八年級(jí)物理滑輪及其應(yīng)用上?？萍及嬷R(shí)精講1

1、初二物理滑輪及其應(yīng)用 1、滑輪 滑輪在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。滑輪是個(gè)周邊有槽，能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。 2 定滑輪 使用滑輪時(shí)，滑輪的軸固定不動(dòng)的叫做定滑輪。例如：升國旗時(shí)，在旗桿的頂端就有一個(gè)定滑輪，如下圖所示。 此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)借助定滑輪的作用我們可以對繩子施加向下的作用力，而國旗就可以升上去。但是如果不借助定滑輪，我們要對國旗施加向上的作用，那么此時(shí)人就應(yīng)該首先爬上旗桿的頂部然后再拉繩子（可笑吧！）所以從例子中我們可以發(fā)現(xiàn)，借助定滑輪我們可將本來應(yīng)向上施加的作用力改為向下施加的作用力。所以定滑輪的特點(diǎn)：定滑輪可以改變用力方向。 而用定滑輪拉動(dòng)國旗上升時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)定滑輪繞著固定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)

2、，所以此時(shí)的定滑輪就是杠桿。那么定滑輪屬于哪一類杠桿呢？ 如下圖所示，我們先用彈簧測力計(jì)測出兩個(gè)鉤碼的重力，然后再通過定滑輪拉住這兩個(gè)鉤碼，觀察兩次彈簧測力計(jì)的示數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)它們的示數(shù)是相等的。這也就是說使用定滑輪并不省力，而且物體上升的高（速）度等于拉力下降的高（速）度。這就有點(diǎn)像我們前面所講過的等臂杠桿。因?yàn)槎ɑ喌膶?shí)質(zhì)就是等臂杠桿，或者說是等臂杠桿的變形。如果我們把重物的重力看作是阻力的話，那拉力就是動(dòng)力，當(dāng)然滑輪的軸就是支點(diǎn)了。那阻力臂就等于輪子的半徑，而動(dòng)力臂也是輪子的半徑。所以無論動(dòng)力的方向如何，它都是一個(gè)等臂杠桿，所以說各個(gè)方向的拉力是一樣大的。如果拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的話，由

3、于輪與軸之間存在著摩擦力，所以實(shí)際的拉力要比物重要稍大一些。但比起定滑輪的優(yōu)點(diǎn)（改變動(dòng)力的方向），這一缺點(diǎn)也是可以讓人接受的。 此時(shí)l1=l2所以為等臂杠桿例1、學(xué)校升國旗的旗桿頂上有一個(gè)滑輪，升旗時(shí)往下拉動(dòng)繩子，國旗就會(huì)上升。對這個(gè)滑輪的說法，正確的是（     ） A. 這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可省力 B. 這是一個(gè)定滑輪，可省力 C. 這是一個(gè)動(dòng)滑輪，可改變力的方向 D. 這是一個(gè)定滑輪，可改變力的方向 點(diǎn)撥：旗桿上放置了定滑輪，而定滑輪的特點(diǎn)是不可以省力，但是可以改變用力方向答案：D例2、某同學(xué)研究定滑輪的使用特點(diǎn)，他每次都勻速提起鉤碼，研究過程如圖所示

4、，請仔細(xì)觀察圖中的操作和測量結(jié)果，然后歸納得出初步結(jié)論。 比較（a）、（b）兩圖可知：                ； 比較（b）、（c）、（d）三圖可知：                   ： 點(diǎn)撥：注意定滑輪只可以改變用力方向而不省力，所以本題中彈簧測力計(jì)的示數(shù)

5、不會(huì)變化。并且力的大小與用力的方向也沒有關(guān)系。答案：（1）定滑輪不省力 （2）拉力和力的方向無關(guān)。 3. 動(dòng)滑輪 首先觀察一下甲乙兩圖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在甲圖中定滑輪不會(huì)隨著物體的上升而上升；但是在乙圖中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)此滑輪會(huì)隨著物體的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。所以乙圖中的滑輪叫做動(dòng)滑輪。從甲圖中可以看出，利用定滑輪可以改變用力的方向，但是不省力。而乙圖中不使用動(dòng)滑輪，只用手的話，我們要向上用力，而使用了動(dòng)滑輪之后，我們?nèi)匀灰蛏嫌昧?，也就是說使用動(dòng)滑輪并沒有改變動(dòng)力的方向，但是為什么還要使用它呢？ 如下圖，我們在動(dòng)滑輪的下端勾住一個(gè)重力為10N的重物，用彈簧測力計(jì)勾住繩子，拉動(dòng)彈簧測力計(jì)使物體勻速上升，觀察到彈簧測

