2024年八年级物理讲义（人教版）12.2 滑轮（知识解读）（原卷版）

12.2\o"12.2滑轮"滑轮（知识解读）（原卷版）•知识点1滑轮及其工作特点•知识点2滑轮组及其工作特点•知识点3滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算•知识点4斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装•作业巩固训练知识点1滑轮及其工作特点知识点1滑轮及其工作特点1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。2、滑轮分类：定滑轮和动滑轮。3、定滑轮工作特点：①定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。②定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。③定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。4、动滑轮工作特点：①动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省12力，多费1②动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。③动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。【典例1-1】（2023秋•北流市期末）学校举行升旗仪式，在旗杆顶端安装的是（）A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．杠杆【典例1-2】（2023秋•常州期末）如图所示，使用滑轮分别按甲、乙两种方式匀速提升同一重物，不计滑轮自重，不计绳重及轮、轴间摩擦，使用甲装置的好处是；使用乙装置的好处是。【变式1-1】（2023春•临沂期末）小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＜F3【变式1-2】（2023春•兴宁市期末）如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提升重力均为60N的物体，其中甲滑轮的优点是，若滑轮重力、绳重和摩擦均不计，分别用力FA、FB和FC匀速提起重物时，FC＝N，FAFB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。知识点2滑轮组及其工作特点知识点2滑轮组及其工作特点 1、定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。2、使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n3、用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。【典例2-1】（2023春•市南区期末）简单机械在生活中有着广泛的应用，下列有关说法错误的是（）A．旗杆顶部的定滑轮，能够改变力的方向 B．电动起重机里的动滑轮，可以省力但不改变用力方向 C．天平是等臂杠杆 D．利用滑轮组提升物体可以省力但不能改变用力方向【典例2-2】（2023春•宝丰县期末）如图所示，用水平向左的拉力F拉着物体在地面上做匀速直线运动，为动滑轮（选填“A”或“B”）；当物体向左移动1.5m时，则绳子自由端移动m。【变式2-1】（2023春•莲池区校级期末）如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械，借助这种机械可以将较重的物体搬运到高处，某人借助该机械吊起一辆摩托车。不计绳和机械自重，下列说法错误的是（）A．图中A部分可等效为定滑轮 B．该机械既可省力，也能改变力的方向 C．图中B部分可等效为动滑轮 D．若绳子被拉下6m时，摩托车上升1m【变式2-2】（2023春•历下区期末）两个滑轮用如图所示的方式组合，用力F拉动绳端时，滑轮甲的作用是，当物体移动0.1m时，绳端移动m。知识点3滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算知识点3滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算 1、使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n；若忽略滑轮重，则有其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数。2、使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同。（1）物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。（2）物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积．（注：n为滑轮的股数）。【典例3-1】（2023春•仁和区期末）如图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，其中最小的力为（）A．F1 B．F2 C．F3 D．一样大【典例3-2】（2023春•桐城市期末）用图甲的滑轮组提升重400N的物体，已知拉力F为150N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是（选填“A”或“B”），动滑轮重N。【典例3-3】（2023春•莆田期末）如图所示，搬运工人用滑轮组提升重为540N的物体，以0.2m/s的速度匀速上升了10秒，搬运工人所用的拉力为200N．（不计绳重和绳与滑轮的摩擦）求：（1）物体上升的高度；（2）绳子自由端移动的距离；（3）动滑轮的重力。【变式3-1】（2020春•江州区期末）用如图所示滑轮组提起重G＝320N的物体，整个装置静止时，作用在绳自由端的拉力F＝200N，则动滑轮自身重力是（绳重及摩擦不计）（）A．120N B．80N C．60N D．无法计算【变式3-2】（2022秋•虹口区校级期末）如图所示，F1＝10N，弹簧测力计的示数为6N，物体A静止于水平面上，物体B在物体A表面向左匀速运动了0.2m（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦），则动滑轮挂钩上绳子的拉力为N，若增大F2，则物体A相对地面的运动状态为（填“向左运动”、“向右运动”或“静止”）。