2020九年级物理上册滑轮 7页

滑轮 ‎【学习目标】 　　1、理解定滑轮、动滑轮特点、实质及其作用；‎ ‎2、理解滑轮组的作用及滑轮组的装配图； 　　‎ ‎【要点梳理】 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，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮；在工作过程中，轴的位置随物体移动的滑轮叫做动滑轮。‎ 要点诠释：‎ ‎1、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，定滑轮实质是等臂杠杆。 　　定滑轮的特点是它的转轴（支点）不随货物上下移动。‎ ‎2、动滑轮，如下图乙所示，特点是它的转动轴会随物体上下移动，它实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，它的转动轴是阻力作用点。 　　 　　3、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 把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。‎ 要点诠释：‎ 7‎ ‎1、特点：既可省力，又可以改变用力方向。但费距离。 　　2、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。‎ ‎ ‎ 如果考虑动滑轮的重力，则有。‎ 其中：n表示承担物体的绳子的段数 　　　s表示绳子自由端移动的距离 　　　h表示物体移动的距离 　　　v自表示绳子自由端移动的速度 　　　v物表示物体移动的速度 　　在使用滑轮组时，绳子固定在动滑轮上要更省力。 　　在使用滑轮组时，绳子固定在:定滑轮上，n为偶数；动滑轮上，n为奇数。 ‎ 要点三、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），那么就需要n/2个动滑轮和n/2个定滑轮穿绳组装时，绳的固定端要固定在定滑轮下的挂钩上（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 7‎ 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” ，如下图所示。‎ ‎ ‎ ‎【典型例题】‎ 类型一、定滑轮和动滑轮 ‎1、如图所示，B装置是______滑轮（选填“定”或“动”）。若物体A所受重力为100牛，当分别用不同方向的力匀速提起物体A时，拉力F1______F2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。‎ ‎【思路点拨】（1）使用时滑轮的轴固定不动的是定滑轮，滑轮和物体一起移动的滑轮是动滑轮。定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力，（2）使用定滑轮时不省力，不考虑动滑轮重和摩擦，F=G物。‎ ‎【答案】定；等于 【解析】（1）提升物体A时，滑轮的轴固定不动，是定滑轮；（2）因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一物体A，沿不同方向用的拉力大小相等，所以F1=F2，故答案为：定；等于。‎ ‎【总结升华】本题主要考查定滑轮工作特点，是一道基础题。‎ 举一反三：‎ ‎【变式】如图所示，物体A和B所受重力都为200N，滑轮重力和摩擦不计，当用力分别匀速提升物体A和B时，FA为_____N，FB为______N。 　　 ‎ ‎【答案】100 200‎ 7‎ ‎2、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 ‎【答案】D 【解析】由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，因为物体A匀速运动，所以F1、F2、F3都与物体A受到地面的摩擦力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误；故D正确。故选D。‎ ‎【总结升华】本题考查了定滑轮及工作特点，属于基本内容，比较简单。知道定滑轮和动滑轮的定义及其特点是关键。‎ 举一反三：‎ ‎【变式】如图所示，若在不计摩擦的情况下把物体匀速向上提起，则拉力F1与F2相比较（　　）‎ ‎ ‎ A．F1较小 B．F2较小 C．F1与F2一样大 D．