八年级物理下册知识点12.2滑轮 18页

知识点12.2滑轮 一、滑轮的知识结构导图 二、知识点巩固 ‎12.2 滑轮 ‎1、滑轮是变形的杠杆。‎ ‎2、定滑轮：‎ ‎①定义：中间的轴固定不动的滑轮。‎ ‎②实质：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）F=G物。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）‎ ‎3、动滑轮：‎ ‎①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）‎ ‎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：‎ 只忽略轮轴间的摩擦则，拉力 。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）‎ ‎4、滑轮组 ‎①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。‎ ‎②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。‎ ‎③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力。绳子自由端移动距离SF（或vF）＝n倍的重物移动的距离SG（或vG）。‎ ‎④组装滑轮组方法：首先根据公式求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。‎ 三、知识点精炼 一．选择题（共8小题）‎ ‎1．（2020•深圳模拟）下列四幅图中所描述的物理情景，分析正确的是（　　）‎ A．斜面既是一种省力机械，也是一种省功的机械 ‎ B．用吸管喝饮料时，嘴的“吸力”把饮料吸到口中 ‎ C．人用力水平推箱子，箱子没有动，是因为推力小于箱子受到的摩擦力 ‎ D．撑杆跳高时，弯曲的撑杆将运动员撑起的过程中，撑杆的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能 ‎【考点】：力与运动的关系；斜面与轮轴；大气压的综合应用；动能和势能的转化与守恒．‎ ‎【答案】：D ‎【解析】：A、斜面是一种省力机械，但不能省功，故A错误；‎ B、吸管吸饮料时，是先把吸管内的空气吸走，使管内气压减小，这样在外界大气压的作用下，饮料就被压进吸管里，故B错误；‎ C、箱子在推力作用下处于静止状态，水平方向上受到推力和摩擦力的作用，这两个力是平衡力，大小相等，故C错误；‎ D、弯曲的撑杆将运动员撑起的过程中，撑杆形变恢复，弹性势能逐渐减小，运动员速度增大，高度增加，所以弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，故D正确。‎ 故选：D。‎ ‎2．（2020春•金水区校级月考）用如图所示的四个装置提起同一物体静置不动，其中OA＝2AB，忽略装置自身的重力和摩擦，所需拉力F最小的是（　　）‎ A． B． ‎ C． D．‎ ‎【考点】：杠杆的平衡条件；动滑轮拉力的计算．‎ ‎【答案】：A ‎【解析】：由题知，忽略装置自身的重力和摩擦。‎ A、该图使用的是动滑轮，则拉力F1‎=‎‎1‎‎2‎G；‎ B、该图是动滑轮，但拉力作用在轴上，费一倍的力，则拉力F2＝2G；‎ C、因为OA＝2AB，所以拉力的力臂：OB＝OA+AB＝OA‎+‎1‎‎2‎×‎OA‎=‎‎3‎‎2‎OA，‎ 由杠杆的平衡条件可得F3×OB＝G×OA，所以F3‎=OAOB×‎G‎=‎‎2‎‎3‎G；‎ D、因为OA＝2AB，所以阻力的力臂：OB＝OA+AB＝OA‎+‎1‎‎2‎×‎OA‎=‎‎3‎‎2‎OA，‎ 由杠杆的平衡条件可得F4×OA＝G×OB，所以F4‎=OBOA×‎G‎=‎‎3‎‎2‎G；‎ 由此可知，这四个机械中A所需拉力最小。‎ 故选：A。‎ ‎3．（2020春•闵行区月考）如图所示使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物，不计滑轮的重力和摩擦，则F1、F2、F3的大小关系为（　　）‎ A．