課時10.2 滑輪及其應(yīng)用（解析版）

課時10.2滑輪及其應(yīng)用（解析版）【學(xué)習(xí)目標】1.知道定滑輪和動滑輪的構(gòu)造及其原理2.知道定滑輪和動滑輪的作用3.能運用動滑輪和定滑輪知識解決簡單的實際問題【知識導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識】知識點一：定滑輪定義使用滑輪時，其軸固定不動的滑輪叫做定滑輪應(yīng)用特點不省力也不費距離，但可以改變力的方向?qū)嵸|(zhì)等臂杠桿探究定滑輪的特點：問題定滑輪可以改變作用力的方向，能省力嗎？步驟如圖所示，先用彈簧測力沿豎直方向測出勻速拉動物體的拉力計，并測量物體上升的高度和繩子自由端移動的距離，改變用力的方向，繼續(xù)測量結(jié)論不計摩擦?xí)r，使用定滑輪不省力也不費力，不省距離也不費距離知識點二：動滑輪定義使用滑輪時，滑輪的軸隨物體一起運動的滑輪叫做動滑輪應(yīng)用特點使用動滑輪可以省一半力，但不能改變力的方向，且要花費雙倍的距離實質(zhì)省力杠桿：動力臂為阻力臂兩倍的杠桿支點在動滑輪的邊緣上探究動滑輪的特點：問題使用動滑輪起什么作用呢步驟如圖所示，用彈簧測力計勻速提起重物，觀察彈簧測力計的示數(shù)，并測量物體上升的高度及繩子自由端移動的距離結(jié)論不計摩擦和滑輪的重時，使用動滑輪能省一半的力，但費距離不能改變力的方向甲圖：；乙圖：使用動滑輪時，如果跨過滑輪的兩段繩子不平行，則它們間的夾角越大，彈簧測力計的示數(shù)越大知識點三：滑輪組定義定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組應(yīng)用特點既可以省力又可以改變力的方向，但要多移動距離重難點1.使用滑輪組時，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幾分之一，即（不計滑輪自重、繩重和摩擦）（若計滑輪自重，不計繩重和摩擦，則）繩子自由端移動的距離是物體升高高度的倍，即為繩子的股數(shù)（若繩子的自由端沒有與重物直接相接，則為跨在動滑輪上繩子的股數(shù)）【拓展點】滑輪組繩子的繞線步驟：（中考的熱點）1.確定繞過動滑輪的繩子的段數(shù)。繩子能承受的最大拉力為、要承擔(dān)的物重和動滑輪的重力，計算出承擔(dān)物重所需繩子的根數(shù)：。2.如果算出的繩子的根數(shù)不是整數(shù)，一律進一位。例時，我們應(yīng)選擇繩子的根數(shù)是4。3.確定繩子固定端的位置和繩子的繞法。（1）當(dāng)為偶數(shù)時，繩子的固定端應(yīng)拴在定滑輪上；（2）當(dāng)為奇數(shù)時，繩子的固定端應(yīng)拴在動滑輪上。如圖所示，甲、乙兩個滑輪組，它們吊著的物體都是900N，作用在繩端的力分別為，若不計滑輪本身的重力及摩擦力。當(dāng)滑輪組處于平衡狀態(tài)時，下列說法正確的是（）A.B.C.D.解析：由圖可知，滑輪組甲中，滑輪組乙中，

∵不考慮滑輪本身受到的重力和摩擦力，

【作業(yè)幫】1．如圖是學(xué)校旗桿頂上的一個滑輪，升旗時往下拉動繩子，國旗就會上升。下列對于滑輪的說法，正確的是（）這是一個定滑輪，可省力 B．這是一個動滑輪，可省力C．這是一個定滑輪，可改變力的方向 D．這是一個動滑輪，可改變力的方向【答案】C【詳解】旗桿頂上滑輪的軸固定在旗桿上，所以該滑輪是一個定滑輪，定滑輪不能省力，其優(yōu)點是可以改變力的方向。故選C。2．如圖所示，小明先后用F1、F2、F3的力勻速拉起重物，若摩擦不計，則（）A．F1大于F2 B．F1大于F3 C．F1等于F2 D．F2小于F3【答案】C【詳解】使用定滑輪時，若摩擦不計，繩子自由端的拉力等于物重。即F1=F2=F3=G定滑輪只起到了改變拉力方向的作用，而對力的大小并未造成影響。故選C。3．如圖所示，分別用勻速提升同一重物，若不計滑輪自身的重力及摩擦，則

