第13講滑輪(原卷版+解析)

第13講滑輪[知識(shí)目錄]模塊一：定滑輪 1模塊二：動(dòng)滑輪 4模塊三：滑輪組 7【鞏固訓(xùn)練】 9[知識(shí)掌握]模塊一：定滑輪1.定義：中間的軸固定不動(dòng)的滑輪。2.實(shí)質(zhì)：等臂杠桿。3.特點(diǎn)：（1）（使用提升重物G時(shí)，若不計(jì)繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝G）；（2）（使用定滑輪提升重物時(shí)，若重物被提升h，則繩子自由端移動(dòng)的距離s＝h）；（3）（不管沿哪個(gè)方向拉繩子，在不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，拉力F＝G）。（2021秋?溫嶺市期中）如圖所示，健身員向下擺動(dòng)腳踝使細(xì)繩拉著物體緩慢提升時(shí)，圖中的滑輪是（）A．定滑輪，可省力 B．動(dòng)滑輪，可省力 C．定滑輪，可改變力的方向 D．動(dòng)滑輪，可改變力的方向（2022秋?上城區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，古代士兵常用定滑輪把護(hù)城河上的吊橋拉起。使用定滑輪可以（選填“省力”、“省距離”或“改變動(dòng)力方向”）；吊橋可以看作杠桿，繩子對它的拉力是動(dòng)力，吊橋的重力是阻力。在拉起吊橋的過程中，阻力臂大?。ㄟx填：“變大”、“變小”或“不變”）。3．（2023?海曙區(qū)校級(jí)一模）現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個(gè)滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個(gè)力替代“收”（圖2），使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度。不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個(gè)滑輪能省力 B．甲拉力大小等于乙拉力大小 C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功 D．甲拉力使繩自由端移動(dòng)的速度小于乙拉力使繩自由端移動(dòng)的速度（2021秋?柯橋區(qū)期末）如圖所示，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計(jì)摩擦，關(guān)于三個(gè)力的大小關(guān)系，下列選項(xiàng)中正確的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3（2022?義烏市一模）如圖為航母上簡化的蒸氣彈射裝置。氣缸內(nèi)蒸氣體積膨脹能推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，使艦載機(jī)獲得巨大的牽引力，能帶動(dòng)艦載機(jī)在兩秒內(nèi)達(dá)到起飛速度。（1）牽引索與蒸氣活塞之間的兩個(gè)滑輪為滑輪；（2）活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)活塞與氣缸之間的摩擦是。（選填“靜摩擦、“滑動(dòng)摩擦”或“滾動(dòng)摩擦”）模塊二：動(dòng)滑輪1.定義：和重物一起移動(dòng)的滑輪（可上下移動(dòng)，也可左右移動(dòng)）。2.實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。3.特點(diǎn)：（1）（使用提升重物G時(shí)，若不計(jì)繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝1/2G）；（2）（使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，若重物被提升的高度為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離s＝2h）；（3）。【（2022秋?衢江區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，物體A重為200N，C、D滑輪重均為30N。物體B重為120N，它恰好能拉著A向右勻速運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)用水平向左的拉力F作用于物體A上，使物體B在5s內(nèi)勻速上升了0.8m，則：（不計(jì)繩重和摩擦）（1）圖中D為（填“定”或“動(dòng)”）滑輪，C在此次提升重物過程中的作用是。（2）拉力F的大小為N，拉力F的功率為W。