F1＜F2＝F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F3＜F2‎ ‎【考点】：定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：D ‎【解析】：不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下；‎ 左边的滑轮是动滑轮，能够省一半的力，故F1‎=‎‎1‎‎2‎G；‎ 中间的滑轮是动滑轮，F2作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F2＝2G；‎ 右边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F3＝G；‎ 所以，F1＜F3＜F2。‎ 故选：D。‎ ‎4．（2020•江西模拟）用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：C ‎【解析】：不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G，‎ A、此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F‎=‎‎1‎‎2‎G；‎ B、此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F＝G；‎ C、此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3股，则F‎=‎‎1‎‎3‎G；‎ D、此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2股，则F‎=‎‎1‎‎2‎G。‎ 由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。‎ 故选：C。‎ ‎5．（2020•衡阳县一模）如图所示，用20N的拉力向上拉动绳子，使重为50N的物体5s内匀速升高5m（不计绳重和摩擦）。则下列说法不正确的是（　　）‎ A．绳子自由端拉的距离为15m ‎ B．动滑轮重为10N ‎ C．物体上升的速度为1m/s ‎ D．绳子自由端拉动的速度为6m/s ‎【考点】：速度的计算；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组及其工作特点．‎ ‎【答案】：D ‎【解析】：A、由图知，n＝3，绳子自由端拉的距离：s＝3h＝3×5m＝15m，故A正确；‎ B、不计绳重和摩擦，拉力F‎=‎‎1‎‎3‎（G+G动），‎ 则动滑轮的重力：G动＝3F﹣G＝3×20N﹣50N＝10N，故B正确；‎ CD、物体上升的速度：v物‎=ht=‎5m‎5s=‎1m/s，‎ 绳子自由端拉动的速度：v＝3v物＝3×1m/s＝3m/s，故C正确、D错误。‎ 故选：D。‎ ‎6．（2020•福田区校级模拟）下列各图中利用了动滑轮的是（　　）‎ A． B． ‎ C． D．‎ ‎【考点】：动滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：C ‎【解析】：A、B、D中滑轮是固定不动的，是定滑轮；C中的滑轮与物体一起运动，是动滑轮。‎ 故选：C。‎ ‎7．（2020•邓州市一模）如图所示，沙桶通过定滑轮与水平桌面上的滑块相连，当沙桶和沙的总重为5N时，滑块水平向左做匀速直线运动，若不考虑空气阻力、绳重及滑轮和轴之间的摩擦。下列分析正确的是（　　）‎ A．实验中，使用滑轮是为省力 ‎ B．当沙桶落地后，受到惯性作用滑块继续向右运动 ‎ C．滑块对桌面的压力和桌面对滑块的支持力是一对平衡力 ‎ D．若通过滑块拉动沙桶匀速上升，则施加在滑块上水平向右的拉力为10N ‎【考点】：惯性；平衡力的辨别；定滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：D ‎【解析】：A、使用定滑轮可以改变力的方向，不能省力，故A错误；‎ B、水桶通过定滑轮与水平桌面上的滑块相连，滑块水平向右做匀速直线运动，当沙桶落地后，由于滑块具有惯性，仍要保持原来的运动状态，所以滑块继续向右运动；惯性是一种性质，不是作用，故B错误；‎ C、滑块对桌面的压力和桌面对滑块的支持力不是作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故C错误；‎ D、滑块通过定滑轮拉着沙桶向左进行匀速直线运动，滑块水平方向上受到水平向左5N的拉力和水平向右的滑动摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以滑动摩擦力是f＝5N。