2020八年級(jí)物理下冊(cè) 第十二章 簡(jiǎn)單機(jī)械 12.2 滑輪精講精練（含解析）（新版）新人教版

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1、專題12.2 滑輪 課前預(yù)習(xí) 1.定滑輪和動(dòng)滑輪 物理量 滑 輪 定 義 實(shí) 質(zhì) 特 點(diǎn) __動(dòng)滑輪__ 滑輪可以和重物一起動(dòng) 動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿 不能改變力的方向但能省力 __定滑輪__ 滑輪固定不動(dòng) 等臂杠桿 不能省力但能改變力的方向 2.滑輪組 （1）定義：由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪匹配而成的叫____滑輪組____。 （2）特點(diǎn)：既能省力又能改變力的方向，但是要費(fèi)_____距離____。 （3）省力特點(diǎn):使用滑輪組時(shí)，有幾段（股）繩子吊著物體，提起重物所用的力就是物重的幾分之一，數(shù)學(xué)表達(dá)式，即____ F=G

2、____，其中F為提起重物所用的力，G為物重，n為承受物重的繩子段（股）數(shù)，即繞在動(dòng)滑輪上的繩子段（股）數(shù)。 知識(shí)點(diǎn)解讀與例題突破 知識(shí)點(diǎn)1：定滑輪 （1） 實(shí)質(zhì)：是一個(gè)等臂杠桿。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。 （2）特點(diǎn)：不能省力，但可以 改變力的方向。 【例題1】如圖所示是利用定滑輪勻速提升物體的三種方法，所用拉力分別是F1，F(xiàn)2和F3，下列式子中正確的是（?。? A．F1＞F2＞F3 ? ??B．F1＜F2＜F3 ? ??C．F1=F2=F3 ???D．F2＞F1＞F3 【答案】C 【解析】使用定滑輪不能省力，但可以任意改變力的方向。圖1中F1，

3、F2和F3盡管力的方向不同，但力的大小都等于物體重力G。 知識(shí)點(diǎn)2：動(dòng)滑輪 （1） 實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力杠桿。支點(diǎn)是上端固定的那段繩子與動(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。 （2）特點(diǎn)：能省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向，且多費(fèi)一倍的距離。 【例題2】（2019海南?。┤鐖D，小謙想把被臺(tái)風(fēng)刮倒的樹拉正。他把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過(guò)甲樹用力拉繩子，這樣做有_______段繩子拉甲樹。如果不計(jì)繩重和摩擦，甲樹受300N拉力，則小謙對(duì)繩子的拉力至少為_______N。 【答案】2 150 【解析】小謙的做法相當(dāng)于借助一個(gè)動(dòng)滑輪來(lái)拉甲樹，因

4、此，這樣做有2段繩子拉甲樹；根據(jù)動(dòng)滑輪省一半力的特點(diǎn)，小謙對(duì)繩子的拉力至少為150N。 知識(shí)點(diǎn)3：滑輪組 （1）連接：兩種方式，繩子可以先從定滑輪繞起，也可以先從動(dòng)滑輪繞起。 （2）作用：既可以改變力的大小又可以改變力的方向，但是費(fèi)距離。 （3）省力情況：F=（G+G動(dòng)）/n；繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh，其中n是繩子的段數(shù)，h是物體移動(dòng)的高度。 【例題3】一個(gè)工人站在地面上，使用如圖所示的滑輪組將重物從地面提升到樓頂，要求繩 子的自由端要向下拉，請(qǐng)你用筆畫線代替繩子，畫出滑輪組最省力的繞繩方法。 【答案】如圖所示。 【解析】要使滑輪組最省力，需要承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多

5、，所以要從動(dòng)滑輪繞起，依次繞過(guò)上面的定滑輪、下面的動(dòng)滑輪。 知識(shí)點(diǎn)4：輪軸和斜面 （1）輪軸：實(shí)質(zhì)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，是一種省力杠桿。輪和軸的中心是支點(diǎn)，作用在軸上的力是阻力F2，作用在輪上的力是動(dòng)力F1，軸半徑r，輪半徑R，則有F1R=F2r，因?yàn)镽>r，所以F1