（2022秋?婺城區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，分別用力F1、F2和F3，使用下列三個(gè)裝置勻速提起同樣的重物，不計(jì)滑輪的重力和摩擦且不計(jì)繩重，則F1、F2和F3的大小關(guān)系是（）A．F1＜F2＝F3 B．F2＜F1＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F2＜F3（2021秋?舟山期末）物體A在大小為2N的水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若不計(jì)滑輪、彈簧測力計(jì)和繩的自重及滑輪與繩之間的摩擦，則下列說法中正確的是（）A．此滑輪是定滑輪 B．拉力F做功的功率為0.4瓦 C．使用此滑輪可以改變力的方向 D．物體A受到地面的摩擦力是4N（2022春?柯城區(qū)校級(jí)月考）在探究動(dòng)滑輪使用特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，各小組按照如圖中所示的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)器材都相同，每次都勻速提起鉤碼，實(shí)驗(yàn)中不計(jì)繩重和摩擦。（1）由所學(xué)知識(shí)我們知道：使用動(dòng)滑輪可以省一半的力，根據(jù)A、B兩圖求出他們所用動(dòng)滑輪的重力為N。（2）比較B、C、D三圖可知，使用動(dòng)滑輪勻速提起同一重物時(shí)的拉力大小可能會(huì)不同，其拉力大小不同的原因是。（3）根據(jù)如果家里安裝日光燈，你認(rèn)為更合理的是。模塊三：滑輪組1.滑輪組的構(gòu)成：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常常將動(dòng)滑輪和定滑輪組合而成滑輪組。2.滑輪組的特點(diǎn)：使用滑輪組，可以，有的可以改變力的方向，但費(fèi)距離。3.使用時(shí)，動(dòng)滑輪和物體的總重由n股繩子承擔(dān)，那么拉起物體所用的力就是總重的。4.滑輪組的簡單組裝方法：（1）當(dāng)承重繩子的股數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起始端應(yīng)固定在動(dòng)滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪。（2）當(dāng)承重繩子的股數(shù)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起始端應(yīng)固定在定滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪。（2023春?定海區(qū)校級(jí)月考）如圖所示，物體A重為200N，C、D滑輪重均為30N。物體B重為120N，它恰好能拉著A向右勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)滑輪與繩子間摩擦。（1）圖中D為（填“定”或“動(dòng)”）滑輪。（2）現(xiàn)用水平向左的拉力F作用于物體A上，使物體B勻速上升，則拉力F的大小為N。（2022?杭州模擬）為便于研究，某健身器材中訓(xùn)練拉力部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計(jì)摩擦，下列有關(guān)分析正確的是（）A．兩個(gè)滑輪在裝置中起的作用相同 B．拉力F的大小是配重G大小的二分之一 C．拉力移動(dòng)的距離是配重上升距離的兩倍 D．將配重提升相同的高度，用該裝置與直接提升配重所做的功相等（2022秋?西湖區(qū)校級(jí)期中）工人站在地上利用滑輪組把貨物提起來，請你把圖中繩子的繞線方法補(bǔ)充完整。（2022秋?西湖區(qū)校級(jí)期中）已知每個(gè)滑輪重為100牛，物體重為1200牛、繩子能承受的最大拉力是300N，請?jiān)谌鐖D中畫出滑輪組的繞線方法。（2021秋?慈溪市校級(jí)月考）如圖所示，用40N的力F沿水平方向拉滑輪，可使重20N的物體A以0.3m/s的速度在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)。物體B重10N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)恒為10N。不計(jì)滑輪、繩子的重力，滑輪的轉(zhuǎn)軸光滑。下列說法正確的是（）A．物體A受到水平面的摩擦力是20N B．滑輪移動(dòng)的速度是0.6m/s C．水平拉力F的功率是6W D．在2s內(nèi)繩子對物體A做的功為48J【鞏固訓(xùn)練】一．