‎ 对滑块施加一个水平向右的拉力F，使滑块拉动沙桶匀速上升，滑块向右进行匀速直线运动，滑块水平方向上受到水平向右的拉力F、水平向左的滑动摩擦力、水平向左的拉力F′＝G，水平向右的拉力F与水平向左的拉力F′、滑动摩擦力是平衡力，所以F＝F′+f＝5N+5N＝10N．故D正确。‎ 故选：D。‎ ‎8．（2020•湛江模拟）如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（　　）‎ A． B． ‎ C． D．‎ ‎【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；杠杆的平衡条件；斜面与轮轴；动滑轮拉力的计算．‎ ‎【答案】：D ‎【解析】：不计机械自重和摩擦，由Fs＝Gh，‎ A、选项中动力，由F1×4m＝G×2m，得到F1‎=‎‎1‎‎2‎G；‎ B、由题图可知为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，即n＝3，F2‎=‎‎1‎‎3‎G；‎ C、题图是一个倒着用的动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，所以F3＝2G；‎ D、由题图可知，动力臂为1m+3m＝4m，阻力臂为1m，动力臂和阻力臂之比为4：1，所以动力和阻力之比为1：4，所以F4‎=‎‎1‎‎4‎G；‎ 故选：D。‎ 二．填空题（共4小题）‎ ‎9．（2020春•石城县期中）如图所示，放在水平地面上的物体A重1200N，当绳子自由端移动6m时，物体A移动　　m．若不计滑轮重和滑轮与绳之间的摩擦，拉力F＝60N时，物体A恰好沿水平方向匀速前进，物体A与地面间摩擦力大小是　　N。‎ ‎【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组及其工作特点．‎ ‎【答案】：2;180‎ ‎【解析】：由图可知，滑轮组上绳子的有效股数n＝3，‎ 由s绳＝ns物可得，物体A移动的距离：‎ s物‎=‎‎1‎ns绳‎=‎1‎‎3‎×‎6m＝2m；‎ 不计滑轮重和滑轮间的摩擦，则绳端的拉力F‎=‎‎1‎‎3‎f，‎ 所以物体A与地面间的摩擦力：‎ f＝3F＝3×60N＝180N；‎ 故答案为：2；180。‎ ‎10．（2020春•阳新县校级月考）旺财同学是学校的升旗手，他将一面国旗在国歌声中匀速升到旗杆顶端，国旗能升到旗杆顶端是因为旗杆顶端装有　　滑轮。国旗匀速上升过程中，　　能逐渐增大。‎ ‎【考点】：定滑轮及其工作特点；动能和势能的大小变化．‎ ‎【答案】：定；重力势 ‎【解析】：国旗杆上的滑轮为定滑轮，其本质是一个等臂杠杆，所以利用它来升国旗，可以改变施加力的方向；‎ 国旗匀速上升过程中，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大。‎ 故答案为：定；重力势。‎ ‎11．（2020•南岗区模拟）一位同学用如图所示的两种方法在相同时间内把相同的重物提高相同的高度，甲、乙两图的动滑轮重相同，不计绳重及机械摩擦，图甲中人的拉力　　图乙中人的拉力。甲收绳的速度　　乙收绳的速度。（选填“大于”、“等于”或“小于”）‎ ‎【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组及其工作特点．‎ ‎【答案】：大于；小于 ‎【解析】：由图知，甲图中承担物重的绳子有2段，不计绳重及机械摩擦，则施加的拉力为F1‎=‎‎1‎‎2‎（G+G动）；‎ 乙图中承担物重的绳子有3段，不计绳重及机械摩擦，则施加的拉力为F2‎=‎‎1‎‎3‎（G+G动）；‎ 已知提升的物重相同、动滑轮重也相同，所以，F1＞F2；‎ 设物体上升的高度为h，甲图中绳子自由端移动的距离为s1＝2h，乙图中绳子自由端移动的距离为s2＝3h，‎ 在相同时间内将物体提升相同的高度，由v‎=‎st可知，甲收绳的速度小于乙收绳的速度。‎ 故答案为：大于；小于。‎ ‎12．（2020春•洪洞县校级月考）如图所示，在天安门广场前，旗杆顶端安装的是一个　　滑轮，这种滑轮的作用是　　。‎ ‎【考点】：定滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：定；改变拉力的方向 ‎【解析】：当升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升，该滑轮不随物体一起运动，是一个定滑轮，它的作用是改变拉力的方向。