6、半的力，所以拉力F2＝G； C．設(shè)斜面的高度為h，斜面長(zhǎng)度為s，則＝sin30°＝，由功的原理可得，F(xiàn)3s＝Gh，所以F3＝G＝G； D．由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)為3，所以拉力F4＝G， 綜上可知，當(dāng)提起同一重物時(shí)，最省力的是A。 習(xí)題精練 一、選擇題 1．如圖所示，不考慮滑輪與輕繩之間的摩擦，米袋總重為800N，而繩上吊著的靜止的“紳士”重500N，則米袋對(duì)地面的壓力為（? ） A．500N?????? B．250N?????? C．300N??????? D．800N 【答案】C 【解析】從圖判斷，圖中的滑輪是定滑輪，“紳士”通過(guò)定滑輪對(duì)米

7、袋向上的拉力等于他的重力，則米袋對(duì)地面的壓力為800N-500N=300N。 2．小漢同學(xué)在“研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了正確操作，并記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與課本中“使用動(dòng)滑輪能省一半力”的結(jié)論不符。面對(duì)這一事實(shí)，下列做法中最不可取的是（? ） 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 物重G/N 拉力F/N 1 1．0 0．65 2 1．5 0．90 3 2．0 1．15 A．與同學(xué)分析可能原因 B．實(shí)驗(yàn)失敗，停止實(shí)驗(yàn) C．改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，重新實(shí)驗(yàn) D．查閱資料，了解結(jié)論的適用條件 【答案】B 【解析】對(duì)于“使用動(dòng)滑輪能省一半力”，我們是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出來(lái)的。可

8、是小漢同學(xué)在進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻與課本中的結(jié)論不符。問(wèn)題在哪里呢？題目排除了操作錯(cuò)誤，記錄的數(shù)據(jù)也正確。實(shí)際上，物理中的許多結(jié)論都是在忽略某些次要因素的基礎(chǔ)上得出的?！笆褂脛?dòng)滑輪能省一半力”是在不考慮動(dòng)滑輪和繩子的重力，并不考慮摩擦的情況下獲得的結(jié)論。而在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，這些因素都是存在的。如果把這些因素都考慮進(jìn)去，勢(shì)必得不出規(guī)律性的東西，得不到正確的結(jié)論。怎么辦呢？此時(shí)就要設(shè)法減小以上次要因素的影響，如選用更輕的動(dòng)滑輪和繩子，進(jìn)一步減小摩擦，還有盡可能使物體重力更大一些等。 3．（2019湖南郴州）利用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物，動(dòng)滑輪重為10N（不計(jì)繩重與摩擦），則拉力F的

9、大小為（　?。? A．70N B．100N C．105N D．110N 【答案】C 【解析】由圖知，n＝2，不計(jì)繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力： F＝（G+G動(dòng)）＝（200N+10N）＝105N，故C正確。 二、填空題 4．如圖所示，小森用同樣的力把甲、乙兩物體勻速提升，如不計(jì)摩擦和滑輪重，則重力G甲_____G乙(“<”“＝”、“>”)。 【答案】< 【解析】從圖8看出，甲為定滑輪，所以F = G甲，乙是動(dòng)滑輪，F(xiàn) = G乙/2，即G乙= 2F。因此G甲