選擇題（共3小題）1．（2022秋?上城區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，不計(jì)滑輪重及摩擦，分別用力F1、F2勻速提升同一重物，若力F1、F2在相等時(shí)間內(nèi)對物體所做的功相等，則力F1、F2及其功率P1、P2的大小關(guān)系為（）A．F1＞F2P1＜P2 B．F1＞F2P1＞P2 C．F1＞F2P1＝P2 D．F1＜F2P1＜P22．（2022秋?濱江區(qū)校級(jí)期中）如圖是滑輪組來提升礦石的裝置示意圖，礦石重G為5×104牛，滑輪組機(jī)械效率為80%，拉力F的功率P為2千瓦，要把礦石勻速提升1米。則下列哪組量均可求出（）A．W有用、F、G動(dòng) B．W有用、G動(dòng)、礦石上升的速度v C．W有用、G動(dòng)、繩子與滑輪間的摩擦力 D．W總、提升1米所用的時(shí)間t、礦石上升的速度v3．（2021秋?鄞州區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3N，若不計(jì)滑輪重、彈簧測力計(jì)重、繩重和滑輪摩擦，則下列說法中正確的有（）A．B受到的摩擦力為3N，方向水平向左 B．滑輪移動(dòng)的速度為0.2m/s C．繩子拉物體A的功率為2W D．在運(yùn)動(dòng)過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)仍為3N二．填空題（共2小題）4．（2022秋?濱江區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，物體A置于水平桌面上，裝置保持靜止，物體A重100N，物體B重10N。不計(jì)繩重、滑輪自重及摩擦，物體A受到的摩擦力方向（選填“水平向左”或“水平向右”），大小為N。5．（2021秋?鄞州區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，滑輪規(guī)格相同、重均為60N。工人用150N的水平拉力勻速向右拉動(dòng)繩端，在20s內(nèi)礦井里的物體提升8m。不計(jì)繩重及輪軸間摩擦，物體重為N，物體增加的勢能為J，工人拉動(dòng)繩子做功的功率為W。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）6．（2022秋?慈溪市校級(jí)期中）（1）在“探究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中：小科同學(xué)先把杠桿的中點(diǎn)支在支架上，杠桿靜止在如圖所示的位置，此時(shí)杠桿處于（填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)。（2）小凡同學(xué)在“探究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，裝置圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N測力計(jì)的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.15①在探究定滑輪時(shí)，照圖乙操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計(jì)倒過來，即測力計(jì)吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計(jì)的示數(shù)會(huì)（“變大”、“變小”或“不變”）。②在探究動(dòng)滑輪時(shí)，照圖丙操作，記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計(jì)的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是。四．計(jì)算題（共2小題）7．（2022秋?西湖區(qū)校級(jí)期中）小明同學(xué)采用最省力的方法用如圖所示滑輪組提升貨物。把重為120N的貨物從井中勻速提升5m，所用拉力50N。求：（1）在圖中畫出滑輪組的繞線方法；（2）用滑輪組提升貨物時(shí)做的有用功；（3）滑輪組的機(jī)械效率。8．（2021秋?溫嶺市期中）小強(qiáng)用如圖所示裝置在10s內(nèi)將重為500N的貨物勻速提升2m，此過程中拉力F的功率為150W，不計(jì)繩子的重和滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦。求：（1）小強(qiáng)拉繩子的速度；（2）拉力F的大??；（3）動(dòng)滑輪的重力。五．解答題（共1小題）9．（2020秋?