资源简介

/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 了解滑轮的结构
2. 掌握动滑轮和定滑轮的特点
3. 掌握利用滑轮（组）提升物体时的受力分析
4. 掌握判断滑轮（组）中绳子段数的方法
5. 掌握利用滑轮（组）提升物体时绳子的缩短量与物体上升高度的关系
6. 了解轮轴和斜面在生活中的应用情景
【自主学习】
一、滑轮的结构
滑轮也是一中机械，其分为定滑轮和动滑轮，其结构如下，使用过程中，滑轮的轴固定不动，该滑轮叫定滑轮。
使用过程中，滑轮的轴随物体一起运动，该滑轮叫动滑轮。
滑轮实际上就是特殊的杠杆，动滑轮是省力杠杆，定滑轮是等臂杠杆（分析如下图）。使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离（单个动滑轮提起物体时，物体上升的高度是绳子伸长量的一半）。
由实验得：不论向上移动还是向下移动，对于动滑轮来说，绳子移动的距离都是动滑轮移动的距离的两倍且G物=2F拉。对动滑轮受力分析可得：2F拉=G动+G物+G绳+f（这是实际生活中使用单个动滑轮的情况）。
二、滑轮组
把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。下面是几种出题得时候常见的滑轮组：
绳子与动滑轮连接的多少我们成为段数（股数），也就是动滑轮上有几根绳子（一般用字母 n 来表示），那个勾勾也算动滑轮上哦，分析的时候注意不要漏掉。
下面两幅图中与动滑轮连接的绳子段数n=2和n=3，可以得出：h绳=nh物，由于物体和绳子变化的等时性，故还能得出：v绳=nv物。如果考虑上力的大小，我们还能进一步求解功和功率。
对滑轮组中的动滑轮受力分析（跨过滑轮的绳子拉力相同）。竖直方向：一下情况均为平衡状态下且不考虑绳重和摩擦的分析；若不考虑滑轮的的质量，还能进一步简化问题。水平方向：往往会说“不计滑轮重和绳重”。
考虑最大拉力时一般要看三个地方，即绳子与物体、绳子与滑轮以及绳子与人之间这三个位置的地方对应的最大拉力。一般情况我们要取三者中最小的，才能保证这个滑轮组能够正常工作。
对于定滑轮受力分析时，绳子的段数和之前判断动滑轮上绳子段数方法一样，有几根绳子在定滑轮上，对定滑轮来说就有几倍的拉力往下。即左边的图：F=2F1+G定，右边的图：F=3F2+G定。
三、轮轴和斜面
轮轴：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。轮轴的特点：轮轴是一个省力杠杆。斜面：斜面是与水平面成一定角度的的平面。例如，盘山公路、楼梯等都是斜面。斜面的特点：斜面是一种省力的简单机械。但使用斜面时要费距离。
【例1】用下列装置提升重物时，能既省力又改变施力方向的是（　　）
A． B． C． D．
【例2】图是甲、乙两个滑轮使用方法的示意图。下列说法正确的是（　　）
A．甲滑轮是动滑轮
B．使用甲滑轮时，如果不计绳重和摩擦，一定可以省一半的力
C．乙滑轮是定滑轮，使用时可随物体一起运动
D．FB一定等于物重
【例3】下图为“观察滑轮的使用”实验，每个钩码所受的重力为2N，动滑轮所受的重力为2N，钩码匀速竖直向上运动时弹簧测力计的示数最符合实际的是（ ）
A．1.5N
B．2N
C．3.2N
D．6.4N
【例4】如图所示，G=80N，在力F的作用下，滑轮以0.4m/s的速度匀速上升，不计摩擦及滑轮重，则物体的速度和力F的大小分别是（　　）
A．0.8m/s，160N
B．8m/s，40N
C．0.4m/s，160N
D．2m/s，40N
【例5】在水平地面上放置一个重为360N的物体，用图中所示的装置匀速拉动物体（不计滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间的摩擦力），拉力F等于30N，则物体与地面间的摩擦力应为（　　）
A．60N B．120N
C．90N D．360N
【例6】如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N。不计滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间的摩擦力，则拉力F的大小为（　　）
A．100N B．150N
C．15N D．22.5N
【例7】如图所示，人对绳的拉力都是，将各重物匀速提起。不计动滑轮重和摩擦，物重最大的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【例8】如图所示，重为500N的工人师傅用300N的拉力，在10s内将550N的货物沿竖直方向匀速提升了4m，不计绳重与摩擦，则下列判断正确的是（　　）