A． B．C． D．【答案】D【詳解】不計滑輪本身的重力及摩擦的情況下；a、b圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費力；故F1=F2=G；c圖用的是動滑輪，能夠省一半的力，故；d圖用的是動滑輪，拉力與豎直方向有夾角，由于夾角越大，拉力越大，所以；所以F1=F2＞F4＞F3故D符合題意．4．如圖所示，三個滑輪拉同一物體在同一水平面做勻速直線運動，所用拉力分別為F1、F2、F3，那么這三個力的關(guān)系是（）A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3【答案】D【詳解】三幅圖物體重力與接觸面粗糙程度相同，則與地面摩擦力相同，第一幅圖為定滑輪，只改變力的方向，則拉力為F1=f第二三幅圖為動滑輪，根據(jù)繩子段數(shù)關(guān)系可知，拉力分別為綜合可得故選D。5．物體重，滑輪重使物體勻速上升1m，不計摩擦，則（）A．，滑輪向上移動B．，滑輪向上移動2mC．，滑輪向上移動D．，滑輪向上移動2m【答案】A【詳解】這是動滑輪的一種特殊使用方法，它的特點是費1倍的力卻省一半的距離．所以，施加的力F＝2G+G′＝2×200N+20N＝420N拉力作用點移動的距離s＝h＝×1m＝0.5m故選A。6．如圖所示，通過滑輪組勻速拉動水平地面上的物體（不計滑輪重及摩擦），若物體重為100N，物體運動時與地面的摩擦力為40N，則拉力F的大小為（

）A．20N B．50NC．60N D．70N【答案】A【詳解】不計滑輪重及繩與輪之間的摩擦，人的水平拉力故BCD不符合題意，A符合題意。故選A。7．小明的爸爸駕駛汽車時，不小心陷進了泥潭中，小明設(shè)計了如圖甲、乙兩種方法安裝滑輪，均可將汽車從泥潭中拉出，兩種方法中，更合理的是________的安裝方法，因為這種安裝方法具有_________的優(yōu)點?！敬鸢浮?/p>

乙

省力【詳解】[1][2]由圖得，甲圖是定滑輪，拉力等于車受到的摩擦力大?。灰覉D是動滑輪，拉力等于車受到的摩擦力大小的一半，因此乙圖的拉法更省力、更合理。8．如圖1所示，沿水平方向勻速拉動物體A前進時，若繩子自由端拉力F＝90N，物體A重1500N，不計滑輪重、繩重及滑輪與軸之間的摩擦，物體A與地面間摩擦力是______N，當(dāng)繩子自由端移動3m，則物體A移動______m。如圖2所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，工人將繩子勻速向上拉6m，手拉繩子的力為______N?！敬鸢浮?/p>

270

1

80【詳解】[1]由圖1可知，滑輪組上作用在動滑輪上繩子的條數(shù)n＝3,則物體A與地面間的摩擦力[2]物體A移動的距離[3]由圖2可知，滑輪組上作用在動滑輪上繩子的條數(shù)n＝3則手拉繩子的力9．有一個礦井，深30m，有兩個工人將一個重為500N的礦石從井底勻速拉向井面，如圖所示，動滑輪重20N，不計繩重與其他摩擦。如果兩個工人始終保持相同的速度拉礦石，則其中一個工人所用的拉力F=__________N；當(dāng)?shù)V石拉出井面時，則其中一個工人將繩子移動了__________?！敬鸢浮?/p>

