第03讲 认识滑轮及滑轮组（原卷版）

第03讲认识滑轮及滑轮组理解定滑轮、动滑轮特点、实质及其作用；熟悉滑轮组的特点要点一、定滑轮和动滑轮周边有槽，中心有一转动轴的轮子叫滑轮，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。在工作过程中，轴的位置的滑轮叫做定滑轮；在工作过程中，轴的位置的滑轮叫做动滑轮。定滑轮：如下图甲所示，我们可把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点，因此，定滑轮实质是。定滑轮的特点是它的转轴（支点）不随货物上下移动。动滑轮，如图乙所示，特点是它的转动轴会随物体上下移动，它实质是，它的转动轴是阻力作用点。定滑轮和动滑轮的作用：使用定滑轮虽然不能省力，但可以改变用力方向，给工作带来方便。使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。要点二、滑轮组定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的叫__。特点：既可省力，又可以改变用力方向，但费距离。实质：是一个动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。结论：在使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是总重的几分之一。省力特点：使用滑轮组时，有几段(股)绳子吊着物体，提起重物所用的力就是物重的几分之一，数学表达式，即___，其中F为提起重物所用的力，G为物重，n为承受物重的绳子段(股)数，即绕在动滑轮上的绳子段(股)数。知识点一：定滑轮及其工作特点【探究重点】实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。特点：不能省力，但可以改变力的方向。【例题精讲】旗杆顶端装有一个滑轮，如图所示。若国旗以0.4米/秒的速度匀速上升，绳自由端施加的拉力为5牛，不考虑滑轮与轴之间的摩擦，则国旗的重力G、绳子自由端移动的速度v分别是()A．牛米/秒 B．牛米/秒C．牛米/秒 D．牛米/秒【巩固训练】如图，在不计摩擦的情况下，要将物体匀速提升，则F1，F2，F3的大小关系是()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．三个方向的拉力都一样大知识点二：动滑轮及其工作特点【探究重点】 物理量滑轮定义实质特点__动滑轮__滑轮可以和重物一起动动力臂是阻力臂二倍的杠杆可以改变力的方向__定滑轮__滑轮固定不动等臂杠杆省力【例题精讲】如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为()A．20N0.2m/s B．20N0.8m/s C．5N0.2m/s D．5N0.8m/s【巩固训练】(2021·浙江宁波·中考真题)反思是种良好的学习品。(1)一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1=F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗?请说出你的理由；(2)在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论:使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。知识点三：滑轮组【探究重点】连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。作用：既可以改变力的大小又可以改变力的方向，但是费距离。省力情况：F=(G+G动)/n；绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。【例题精讲】(2022·广西柳州·中考真题)如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是()A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长【巩固训练】若用滑轮组提升物体，且提升的物体重力大于动滑轮重力。则关于滑轮组的叙述，较全面的是()A．一定省力，又能改变力的方向B．一定省力，但不能改变力的方向C．不一定省力，但一定能改变力的方向D．一定省力，是否改变力的方向要具体分析如图所示，旗杆顶端装有滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是()A．该滑轮是动滑轮，可以省力B．旗手对绳的拉力一定等于国旗重力C．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离D．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是()绳子自由端被拉下了10mB．这个滑轮组能省距离C．这个滑轮组能省力D．这个滑轮组不仅能省力，还能省距离学校国旗的旗杆下有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，对该滑轮的说法，正确的是：A．这是一个定滑轮，可改变力的方向B．这是一个定滑轮，可省力C．这是一个动滑轮，可改变力的方向D．这是一个动滑轮，可省力(2020·黑龙江鸡西)如图，甲物重15N，乙物重5N，甲乙均静止，不计测力计自重，则测力计示数()A．5N B．10N C．15N D．20N关于如图中的两类滑轮甲和乙，下列说法正确的是()A．甲能改变拉力的方向B．甲是等臂杠杆C．甲比乙省力D．甲比乙省距离用如图所示的滑轮组吊装25袋大米，每袋大米的质量是20kg，拉力F最大为300N，不计滑轮重、绳重及摩擦，则至少需要吊运的次数是()A．6次 B．7次 C．8次 D．9次如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M，用一把弹簧测力计依次在A，B，C三点沿圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1、F2、F3，它们的大小关系是A．F1＜F2＜F3＜GB．F1＞F2＞F3＞GC．F1=F2=F3=GD．F1＞F2=F3=G(2020·广西桂林)利用如图的滑轮组匀速提升400N的重物，动滑轮重为20N(不计绳重与摩擦)，则拉力F的大小为()A．140