‎ 故答案为：定；改变拉力的方向。‎ 三．作图题（共2小题）‎ ‎13．（2020春•内蒙古月考）如图所示，想在绳子自由端施加尽可能小的作用力将重物提起，请画出绳子绕法。‎ ‎【考点】：滑轮组的设计与组装．‎ ‎【答案】：如图 ‎【解析】：要在绳子自由端施加尽可能小的作用力将重物提起，即最省力的绕法，需要承担物重的绳子股数最多；由图知，可以绕成两个定滑轮、两个动滑轮的滑轮组，可以从动滑轮的上挂钩开始绕起，向上绕过下面的定滑轮，再向下绕过上面的动滑轮，向上绕过上面的定滑轮，再向下绕过下面的动滑轮，如图所示：‎ ‎14．（2019秋•秦淮区期末）工人站在地面上用如图的滑轮组提升重物，画出滑轮组的绕绳方式。‎ ‎【考点】：滑轮组的设计与组装．‎ ‎【答案】：如图 ‎【解析】：因为滑轮组要求工人站在地面上提升重物，因此，在绕绳时，最终的绳子自由端方向应该向下，由外向内画出绕绳方式，如图所示，由两段绳子承担物重。‎ 四．实验探究题（共2小题）‎ ‎15．（2020春•杨浦区校级月考）小红在学习完“动滑轮省一半力的知识点”后，她觉得结论与真实情况肯定有偏差。所以她再一次进行如图所示实验，实验时她选择不同滑轮缓慢竖直提起6牛的物体，记录的数据如下表。（不考虑滑轮与绳子之间的摩擦力）‎ 实验序号 滑轮重力（牛）‎ 弹簧测力计示数（牛）‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎3.5‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎4.0‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎4.5‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎（1）比较实验序号1、2、3，可得初步结论：用动滑轮缓慢竖直提起同一重物时，　。‎ ‎（2）实验序号4中的弹簧测力计示数是　　牛。‎ ‎（3）根据表中信息推理，当　　时，弹簧测力计的示数等于物体重力的一半。‎ ‎（4）若小红同学还想继续研究缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择　　滑轮与　　重力的物体来进行实验对比（选填“相同”或“不同”）。‎ ‎【考点】：动滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：（1）滑轮越重，F越大；（2）5；（3）当不计滑轮重；（4）相同；相同。‎ ‎【解析】：（1）比较实验序号1、2、3可发现：随滑轮重的增加，拉力也增大，可得出的初步结论是：使用动滑轮缓慢提起同一重物时，滑轮越重，拉力越大。‎ ‎（2）由表中的数据可知，F‎=‎‎1‎‎2‎（G物+G动）‎=‎1‎‎2‎×‎（6N+4N）＝5N；故当滑轮重为4N时，弹簧秤的拉力为5N。‎ ‎（3）由F‎=‎‎1‎‎2‎（G动+G物）可知，由于动滑轮有重力，所以拉力大于物体重力的一半；故当不计滑轮重时，弹簧测力计的示数等于物体重力的一半。‎ ‎（4）若研究拉力方向对拉力的影响，只需要改变拉力的方向，其它因素不变，则需要选择相同滑轮与相同的重力的物体来进行实验对比。‎ 故答案为：（1）滑轮越重，F越大；（2）5；（3）当不计滑轮重；（4）相同；相同。‎ ‎16．（2019春•微山县校级月考）做物理实验要遵循实事求是的原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如图所示的实验，并记录了如下数据：‎ 实验次数 物重G/N 使用定滑轮时测力计的示数F1/N 使用动滑轮时测力计的示数F2/N ‎1‎ ‎1.00‎ ‎0.60‎ ‎0.65‎ ‎2‎ ‎1.50‎ ‎1.10‎ ‎0.90‎ ‎3‎ ‎2.00‎ ‎1.60‎ ‎1.15‎ 通过分析数据，她觉得与书中的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：‎ ‎（1）该实验中，使用定滑轮时“省了力”的原因是：　　。使用动滑轮没有“省一半力”的原因是：　　。‎ ‎（2）请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见：‎ ‎①乙实验中，　； ②丙实验中，　　。