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30【詳解】[1]由圖知，該滑輪組由兩股繩子共同承擔(dān)物體和動滑輪的總重力，不計繩重與其他摩擦，則每個工人的拉力均為[2]由于兩端繩子以相同速度向后拉，所以其中一端繩子移動的距離等于物體上升的高度，當(dāng)?shù)V石拉出井面時，此物體上升了30m，則其中一端繩子也移動了30m。10．如圖所示實驗裝置，甲物體重16N，乙物體重12N，靜止時不計測力計自重，測力計的示數(shù)是______N?！敬鸢浮?2【詳解】由圖可知，通過定滑輪吊著乙物體，定滑輪不省力，乙由于自身的重力對彈簧測力計施加了一個向右的12N的拉力，彈簧測力計處于靜止狀態(tài)，水平方向上受到的就是一對平衡力，所以甲也對彈簧測力計施加了一個12N的拉力，彈簧測力計的示數(shù)等于這個力，等于12N。11．圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，不計繩重和摩擦。物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是_______（選填“A”或“B”），動滑輪重為_______N，3s內(nèi)拉力移動的距離為_______m?！敬鸢浮?/p>

A

40

4.5【詳解】[1]圖甲中，滑輪組有3段繩子承擔(dān)物重，在相等時間內(nèi)，繩子自由段移動的距離是物體上升距離的三倍，即s繩=3s物由圖乙可知，當(dāng)t為2s時，有sA=3m，sB=1m即sA=3sB故圖線A反映了繩子自由端運動的情況。[2]不計繩重和摩擦，則拉力為代入數(shù)據(jù)有解得由圖乙可知，當(dāng)t為3s時，物體上升的高度為1.5m，則拉力移動的距離為s=ns物=3×1.5m=4.5m12．如圖所示，質(zhì)量為60kg的人，站在質(zhì)量為30kg的吊籃內(nèi)，其中每個滑輪重100N，不計繩重和摩擦。他至少用______N的拉力拉住繩子，才能使自己和吊籃在空中保持靜止狀態(tài)，此時吊籃底面對他的支持力為______N?！敬鸢浮?/p>

200

400【詳解】[1]如圖：由滑輪的特點可知，F(xiàn)1＝F2，且F3＝F定+F1+F2人和吊籃的總質(zhì)量m＝60kg+30kg＝90kg人和吊籃受到的重力G＝mg＝90kg×10N/kg＝900N對整體分析2F3＝G+F動則F3＝F動+F1+F2＝F動+2F1則F1＝F2＝200N[2]對人進行受力分析可知，此時人共受到重力、拉力和吊籃底面對他的支持力三個力的作用，根據(jù)力的平衡可得，吊籃底面對他的支持力FN＝G﹣F2＝600N﹣200N＝400N13．有一物體放在水平地面上，一個人站在地上利用滑輪組利用300N的力將重物勻速提到樓上，請在圖上畫出滑輪組上繩子的繞法?！敬鸢浮俊驹斀狻繄D中滑輪組由兩個定滑輪和一個動滑輪組成，要使該滑輪組向下用力物體向上運動，應(yīng)從動滑輪開始纏繞，如圖所示：14．如圖所示是小海同學(xué)“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗裝置，實驗中測得數(shù)據(jù)如下表所示：鉤碼重G/N鉤碼升高高度h/m測力計示數(shù)F/N測力計移動距離s/m（a）10.210.2（b）10.21.030.2（c）10.20.550.4請你分析：（1）研究定滑輪特點實驗時，如圖（b）所示，測力計的操作方法是___________；（填序號）①隨意拉動重物

②拉著重物保持靜止

③勻速向下拉動重物（2）比較彈簧測力計示數(shù)的大小，可知：使用動滑輪的好處是__________；（3）比較彈簧測力計拉力的方向，可知：使用定滑輪的好處是__________；（4）把鉤碼升高相同的高度，比較（b）和（c）實驗彈簧測力計移動的距離，可知：使用動滑輪__________；（5）根據(jù)（c）實驗的數(shù)據(jù)可計算出動滑輪的自重為__________N（不計摩擦和繩重）?！敬鸢浮?/p>

③

省力

改變力的方向

費距離

0.1【詳解】（1）[1]實驗時，為了使彈簧測力計的拉力大小保持不變，要勻速向下拉動彈簧測力計，故AB不符合題意，C符合題意。故選C。（2）[2]由表格中