6、力計(jì)的示數(shù)為5N，所以從中我們可以發(fā)現(xiàn)動(dòng)滑輪省力，并且省了一半力。如果物體上升10cm，而繩子運(yùn)動(dòng)的距離為20cm. 這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力是物重的一半，動(dòng)力移動(dòng)的距離是物體上升高度的二倍。由此可以確定動(dòng)滑輪為省力杠桿。 動(dòng)滑輪的支點(diǎn)在固定繩與輪的接觸處，重物對輪的力是阻力，繩子自由端的拉力為動(dòng)力，這樣動(dòng)力臂就是輪子的直徑，而阻力臂就是輪子的半徑，顯然動(dòng)力臂是阻力臂的二倍，當(dāng)然動(dòng)力就是阻力的二分之一。即 ，如果考慮動(dòng)滑輪的重力那么此時(shí)拉力 所以我們可以發(fā)現(xiàn)定滑輪不省力可以改變用力方向。動(dòng)滑輪可以省力但是不能改變用力方向。那么有沒有一種機(jī)械既可以改變用力方向又可以省力呢？例3、一輛汽車不小心陷入了泥

7、潭中，司機(jī)按如圖所示的甲乙兩種方式可將汽車從泥潭中拉出，其中省力的是圖。點(diǎn)撥：從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)兩種情況下分別使用了滑輪，但是我們會(huì)發(fā)現(xiàn)甲圖中用作定滑輪，而乙圖用作動(dòng)滑輪。所以乙省力。 4. 滑輪組 滑輪組：將定滑輪和動(dòng)滑輪組合而成的裝置由上圖我們可以發(fā)現(xiàn)同樣的裝置用力的方向可以發(fā)生變化。并且發(fā)現(xiàn)此時(shí)左圖中拉力F=G/2，物體上升的高度為h時(shí)，繩子運(yùn)動(dòng)的距離為S=2h. 而右圖中拉力F=G/3 ，并且繩子運(yùn)動(dòng)的距離為S=3h 這實(shí)際上說明了拉力F，繩子運(yùn)動(dòng)的距離與繩子股數(shù)的關(guān)系。股數(shù)：承載物體重力的繩子的數(shù)量。股數(shù)的判定方法： 在定滑輪和動(dòng)滑輪之間畫上一條線段，將定滑輪和動(dòng)滑輪區(qū)分開，此時(shí)與動(dòng)

8、滑輪接觸的線段的條數(shù)則為繩子的股數(shù)。此時(shí)甲的股數(shù)為n=3 ，乙的股數(shù)為n=5則此時(shí)拉力F=，S=nh如果考慮動(dòng)滑輪的重力，則F= 例4. 如圖所示，若拉力F900牛頓，物體A重1500牛頓，不計(jì)滑輪重和繩與滑輪間摩擦。當(dāng)繩子自由端移動(dòng)3米，則沿水平方向勻速拉動(dòng)物體A前進(jìn)時(shí)，物體A與地面間摩擦力是_牛頓，物體A移動(dòng)了_米。 點(diǎn)撥：這是一類常見的滑輪組問題。不計(jì)滑輪重和繩與滑輪間摩擦，但是物體A與地面間是有摩擦力的。分析可知：有3段繩子分擔(dān)了對A向左的拉力，即，因?yàn)槲矬wA沿水平方向勻速前進(jìn)，根據(jù)二力的平衡條件可知：水平方向上物體A受的拉力與摩擦力大小相等，題中物體A的重力是干擾條件，所以fF拉。由