拱墅區(qū)期中）利用如圖所示的滑輪組，用F＝800N的力拉繩子自由端，貨物A重3000N，A以0.6m/s的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)10s，整個(gè)過程中，滑輪組的機(jī)械效率為75%，求：（1）貨物A在10s內(nèi)移動(dòng)的距離。（2）該過程中拉力F的功率。（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小。第13講滑輪【銜接導(dǎo)入】手拉葫蘆它適用于小型設(shè)備和貨物的短距離吊運(yùn)，起重量一般不超過10T，最大的可達(dá)20T，起重高度一般不超過6m。手拉葫蘆的外殼材質(zhì)是優(yōu)質(zhì)合金鋼，堅(jiān)固耐磨，安全性能高。手拉葫蘆向上提升重物時(shí)，順時(shí)針拽動(dòng)手動(dòng)鏈條、手鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，下降時(shí)逆時(shí)針拽動(dòng)手拉鏈條，制動(dòng)座跟剎車片分離，棘輪在棘爪的作用下靜止，五齒長軸帶動(dòng)起重鏈輪反方向運(yùn)行，從而平穩(wěn)下降重物。手拉葫蘆一般采用棘輪摩擦片式單向制動(dòng)器，在載荷下能自行制動(dòng)，棘爪在彈簧的作用下與棘輪嚙合，使制動(dòng)器安全工作。它具有安全可靠、維護(hù)簡便、機(jī)械效率高、手鏈拉力小、自重較輕便于攜帶、外形美觀尺寸較小、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)，適用于工廠、礦山、建筑工地、碼頭、船塢、倉庫等用作安裝機(jī)器、起吊貨物，尤其對于露天和無電源作業(yè)，更顯示出其優(yōu)越性。手拉葫蘆主要機(jī)件選用合金鋼材料制造，鏈條采用800Mpa高強(qiáng)度起重鏈條，材質(zhì)一般為20M2，中頻淬火熱處理、低磨損、防腐蝕的鏈條；高強(qiáng)度吊鉤，材質(zhì)一般為合金鋼，煅打式的吊鉤設(shè)計(jì)確保了緩慢起升以防過載；符合歐洲CE安全標(biāo)準(zhǔn)。【知識(shí)新授】一、滑輪（1）探究定滑輪的工作特點(diǎn)①定義：軸不動(dòng)的滑輪叫做定滑輪。②實(shí)質(zhì)：定滑輪的支點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，因此定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿。③特點(diǎn)：使用定滑輪不能省力，但可以改變動(dòng)力的方向。問：定滑輪能省功嗎？定滑輪中的力的關(guān)系：(不計(jì)輪軸間摩擦）F=G定滑輪中的路程關(guān)系：繩子自由端移動(dòng)距離SF(或速度vF)=重物移動(dòng)的距離SG(或速度vG)即SF（vF）=SG（vG）（2）探究動(dòng)滑輪的工作特點(diǎn)①定義：隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪。②實(shí)質(zhì)：動(dòng)滑輪的支點(diǎn)是那段上端固定的繩子與動(dòng)滑輪相切的點(diǎn)，動(dòng)力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑，因此動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂2倍的杠桿。③特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能省省力，但不能改變動(dòng)力的方向，且多費(fèi)一倍距離。動(dòng)滑輪中力的關(guān)系：（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力）則：F=eq\f(1,2)G(只忽略輪軸間的摩擦則拉力)F=eq\f(1,2)(G物+G動(dòng))動(dòng)滑輪中的路程關(guān)系：繩子自由端移動(dòng)距離SF(或vF)=2倍的重物移動(dòng)的距離SG(或vG)二、滑輪組①定義：由幾個(gè)動(dòng)滑輪和幾個(gè)定滑輪組成的裝置，叫做滑輪組。②特點(diǎn)：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的_1/n__。即F＝1/nG，此時(shí)s＝nS物。（n為承擔(dān)物體的繩子的段數(shù)）理想的滑輪組（不計(jì)輪軸間的摩擦和動(dòng)滑輪的重力）拉力F=G/n。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F=(G物+G動(dòng))/n繩子自由端移動(dòng)距離SF(或vF)=n倍的重物移動(dòng)的距離SG(或vG)即SF（vF）=nSG（vG）【例題分析】例1．