-h'=2m-1.2m=0.8m【模拟试题】(答题时间：25分钟)1.如图1所示的两个滑轮中：下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载6A是滑轮，B是滑轮，它们组合在一起构成一个,使用它可以,还可以。若图中的每个滑轮重均为2N,在绳的自由端用20N的力F可以将重 N的物体匀速提起(不计摩擦)2.如图2(甲)所示的滑轮中的相当于杠杆的动力臂，若F=25N,不计动滑轮重及摩擦，G= N。如图(乙)所示的滑轮中的相当于杠杆的动力臂；若物体重力G=25N,则F=N(不计摩擦)G图23.是非题：(1)使用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组只能省一半力。()(2)使用由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，若竖直向下用力提起重物，则所用的拉力只能是物体和动滑轮总重的四分之一。(不计摩擦)()4.如图3所示的滑轮是图3下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载7图46.用图5中所示的滑轮组拉动物体A时，怎样绕线最省力?画出绕线图。图57.如图6所示，重50N的物体A在拉力F作用下，沿水平向右方向做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为5N,试求拉力F的大小及物体A受到的摩擦力的大小。图68.一个工人用动滑轮提起货物，它对绳端的力是120牛，如果物体升高5米，这个工人做功是多少?9.用弹簧测力计沿斜面拉着重为20牛的物体匀速向上移动3米，上升的高度是1米，测力计的示数是10牛，求：(1)有用功、总功、额外功各是多少?(2)斜面的机械效率是多少?【试题答案】1.动，定，滑轮组，省力，改变作用力的方向，382.AC,50,BC,25,,∴G=2F-Ga=2×150N-30N=270N),∴G=2F-Ga=2×150N-30N=270N)