无法确定 ‎【答案】A 【解析】如图所示：F1的力臂L大于F2的力臂L′，由于提起的重物一定，根据杠杆平衡的条件，阻力和阻力臂的乘积一定，动力臂越长，动力越小。故F1较小。‎ ‎ ‎ ‎3、如图所示，摩擦不计，滑轮重2N，物重10N．在拉力F的作用下，物体以‎0.4m/s的速度匀速上升，则（　　）‎ ‎ ‎ A．F=5N，F向上的速度是‎0.2m/s 7‎ B．F=7N，F向上的速度是‎0.2m/s ‎ C．F=6N，F向上的速度是‎0.8m/s ‎ D．F=22N，F向上的速度是‎0.2m/s ‎【思路点拨】要解答本题需掌握：动滑轮的工作特点，以及动滑轮的特殊使用方法。‎ ‎【答案】D 【解析】本题是动滑轮的特殊使用方式，考虑滑轮的重力，即力F等于物重的2倍再加上滑轮的重力，‎ F=2×G物+G滑轮=2×10N+2N=22N；‎ 力F移动的距离是物体移动距离的二分之一，故力F移动的速度是物体上升的速度的二分之一，即F上升的速度是‎0.4m/s÷2=‎0.2m/s ‎【总结升华】本题主要考查学生对动滑轮的特殊使用方法的了解和掌握。‎ 类型二、滑轮组 ‎4、在水平地面上放置一个重360N的物体A，用如图的滑轮组匀速拉动物体，拉力F为40N，不计绳与滑轮的重和摩擦，则物体与地面的摩擦力是　 　N，若A在2s内匀速移动‎1m，则绳子自由端通过的距离是　 　m。‎ ‎【答案】120；3 【解析】根据图示可知，n=3；（1）因为不计绳与滑轮的重和摩擦，并且物体做匀速直线运动，因此根据二力平衡条件可得：F=f；则物体与地面的摩擦力：f=‎3F=3×40N=120N。（2）绳子自由端通过的距离：s=3×‎1m=‎3m。‎ ‎【总结升华】本题考查了滑轮组中拉力的计算以及二力平衡条件的应用，在滑轮组中，拉物体的力由几根绳子承担，则绳子自己端的力为拉物体的力的几分之一。‎ 举一反三：‎ ‎【变式】利用如图所示装置匀速提起重150N的物体，若不计滑轮重及摩擦力时，拉力F是多大？ 【答案与解析】F=G/n=150N/3=50N ，拉力是50Ｎ。‎ ‎5、已知每个动滑轮重100N，物重G＝1200N，绳子能承受的最大拉力为300N，在图中画出了滑轮组的绕线方法。根据你的判断，只能使用_____绕线方式。（不计摩擦） 　　　　　　　　 ‎ 7‎ ‎【答案与解析】由上图可以看出，绳子承担的物重包括两部分，即物重1200N和两个动滑轮重2×100N＝200N，由于绳子能承受的最大拉力为300N，那么至少需要n＝(G＋G动)/F＝(1200N＋200N）/300N≈5根绳子。由此可以确定只能用乙种绕线方式。 【总结升华】同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。 举一反三：‎ ‎【变式】为了用滑轮组把陷入泥中的汽车拉出来，试在图中画出滑轮组最省力的绕线方法。‎ ‎ 　　　　　　　　　　　 【答案】n=3，如图： 　　　　　　　　　　‎ 类型三、综合应用 ‎6、如图所示，物体C重100N，在不计摩擦和绳重的情况下，要匀速提起重物时，需加力F为28N，若滑轮的规格都相同，则每个滑轮的重为多少牛？‎ ‎ ‎ ‎【思路点拨】（1）在不计摩擦和绳重的情况下，使用动滑轮时，因为动滑轮有两段绳子在拉重物，所以用的拉力就是动滑轮和重物重力的二分之一； （2）按图示滑轮组，我们可以由上向下逐个分析滑轮，按照动滑轮和定滑轮的特点，找出拉力F和动滑轮与重物的种类之间的关系，然后求解。‎ ‎【答案与解析】‎ ‎ ‎ 7‎ ‎【总结升华】课本中对滑轮只讲了动滑轮和定滑轮两种，但在实际出现的题目中，不时有如本题这种情况的滑轮，如果单从动滑轮或定滑轮的角度来解题，很多同学都会觉得困惑，这就要求学生可以通过对每一个滑轮单独进行受力分析，利用我物体平衡时合力为零的特点列出各力之间的关系，然后解答。‎ 举一反三：‎ ‎【变式】如图所示，用滑轮组匀速提升重物，若绳子自由端的拉力为F，不计滑轮重、绳重和轴摩擦，求物体的重力是多少？‎ ‎ ‎ ‎【答案】‎8F ‎6F ‎7F ‎‎8F ‎7、家用的手摇晾衣架如图所示，它实际是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组．假设衣服和晾衣架的总重为100N，则静止时绳子自由端的拉力为（不计动滑轮重及摩擦）（　　）‎ ‎ ‎ A．100N B．50N C．25N D．20N ‎【答案】C ‎【解析】由图可知，承担物重的绳子股数n=4，‎ ‎∵不计动滑轮重及摩擦，‎ ‎∴拉力 ‎【总结升华】本题的关键有二：一是承担物重的绳子股数n的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），二是不计摩擦和动滑轮重时，。‎ 7‎