‎ ‎【考点】：定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点．‎ ‎【答案】：（1）没有考虑到弹簧测力计外壳受到的重力；没有考虑动滑轮受到的重力；‎ ‎（2）①将弹簧测力计倒过来使用（或水平拉动弹簧测力计；或实验前先测出弹簧测力计自身的重力）；②先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系（或采用轻质滑轮或增加钩码重）‎ ‎【解析】：（1）乙实验，研究定滑轮的特点；‎ ‎①分析：乙图中用手拉测力计挂钩，因弹簧测力计外壳受重力的作用，所以也对物体施加了向上的拉力作用，这造成了使用定滑轮时“省了力”。‎ ‎②改进意见：弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端，可以将弹簧测力计倒过来使用，或水平拉动弹簧测力计，可以消除测力计自身重力的影响；还可以实验前先测出弹簧测力计自身的重力。‎ ‎（2）丙实验，研究动滑轮的特点；‎ ‎①分析：“使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮和摩擦的理想情况下才成立的，在实际实验中，动滑轮的物重和摩擦是客观存在的；由表中数据可知，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大，其主要原因是没有考虑滑轮的自重。‎ ‎②改进意见：可以先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系或采用轻质滑轮。‎ 故答案为：‎ ‎（1）没有考虑到弹簧测力计外壳受到的重力；没有考虑动滑轮受到的重力；‎ ‎（2）①将弹簧测力计倒过来使用（或水平拉动弹簧测力计；或实验前先测出弹簧测力计自身的重力）；②先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系（或采用轻质滑轮或增加钩码重）。‎ 五．计算题（共2小题）‎ ‎17．（2020•寿光市模拟）如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求：‎ ‎（1）动滑轮重；‎ ‎（2）绳自由端的移动速度为多大？‎ ‎（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？‎ ‎【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组及其工作特点．‎ ‎【答案】：（1）120N；（2）0.3m/s；（3）250N ‎【解析】：（1）由F‎=‎‎1‎‎3‎（G+G动）可知，G动＝3F﹣G＝3×200N﹣480N＝120N；‎ ‎（2）物体移动的速度：v‎=ht=‎2m‎20s=‎0.1m/s；自由端移动的速度：v′＝3v＝3×0.1m/s＝0.3m/s；‎ ‎（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力：F′‎=‎‎1‎‎3‎（G′+G动）‎=‎‎1‎‎3‎（480N+150N+120N）＝250N。‎ 答：（1）动滑轮重为120N；‎ ‎（2）绳自由端的移动速度为0.3m/s；‎ ‎（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少为250N。‎ ‎18．（2019春•涡阳县校级月考）用如图所示的滑轮组提升重物绳重和摩擦不计，当物重G＝1600N、拉力F为450N时，可使物体匀速上升，求：‎ ‎（1）动滑轮的重力；‎ ‎（2）当被提起的物体重为G′＝2600N时，拉力F′为多大可以使物体匀速上升。‎ ‎【考点】：滑轮组绳子拉力的计算 ‎【答案】：（1）动滑轮重为200N；（2）当被提起的物体重为G′＝2600N时，拉力F′为700N可以使物体匀速上升 ‎【解析】：（1）由图知，n＝4，拉力端移动距离s＝4h，‎ 绳重和摩擦不计，拉力F‎=‎‎1‎n（G+G动），则动滑轮重力：‎ G动＝4F﹣G＝4×450N﹣1600N＝200N；‎ ‎（2）当被提起的物体重为G′＝2600N时，此时的拉力：‎ F′‎=‎‎1‎‎4‎（G′+G动）‎=‎‎1‎‎4‎（2600N+200N）＝700N。‎ 答：（1）动滑轮重为200N；‎ ‎（2）当被提起的物体重为G′＝2600N时，拉力F′为700N可以使物体匀速上升。‎