9、此可知：f3F3×900牛2700牛頓，繩子自由端移動(dòng)距離S與物體A移動(dòng)距離S'間有如下關(guān)系：S3S' 所以 解答：本題答案應(yīng)為：2700，1 說明：A物體處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它水平方向所受的拉力和摩擦力互為平衡力。 動(dòng)滑輪通過繩子拉物體A，物體A也通過繩子拉動(dòng)滑輪，這一對力為作用力與反作用力。 在討論兩個(gè)以上物體的連接時(shí)，要注意區(qū)分平衡力與作用力、反作用力，前者的受力物體一定是同一物體，作用力與反作用力的受力物體是彼此發(fā)生相互作用的兩個(gè)物體。至于動(dòng)滑輪，可以省力，但費(fèi)距離，拉力是重物的幾分之一，拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的幾倍。例5、根據(jù)圖中的省力要求，畫出

10、滑輪組的繞法。(不計(jì)摩擦和滑輪重)點(diǎn)撥：分別注意兩圖中繩子的股數(shù)，確定繩子的起始端應(yīng)該在動(dòng)滑輪還是定滑輪上，然后繞線就可以了。【模擬試題】（答題時(shí)間：70分鐘）一、填空題（每空3分，共42分）1、定滑輪實(shí)質(zhì)是_杠桿，使用定滑輪可以改變_，但它不能_。2、動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是_的杠桿，使用動(dòng)滑輪可以_力，但_改變力的方向。3、如圖所示的甲、乙兩個(gè)裝置中各使用了一個(gè)滑輪。其中甲圖中的滑輪是_滑輪，乙圖中的滑輪是_滑輪。4、用一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組提升重物時(shí)，人對繩子的拉力是70 N，則可勻速提起_N或_N的重物。5、如圖所示，有四個(gè)滑輪組，若分別用來把60 N的重物提起。在動(dòng)滑輪、繩重和摩擦不

11、計(jì)的情況下，則F1=_N，F(xiàn)2=_N，F(xiàn)3=_N，F(xiàn)4=_N。二、選擇題（每題5分，共35分）6、如圖所示的滑輪勻速提升重物，那么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、三個(gè)方向的拉力都一樣大7、如圖所示的裝置中，甲物重5 N，乙物重3 N。甲、乙均保持靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)彈簧測力計(jì)自重。則甲受到的合力和彈簧測力計(jì)的示數(shù)分別是A、0 N，3 N B、0 N，5 NC、2 N，5 N D、2 N，3 N8、如圖所示，動(dòng)滑輪重2 N，彈簧秤的示數(shù)為10N，則拉力F和物體的重各為A、20N，18NB、10N，18NC、18N，10ND、20N，20N9、在不計(jì)機(jī)械自重和摩擦的

12、情況下，用10N的拉力不能提起重20N物體的簡單機(jī)械是A、一個(gè)動(dòng)滑輪B、一個(gè)定滑輪 C、杠桿 D、一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組10、如圖所示，用三種不同的方式分別拉同一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所用拉力分別為F1、F2和F3，則它們的大小關(guān)系正確的是A、F3F1F2B、F1F2F3C、F2F1F3D、F3F2F111、使用滑輪組可以達(dá)到的目的是A、省力而且一定能改變力的方向B、省力但不可能改變力的方向C、省力而且能省距離D、能省力而且也可以改變力的方向12、一位同學(xué)雙手的最大拉力為500牛，現(xiàn)在他用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成滑輪組，最多能提起的物重為 A、500牛B、1000牛 C

13、、1500牛 D、250牛三、作圖題：（每題7分，共14分）13、如圖有一動(dòng)滑輪提升重物，要求在圖中標(biāo)明支點(diǎn)O，畫出F1 、F2的力臂L1、L2。14. 如圖所示，每個(gè)滑輪（不分大?。┲貫?N，要提升的重物重為120N，用來串繞滑輪組的繩子能承受的最大拉力是30N。畫出能安全提升重物的滑輪組的繞法。四、計(jì)算題（9分） 15、電氣化鐵路的高壓輸電線，無論在嚴(yán)冬還是盛夏都要繃直，才能使高壓線與列車的電極接觸良好，這就必須對高壓線施加恒定的拉力。為此，工程師設(shè)計(jì)了如圖甲所示的恒拉力系統(tǒng)，其簡化原理圖如圖乙所示。實(shí)際測量得到每個(gè)水泥塊的體積為1. 5×10-2m3，共懸掛20個(gè)水泥塊。已知水泥塊的密度為2.6×103