如圖所示，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，該滑輪的作用是（）A．動(dòng)滑輪，省力 B．定滑輪，省力 C．動(dòng)滑輪，改變力的方向 D．定滑輪，改變力的方向【解答】解：因?yàn)榛喌妮嗇S固定在旗桿上，所以該滑輪是個(gè)定滑輪，使用定滑輪的優(yōu)點(diǎn)是可以改變拉力的方向。故選：D。例2．用如圖所示的滑輪勻速提升重物，那么（）A．a(chǎn)方向的拉力最小 B．b方向的拉力最小 C．c方向的拉力最小 D．三個(gè)方向的拉力都一樣大【解答】解：因?yàn)槎ɑ喯喈?dāng)于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同一重物G，沿三個(gè)不同方向，用的拉力大小相等，都等于物體的重力。故A、B、C錯(cuò)誤。故選：D。例3．如圖所示，某同學(xué)用重為10N的動(dòng)滑輪勻速提升重為100N的物體。則該同學(xué)實(shí)際操作過程中所用拉力F的值可能是（）A．45N B．50N C．55N D．60N【解答】解：重物和動(dòng)滑輪的總重由2段繩子承擔(dān)，不計(jì)摩擦和繩重時(shí)，則有2F＝G物+G輪，F(xiàn)=12（G物+G動(dòng)）故選：D。例4．如圖所示，小顏用滑輪組提升重物，試畫出此滑輪組最省力時(shí)的繞線情況?！窘獯稹拷猓阂够喗M最省力，需要承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多，并且人站在地面上，繩子自由端向下，所以要從動(dòng)滑輪上面的掛鉤繞起。如下圖所示：。例5．在圖中畫出滑輪組最省力的繞線方式?！窘獯稹拷猓阂够喗M最省力，需要承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多，所以要從動(dòng)滑輪繞起。故答案為：例6．小凡同學(xué)在“探究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，裝置圖如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N測力計(jì)的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.15（1）在探究定滑輪時(shí)，照圖乙操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計(jì)倒過來，即測力計(jì)吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計(jì)的示數(shù)會(huì)變小（選填“變大”、“變小”或“不變”），其理由是測力計(jì)的重力。（2）在探究動(dòng)滑輪時(shí)，照圖丙操作，記錄數(shù)據(jù)如上表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計(jì)的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是動(dòng)滑輪本身有重力?！窘獯稹拷猓海?）測力計(jì)倒過來使用時(shí)，彈簧測力計(jì)受力情況是：受到向上繩子的拉力，受到向下的重力和手的向下拉力。這時(shí)測力計(jì)測量的是手向下的拉力，大小等于繩子自由端的拉力與測力計(jì)的重力之差。所以在勻速拉動(dòng)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知實(shí)驗(yàn)會(huì)造成測量值會(huì)小于鉤碼的重力。（2）人在提升重物時(shí)把動(dòng)滑輪也提起了，所以動(dòng)滑輪本身的重力是存在差異的最主要原因；由于轉(zhuǎn)軸之間有摩擦，繩也有一定重量，導(dǎo)致拉力增大。故答案為：（1）變?。粶y力計(jì)的重力；（2）動(dòng)滑輪本身有重力。例7．肥胖可能會(huì)引發(fā)許多慢行疾病，某人用如圖所示的健身拉力器進(jìn)行減肥鍛煉，配重由若干金屬塊（每塊質(zhì)量為10kg）組成，鍛煉時(shí)可以根據(jù)自己的實(shí)際選擇配重的金屬塊數(shù)量。（桿重、繩重、摩擦均不計(jì)，g取10N/Kg）（1）拉力器上的滑輪均屬于定（選填“定”或“動(dòng)”）滑輪。（2）若該人的質(zhì)量為85kg，他一次最多能拉起8塊金屬塊。（3）當(dāng)他選擇6塊金屬塊時(shí)，把拉桿向下拉動(dòng)0.5米，若累積拉動(dòng)100次，拉力共做了多少功？