N B．200

N C．210

N D．220

N(2020·黑龙江鸡西)如图，甲物重15N，乙物重5N，甲乙均静止，不计测力计自重，则测力计示数()A．5N B．10N C．15N D．20N用动滑轮提起货物，分别沿三个不同方向匀速拉绳子(如图所示)，关于三个力的大小关系正确的是()A．F1＞F2＝F3 B．F3＞F2＞F1C．F1＞F2＞F3 D．F3＝F2＝F1一名体重500N的举重运动员，可举起1200N的物体，这个人站在地面上，用如图的装置提升重物，滑轮重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起最重的物重是()A．500N B．2400N C．1200N D．1000N用如图装置，在20s内将80N的水桶提升3m，拉力为50N，则拉力的功率为W．若不计绳重和摩擦则动滑轮的重力为N。研究滑轮的特点。(1)图甲是___________滑轮，使用此滑轮分别用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速提升重物(如图丙)，则三个力的大小关系是___________。(2)想要探究使用滑轮能否省距高，应当分别测量利用两个滑轮把物体匀速提升时，物体的移动距离h和手移动的距离s，发现使用图甲滑轮时，s___________h；使用图乙滑轮时s___________h(填<、>或=)。某工人用如图所示的装置，将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m，此装置是滑轮(选填“定”或“动”)，该工人拉力的功率为W(滑轮和绳的重力、摩擦均不计)在图中标出支点O，并作出拉力F的力臂l。如图所示，画出拉力F的力臂l。在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，匀速移动物体时，水平拉力F为N，绳端移动的速度是物体移动速度的倍。（2021·甘肃庆阳·二模）如图所示的两个滑轮中，属于动滑轮的是____，若滑轮的自重和摩擦不计，当分别用F1、F2匀速提起同一物体时，则F1、F2的大小关系是：F1_____F2。如图所示，请用笔画线在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。如图所示，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提升，如不计摩擦和滑轮重，则重力G甲_____G乙(“<”“＝”、“>”)。（2022·广东佛山·模拟预测）我国第一部介绍西方物理学的著作《远西奇器图说》里记载了一种机械装置，如图所示。小球B拉着小球A匀速移动，若小球B的质量是20克，不考虑摩擦和绳重，小球A的质量可能为（）A．30克 B．20克 C．16克 D．10克关于滑轮，下列说法错误的是使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向定滑轮实质是个等臂杠杆动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆如图所示，用F=20N的拉力，拉着物体在地面上做匀速直线运动，不计绳子与滑轮间的摩擦，则物体与地面之间的摩擦力的大小为()A．20N B．40N C．60N D．80N小汉同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表，分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是(

)实验次数物重G/N拉力F/N11．00．6521．50．9032．01．15A．与同学分析可能原因B．实验失败，停止实验C．改进实验条件，重新实验D．查阅资料，了解结论的适用条件在我校物理科技节上，玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”。如图所示，当一学生握住中间细细的圆柱体并保持静止时，玲玲老师用两弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线，使“整根”细线向右做匀速运动，神奇的是：左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N。“同一根”细线右端受拉力小，为何细线还能向右匀速运动呢？原来中空的细圆柱体内部另有“机械”，你认为内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中(不计绳重及摩擦)()A． B．C． D．小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为N;实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为N。

（2022·广东揭阳·模拟预测）如图所示，物体甲和乙所受重力都为160N，滑轮重力及摩擦忽略不计，当用力分别匀速提起物体甲和物体乙时，F甲为________N，F乙为________N．

(2020·山东青岛)研究定滑轮的特点：(1)在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是______和______。(2)如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是______。(3)旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮______的特点。如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，且动滑轮重小于物重，使用甲图滑轮最大的优点是________；所用的拉力F甲________F乙(选填“>”、“<”或“=”)。如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个重物，其中乙为_______滑轮，使用时相当于_______杠杆，使用甲滑轮的优点是_______；若不计滑轮重力及摩擦，且拉力F1=F2，则GA________GB(选填“小于”“等于”或“大于”)。定滑轮在使用时相当于一个杠杆。如图所示，某人用绳子沿着倾斜的方向通过定滑轮拉住钩码，已知人手的拉力为F，钩码重力为G。(1)请在图中标出这只“杠杆”的支点O，画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂(保留作图痕迹)；(2)若不计摩擦、滑轮重和绳重，请用杠杆平衡条件推证：F=G。如图甲，G1=30N，台秤示数18N，不计一切摩擦和滑轮的重，物体G2重为___________N；图乙，木棒和绳子组成了__________，由图可以得出的结论是___________。如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体重为20牛。图中的滑轮可以看成________杠杆，当物体在力F作用下以0.5米/秒的速度匀速上升时，力F为________牛。若该物体在力F作用下以1米/秒的速度匀速上升，与以0.5米/秒的速度匀速上升时相比，物体受到的合力将_