10、滑輪的重力為　 　N。 【答案】15；20。 【解析】本題考查了學(xué)生對(duì)有用功、總功、功率公式、動(dòng)滑輪s=nh的理解和運(yùn)用，已知條件已給出，難度不大。 （1）先根據(jù)s=2h求出繩子自由端移動(dòng)的距離，然后根據(jù)W總=Fs拉力做的總功，最后根據(jù)P=求出拉力的功率；（2）不計(jì)繩重及摩擦，根據(jù)F=（G+G動(dòng)）求出動(dòng)滑輪的重力。 繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h=2×3m=6m， 拉力做的總功：W總=Fs=50N×6m=300J， 則拉力的功率：P===15W。 不計(jì)繩重及摩擦，由F=（G+G動(dòng)）可得動(dòng)滑輪的重力： G動(dòng)=2F﹣G=2×50N﹣80N=20N。 6. 某工人用如圖所示的裝置

11、，將重150N的木塊在10s內(nèi)豎直向上勻速提升4m，此裝置是　　滑輪（選填“定”或“動(dòng)”），該工人拉力的功率為　　W（滑輪和繩的重力、摩擦均不計(jì)） 【答案】動(dòng)；60． 【解析】使用中固定不動(dòng)的滑輪是定滑輪，使用時(shí)隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪；滑輪和繩的重力、摩擦均不計(jì)，克服木塊重力做的功即為工人拉力做的總功，根據(jù)W=Gh求出其大小，根據(jù)P=求出該工人拉力的功率． （1）圖中的滑輪隨物體一起運(yùn)動(dòng)，此裝置是動(dòng)滑輪； （2）滑輪和繩的重力、摩擦均不計(jì)，工人拉力做的功：W=Gh=150N×4m=600J， 該工人拉力的功率：P===60W． 7.如圖，工人利用滑輪組將200N的重物勻速

12、向上提升到2m高的平臺(tái)上，則他所用的拉力為　　N，繩子自由端向下移動(dòng)的距離為　　m．（不計(jì)繩重、動(dòng)滑輪重及摩擦） 【答案】100；4． 【解析】由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2．不計(jì)繩重、動(dòng)滑輪重及摩擦，拉力F=G； 拉力端移動(dòng)的距離s=2h． 由圖知，使用滑輪組，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2． （1）不計(jì)繩重、動(dòng)滑輪重及摩擦，拉力F=G=×200N=100N； （2）繩子自由端向下移動(dòng)的距離：s=2h=2×2m=4m． 三、作圖題 8.如圖所示，通過(guò)滑輪組向下用力提升重物，請(qǐng)用筆畫線組裝滑輪組． 【答案】如圖所示。 【解析】滑輪組的繞繩問(wèn)題

13、：(1)先確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，如果是奇數(shù)股，繩子就從動(dòng)滑輪繞起；如果是偶數(shù)股，繩子就從定滑輪繞起?；喗M繞繩法則是：“奇拴動(dòng)，偶拴定”。(2)考慮拉力方向，方向向下，繩子一定要拴在定滑輪下面掛鉤上；考慮拉力方向上，繩子一定要拴在動(dòng)滑輪上面掛鉤上.. 四、實(shí)驗(yàn)題 9.如圖是小海同學(xué)“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置。他按圖示提起鉤碼時(shí)注意保持測(cè)力計(jì)勻速移動(dòng)，分別測(cè)得一組數(shù)據(jù)如下表所示 解決下列問(wèn)題： (1) 比較測(cè)力計(jì)示數(shù)的大小，可知：使用動(dòng)滑輪的好處是_____?； (2) 比較測(cè)力計(jì)拉力的方向，可知：使用定滑輪的好處是_____?； (3)把鉤碼升高相同的高度，比較

14、乙和丙實(shí)驗(yàn)測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離，可知：使用動(dòng)滑輪_____； (4)在提升重物的過(guò)程中，如果要同時(shí)兼顧定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，則應(yīng)選擇_____； (5)進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你還發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?(寫出一個(gè)即可) 【答案】(1)能省力(2)可以改變力的方向(3)費(fèi)距離(移動(dòng)更多距離)(4)由定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組(5)例如：①計(jì)算動(dòng)滑輪和定滑輪提起重物所做的功，發(fā)現(xiàn)使用動(dòng)滑輪和定滑輪都不能省功；②計(jì)算動(dòng)滑輪(定滑輪)的機(jī)械效率，使用動(dòng)滑輪(定滑輪)的機(jī)械效率小于l。 【解析】根據(jù)定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)和表格數(shù)據(jù)分析來(lái)研究解決問(wèn)題。 五、綜合應(yīng)用題 10．利用如圖所示的滑輪組豎直向上提升浸沒(méi)在