假設(shè)脂肪氧化釋放的能量10%用于拉力做功，則相當(dāng)于消耗多少克脂肪？（已知1克脂肪在體內(nèi)完全氧化約釋放37.5千焦的能量）【解答】解：（1）由圖示可知，滑輪均靜止不動(dòng)，所有的滑輪都是定滑輪。（2）人的質(zhì)量為85kg，人的體重：G＝mg＝85kg×10N/kg＝850N，每個(gè)金屬塊的重力為：G金屬塊＝10kg×10N/kg＝100N，GG（3）由平衡條件可知，拉力：F＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，人的拉力做功：W＝Fs＝600N×0.5m×100＝3×104J，消耗脂肪的質(zhì)量：m脂肪=3×1故答案為：（1）定；（2）8；（3）拉力共做功3×104J，相當(dāng)于消耗8克脂肪。例8．同學(xué)們共同研究滑輪的特點(diǎn)：（1）他們研究定滑輪特點(diǎn)時(shí)，做的實(shí)驗(yàn)如甲圖所示，據(jù)此可證明：使用定滑輪能改變動(dòng)力方向，但不能省力。（2）他們研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)時(shí)，用動(dòng)滑輪勻速豎直提升重物，如乙圖所示。據(jù)此可知，使用動(dòng)滑輪能省力，但不能改變力的方向。（3）他們組裝了滑輪組，發(fā)現(xiàn)使用滑輪組提升重物時(shí)能省力，于是他們想：利用滑輪組提升重物能否省功呢？為此，他們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)如丙圖所示。請根據(jù)丙圖信息。寫出分析數(shù)據(jù)的具體過程，并回答他們的問題。使用滑輪組不能省功。【解答】解：（1）從甲圖中可看出，三種拉力情況，每次拉力的方向都不相同。在實(shí)驗(yàn)過程中不斷改變拉力的方向，觀察測力計(jì)的示數(shù)都為1N，等于物重，可得出結(jié)論：定滑輪可以改變力的方向，但不省力。（2）在圖乙中，拉力F＝0.6N＜G＝1N，故使用動(dòng)滑輪時(shí)省力。（3）提升物體所做的有用功W有用＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J，使用滑輪組時(shí)所用拉力F＝0.8N，彈簧測力計(jì)移動(dòng)距離S＝30cm＝0.3m，所做的總功W總＝FS＝0.8N×0.3m＝0.24J。經(jīng)比較W有用＜W總，所以使用滑輪組不能省功。故答案為：（1）能改變動(dòng)力方向，但不能省力；（2）能省力，但不能改變力的方向；（3）使用滑輪組不能省功?！眷柟烫岣摺恳唬x擇題（共10小題）1．如圖所示，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計(jì)摩擦，關(guān)于三個(gè)力的大小關(guān)系，下列選項(xiàng)中正確的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3【解答】解：因?yàn)槎ɑ喯喈?dāng)于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同一重物G，不計(jì)摩擦，沿三個(gè)不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物體的重力。故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。2．如圖所示為我國第一部物理學(xué)著作《遠(yuǎn)西奇器圖說》所記載的一機(jī)械裝置，書中對小球A、B的質(zhì)量大小關(guān)系作出了正確的推測。若小球A的質(zhì)量為10克，不考慮摩擦和繩重，則兩小球勻速移動(dòng)時(shí)，小球B的質(zhì)量可能為（）A．14克 B．12克 C．10克 D．8克【解答】解：不考慮摩擦和繩重，定滑輪即不省力又不省距離，則繩子對A的拉力等于B的重力，當(dāng)B下降時(shí)，B下降的高度hB等于A沿斜面上升的距離LA大于A豎直上升的高度hA，根據(jù)功的原理可知，重力對B做的功等于繩子的拉力對A做的功，也等于克服A的重力做的功，即mAghA＝mBghB，因?yàn)閔A＜hB，所以mA＞mB，因此B的質(zhì)量肯定小于10g。故選：D。3．如圖所示，在拉力F的作用下，物體G勻速上升0.2m．已知G＝18N，F(xiàn)＝10N．這一過程中，不能得到的結(jié)論是（）A．繩子自由端上升0.4米 B．拉力F做功2焦 C．若不計(jì)摩擦，則動(dòng)滑輪重為2牛 D．重力G做功3.6焦【解答】解：由圖示可知，滑輪承重繩子的有效股數(shù)n＝2，A、繩子自由端上升的高度s＝nh＝2×0.2m＝0.4m，故A正確；B、拉力的功W＝Fs＝10N×0.4m＝4J，故B錯(cuò)誤；C、如果不考慮摩擦力，則F=G+G滑輪n，則G滑輪＝nF﹣G＝2×10N﹣18N＝D、有用功W有＝Gh＝18N×0.2m＝3.6J，故D正確；故選：B。