【变式3-3】（2023春•花山区校级期末）如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上质量是10千克的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，动滑轮重2N，物体被拉动的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g＝10N/kg，求：（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是多少？（2）拉力F的大小是多少？（3）拉力F在10秒内移动的距离是多少？知识点4斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装知识点4斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装 1、滑轮组的设计：第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N=n2；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数N=n第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为n+12；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为

n-12．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为n22、滑轮组绳子的绕法：第一步：确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数n=G物2+G动2，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为第二步：确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。3、轮轴（1）轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。（2）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。（3）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。（4）轮轴的公式：F1R=F2r；4、斜面（1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。（2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。【典例4-1】（2023春•韩城市期末）使用下列机械时，用大小相等的拉力F，能匀速移动最重货物的是（不计机械自重和摩擦）（）A． B． C．D．【典例4-2】（2023秋•汉中期末）如图甲所示是某一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的，使用它可以省。图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图（选填“乙”或“丙”）钉子。【典例4-3】（2023秋•清远期末）如图，用滑轮组沿水平地面拉动小车前进，画出最省力绕绳方法。【变式4-1】（2023春•安次区期末）如图所示，AC＞BC，把同一物体分别沿光滑斜面AC、BC以相同的速度匀速推上顶端，推力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，则（）A．F1＜F2P1＝P2 B．F1＜F2P1＜P2 C．F1＝F2P1＝P2 D．F1＜F2P1＞P2【变式4-2】（2022秋•砚山县校级期末）扇车又称风车，是汉代发明的清除糠秕（bǐ）的农机具，由车架、外壳、喂料斗及调节门等构成。传统的扬谷方法是如图甲所示的场景图：在有风的时候，将谷粒抛撒向空中，糠秕被风吹走了，而籽粒就落在了地上，这样就很好地实现了糠、粒分离。到西汉时期，出现了如图乙所示专门清除糠秕的旋转式风扇车，大大提高了人们的劳动效率，工作时手摇风扇，开启调节门，让谷物缓缓落下，谷壳及轻杂物被风力吹出机外。（1）无论是采用“传统的扬谷”方式还是采用“扇车”分离方式，都是在风力作用下使质量不同的物体分开，其基本原理相同。力作用在质量不同的物体上时，质量小的物体运动状态（选填“容易”或“不容易”）改变，这是因为质量大的物体具有的大。（2）“扇车”中谷壳及轻杂物被风力吹出机外，这个现象说明力能改变物体的。（3）风扇摇手柄设计成轮轴是为了（选填“省力”或“省距离”）。【变式4-3】（2023秋•信宜市期末）用如图所示的滑轮组将水桶匀速提升，请在图中用笔画线代替绳子画出连接滑轮组最省力的绕法。1．（2020春•牡丹区期末）如图所示，人对绳的拉力都是F，将各重物匀速提起。不计动滑轮重，物重最大的是（）A． B． C． D．2．（2023春•武安市期末）动滑轮的作用是（）A．既省力，又能改变施力方向 B．虽省力，但不能改变力的方向 C．虽不省力，但能改变施力方向 D．既不省力，也不能改变施力方向3．（2023秋•雁塔区校级期末）下列简单机械在正常使用时（不计机械自重），不能省力的是（）A．钢丝钳 B．斜面 C．定滑轮 D．动滑轮4．（2023春•通许县期末）如图所示的简单机械，忽略各种摩擦及杠杆和滑轮的重力，当提起相同重物时，最省力的是（）A． B． C． D．5．（2023春•汤阴县期末）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的大小关系是（）A．F3＜F1＜F2 B．F2＜F1＜F3 C．F1＜F3＜F2 D．F2＜F3＜F16．（2023春•涡阳县期末）一辆小汽车陷进了泥潭，司机按图所示的甲、乙两种方式安装滑轮，均可能将小汽车从泥潭中拉出。你认为甲方式中滑轮的作用是；设两种方式将汽车拉出的最小力的大小分别是F1、F2；则F1F2（填“＞”“＜”或“＝”）。7．（2023春•永年区期末）盘山公路可模拟为简单机械中的，与直线上山的公路相比，盘山公路的优点是，旗杆上装有定滑轮，利用它来升国旗，目的是。8．（2023秋•建湖县期末）拧螺帽时，用图甲b的握法更容易拧紧，原因是在相同条件下，该种握法增大了；如图乙，旗杆顶部装配一个滑轮，目的是能改变。9．（2023春•赵县期末）一辆汽车陷进了泥潭，司机按如图所示方式安装滑轮，将汽车从泥潭中拉出，此滑轮为（选填“定”或“动”）滑轮，使用它可以（选填“省力”或“省功”）；若汽车重为1.0×104N，若所受阻力为车重的0.08倍，则匀速拉动时的汽车牵引力是N，不计滑轮重、绳重及机械内部的摩擦，则绳端拉力F为N。10．（2023春•德庆县期末）如图所示