15、水中的金屬物．已知正方體實(shí)心金屬物的體積V=1×10﹣2m3，重力G=790N，ρ水=1×103kg/m3，動(dòng)滑輪重G0=60N，繩子重力和摩擦不計(jì)．請(qǐng)問(wèn)： （1）金屬物浸沒(méi)在水中時(shí)，受到的浮力是多大？ （2）在金屬物浸沒(méi)時(shí)，勻速提升需要的拉力F是多少N？ （3）要求在1min內(nèi)將始終浸沒(méi)在水中的金屬物勻速提升2m，求繩子自由端豎直向上拉力F的功率． 【答案】（1）金屬物浸沒(méi)在水中時(shí)，受到的浮力是100N；（2）在金屬物浸沒(méi)時(shí)，勻速提升需要的拉力F是250N；（3）要求在1min內(nèi)將始終浸沒(méi)在水中的金屬物勻速提升2m，則繩子自由端豎直向上拉力的功率為25W． 【解析】金屬物完全浸

16、沒(méi)時(shí)排開液體的體積和本身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出金屬物浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力；根據(jù)力的合成求出金屬物受到的重力和浮力的合力即為金屬物對(duì)動(dòng)滑輪的拉力，由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，利用F=（G物+G動(dòng)）求出繩子自由端拉力大小；根據(jù)s=nh求出繩子自由端1min內(nèi)移動(dòng)的距離，根據(jù)P==求出繩子自由端豎直向上拉力的功率． （1）因?yàn)榻饘傥锝](méi)在水中，所以V排=V=1×10﹣2m3， 根據(jù)阿基米德原理可得，金屬物受到的浮力： F浮=G排=ρ水Vg=1×103kg/m3×1×10﹣2m3×10N/kg=100N； （2）因?yàn)槲矬wA受到的重力方向是豎直向下，受到的浮力方向是豎直向上， 所

17、以根據(jù)力的合成可得，金屬物受到繩子的拉力： 因?yàn)镕′=790N﹣100N=690N， 繩子對(duì)動(dòng)滑輪的拉力：F′=F合=690N 由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3， 繩子自由端需要的拉力：F=（F+G動(dòng)）==250N； （3）繩子自由端1min內(nèi)移動(dòng)的距離：s=nh=3×2m=6m， 繩子自由端豎直向上拉力的功率：P====25W． 11．定滑輪在使用時(shí)相當(dāng)于一個(gè)杠桿。如圖所示，某人用繩子沿著傾斜的方向通過(guò)定滑輪拉住鉤碼，已知人手的拉力為F，鉤碼重力為G。 （1）請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出這只“杠桿”的支點(diǎn)O，畫出拉力F、鉤碼重力G及它們的力臂（保留作圖痕跡）； （2）若不計(jì)摩擦、滑輪重和繩重，請(qǐng)用杠桿平衡條件推證：F=G。 【答案】（1）如圖所示。 （2）由幾何知識(shí)知：l1 =l2 =R（R為滑輪半徑） 根據(jù)杠桿平衡條件：F1·l1=F2·l2，即F·l1=G·l2，所以F =G 【解析】（1）支點(diǎn)是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，所以定滑輪的支點(diǎn)在定滑輪的轉(zhuǎn)軸上。鉤碼重力G作用在鉤碼的重心上，拉力F作用在繩端，方向沿著繩子斜向下。從支點(diǎn)分別向兩個(gè)力的作用線作垂線，垂線長(zhǎng)就是力臂。（2）根據(jù)幾何中圓的半徑相等和杠桿平衡條件即可推證F=G。 10