4．小李的質(zhì)量為50千克；小胖的質(zhì)量為70千克。他們兩人通過如圖所示的裝置來比賽，雙方都竭盡全力，看誰能把對方拉起來。比賽結(jié)果應(yīng)是（）A．小李把小胖拉起 B．小胖把小李拉起 C．兩個(gè)都拉不起 D．兩個(gè)都拉起【解答】解：由G＝mg，小胖質(zhì)量大，重力也大。他們對繩子的拉力最大能達(dá)到自身的重力的大小，圖中的滑輪是一個(gè)定滑輪，所以繩子上的作用力最大只能等于重力較小的小李的重力，則繩子上的作用力小于小胖的重力，即小胖把小李拉起。故選：B。5．如圖，繩及滑輪重不計(jì)，繩與滑輪的摩擦不計(jì)。若已知用F＝30N的拉力可使物體沿水平地面勻速運(yùn)動(dòng)，那么，下列所求物理量正確的是（）A．可求物體重為60N B．可求物體重為90N C．可求物體受的摩擦力為60N D．可求物體受的摩擦力為90N【解答】解：由題知，沒有提供物體的質(zhì)量或物體受到的支持力的條件，無法求物體的重，故AB錯(cuò)；由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝2，∵繩及滑輪重不計(jì)，繩與滑輪的摩擦不計(jì)，∴F=12∴滑輪組對物體的拉力：F′＝2F＝2×30N＝60N，∵物體做勻速運(yùn)動(dòng)，∴物體受到摩擦力：f＝F′＝60N，故C正確、D錯(cuò)。故選：C。6．現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個(gè)滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個(gè)力替代“收”（圖2），使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度。不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個(gè)滑輪能省力 B．甲拉力大小等于乙拉力大小 C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功 D．甲拉力使繩自由端移動(dòng)的速度小于乙拉力使繩自由端移動(dòng)的速度【解答】解：A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯(cuò)誤；B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯(cuò)誤；D、由題意可知，重物在相同時(shí)間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動(dòng)的距離等于重物上升的距離，繩子移動(dòng)的時(shí)間和重物上升的時(shí)間相同，根據(jù)v=st可知，甲、乙拉力移動(dòng)的速度都等于重物上升的速度，故故選：B。7．在探究使用滑輪組時(shí)拉力與物重的關(guān)系活動(dòng)中，瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作一標(biāo)記A，如圖甲所示。然后用大小為F的拉力勻速豎直向上提升總重為G的鉤碼，當(dāng)鉤碼上升的高度為H時(shí)，瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作另一標(biāo)記B，并測得AB兩點(diǎn)間的距離為2H，如圖乙所示。則以下物理量正確的是（）A．拉力F=12G B．拉力F=C．繩自由端移動(dòng)距離為2H D．繩自由端移動(dòng)距離為3H【解答】解：CD、由圖可知，物體的重由三段繩子承擔(dān)，鉤碼升高H，則繩子自由端移動(dòng)的距離為：s＝3H，故C錯(cuò)誤，D正確；AB、若不計(jì)摩擦和繩重，則繩端的拉力F=13（G+G輪），故故選：D。8．如圖所示，利用相同的滑輪組裝成甲、乙兩種裝置，將重均為10N的A、B兩物體都勻速向上提升1m，已知滑輪重1N，不計(jì)繩重和摩擦，則下列說法中正確的是（）A．使用甲滑輪省力 B．手的拉力F乙為5N C．使用乙滑輪省力 D．手移動(dòng)的距離甲比乙多【解答】解：A、甲為定滑輪，因此使用甲滑輪不能省力，故A錯(cuò)誤；BC、乙滑輪隨物體一起運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)滑輪，能省力。不計(jì)繩重和摩擦，拉力等于物重與動(dòng)滑輪重之和的一半，因此，F(xiàn)乙=10N+1N2=5.5N，故BD、在甲圖中，手移動(dòng)的距離s甲＝hA＝1m，在乙圖中，手移動(dòng)的距離s乙＝2hB＝2×1m＝2m，可見，手移動(dòng)的距離甲比乙少，故D錯(cuò)誤。故選：C。9．高速鐵路的輸電線、無論冬、夏都需要繃直，以保障列車電極與輸電線的良好接觸。圖乙為輸電線的牽引裝置工作原理圖。鋼繩通過滑輪組懸掛30個(gè)相同的墜砣，每個(gè)墜砣配重為150N，若某段時(shí)間內(nèi)墜砣串下降了20cm，不計(jì)滑輪和鋼繩自重及摩擦，下列說法正確的是（）A．滑輪A為動(dòng)滑輪，滑輪B為定滑輪 B．鋼繩上的拉力為150N C．輸電線P端受到的拉力大小為9×103N D．輸電線P端向左移動(dòng)了40cm【解答】解：A、圖中A為定滑輪，滑輪B為動(dòng)滑輪，故A錯(cuò)誤；B、30個(gè)墜砣的總重力：G＝30×150N＝4500N，鋼繩上的拉力F＝G＝4500N，故B錯(cuò)誤；C、由圖知，使用的滑輪組承擔(dān)A端拉力的繩子股數(shù)n＝2，圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，不計(jì)滑輪和鋼繩自重及摩擦，可得G=12F則輸電線P端受到的拉力大小：FP＝2G＝2×4500N＝9×103N；故C正確；D、圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，且n＝2，則墜砣串下降高度h＝2sP，則輸電線P端向左移動(dòng)的距離：sP=12h=12×20cm故選：C。10．如圖所示，滑輪第一次受到F1的作用，第二次受到豎直向上F2的作用，物體的重力為G．在不計(jì)摩擦的情況下，將物體勻速向上提起時(shí)（）A．F1＜F2 B．F2=12C．F1的力臂為OA D．在F2方向上移動(dòng)的距離為物體上升距離的2倍【解答】解：A、由圖可知，在提升動(dòng)滑輪的過程中，由力臂的定義可知，F(xiàn)1的力臂要小于F2的力臂，根據(jù)杠桿平衡條件可知，在阻力和阻力臂不變的情況下，動(dòng)力臂越小，動(dòng)力越大，即F1＞F2；故A錯(cuò)誤；B、在不計(jì)摩擦的情況下，用F2提升物體時(shí)，動(dòng)力臂是阻力的2倍，則F2=12（G+G動(dòng)），故C、由圖可知，連接OA的直線與F1的力的作用線不垂直，根據(jù)力臂定義可知，OA不是F1的力臂，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知，繩子自由端移動(dòng)的距離是物體上升高度的2倍，故D正確。故選：D。二．填空題（共2小題）11．如圖所示，F(xiàn)1＝6N，F(xiàn)2＝3N。物體A靜止于光滑水平面上，物體B在物體A表面向左勻速運(yùn)動(dòng)了0.2米（不計(jì)彈簧測力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦）。（1）滑輪1和滑輪2中，屬于動(dòng)滑輪的是滑輪2。（2）彈簧測力計(jì)讀數(shù)為9牛。（3）若F2增大，則物體A相對地面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何？靜止。（填“向左運(yùn)動(dòng)”、“向右運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）【解答】解：（1）滑輪1固定在彈簧測力計(jì)的掛鉤上，滑輪2在力F1的作用下隨物體一起移動(dòng)，所以滑輪2是動(dòng)滑輪；（2）不計(jì)彈簧測力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦，此時(shí)有三段繩子拉著彈簧測力計(jì)，則彈簧測力計(jì)的示數(shù)F＝3F2＝3×3N＝9N；（3）地面光滑，故物體A只受力F1和物體B對它的摩擦力，物體之間的滑動(dòng)摩擦力和拉力都不變，所以物體A依然處于靜止?fàn)顟B(tài)。故答案為：（1）滑輪2；（2）9；（3）靜止。12．如圖所示，繩子通過光滑環(huán)（定滑輪）懸掛一個(gè)重50牛的物體，一個(gè)小孩拉著繩端從環(huán)正下方出發(fā)，沿水平地面向右走過3米，已知開始時(shí)，繩端與圓環(huán)的距離為4米。在這一過程中，小孩的拉力不變（填“變大”“變小”“不變”），拉力所做的功為50焦?！窘獯稹拷猓海?）使用定滑輪不能省力，因此在拉動(dòng)的過程中拉力保持F＝G＝50N不變；（2）物體上升的距離：h=42+32m小孩的拉力所做的功：W＝Gh＝50N×1m＝50J。故答案為：不變；50。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）13．在研究動(dòng)滑輪使用特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，各小組