A．所用动滑轮的重力是100N
B．绳自由端移动速度是0.2m/s
C．人拉绳时，拉力的功率是240W
D．人受到地面的支持力是200N
【例9】由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组，下悬挂重为G的物体，每只滑轮重均为G1，摩擦及绳重不计，重物静止不动，则绳端作用的拉力F为（　　）
A．
B．
C．
D．
【例10】如图所示，甲和乙都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，但是它们有不同点，请回答：
(1) 滑轮组能改变施力的方向，而 滑轮组不能改变施力的方向。
(2)甲滑轮组中有 段绳子承担物重，乙滑轮组中有 段绳子承担物重， 滑轮组更省力一些。
(3)如果都使物体上升高度h，那么甲滑轮组绳子自由端移动的距离是 ，乙滑轮组绳子自由端移动的距离是 。
(4)使用滑轮组的好处是 和 ；缺点是 。
【例11】小聪同学按照如下图所示的装置对动滑轮的特点进行了探究，实验数据如下表所示。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
实验次序 物重G/N 弹簧测力计示数F/N
1 1.0 0.7
2 1.5 1.0
3 2.0 1.3
(1)该实验中出现这样的结果的主要原因是没有考虑 。
(2)在实验过程中，提升重物时应该沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为
（选填“A”“B”或“C”）点。
【例12】如图所示，在新农村改造时，质量为70kg的工人用滑轮组吊起质量为40kg的建筑材料，在10s内将该建筑材料匀速竖直提升了2m。不计绳重和摩擦，工人所用的拉力为250N。（g取10N/kg）
(1)求建筑材料的重力；(2)求绳子末端移动的速度；
(3)请通过计算说明，该工人用此滑轮组能否拉起重为1400N的建筑材料。
【例13】某人利用如图所示的滑轮组，用200N 的拉力在20s内将重为480N 的物体匀速提高2m，若不计轴摩擦和绳重，求：(1)求绳子自由端移动的速度。(2)求动滑轮的重力。
(3)若再增加180N 的重物，要使物体匀速上升，作用在绳子自由端的拉力为多大？
【例14】装置如图甲所示，A是重10N的空吊篮，绳子B（动滑轮与吊篮A连接的绳子）和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N，质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，则动滑轮的质量为 kg，第1～2s内拉力F的功率为 W，此装置最多能匀速运载 N的货物。
【例15】图甲中的辘轳是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。提水时，辘轳可视为 杠杆，支点是图乙中的 点；图丙是某种水龙头开关，为了更省力，应选用开关 （选填①/②）。
【课后巩固】
1．施工中，一个工人利用如图所示的滑轮，若沿不同方向将一桶泥沙提到高处（不计摩擦），那么工人用的拉力（　　）
A．大
B．大
C．大
D．一样大
2．如图所示，我国古代聪慧的劳动人民能巧妙地应用简单机械将护城河上的板桥拉起来。安装在护城河旁城墙顶端的滑轮的作用是（　　）
A．改变力的方向 B．省力
C．省功 D．省距离
3．下列各种机械中，不省力的机械是（　　）
A．旗杆顶定滑轮 B．动滑轮 C．钢丝钳 D．斜面
4．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　）
A．A、B均静止
B．无法确定A、B的运动情况
C．A上升
D．A下降
5．如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，用滑轮提升重物时，不计滑轮自身的重力及各处摩擦，下列关系式正确的是（　　）
A． B． C． D．
7．在跨学科实践活动中，小明设计了如图所示的组合机械模型。推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，即可将绳逐渐绕到轴O上，提升重物G。下列说法正确的是（　　）
A．硬棒CD是费力杠杆
B．滑轮B能改变施力的大小
C．工作中轴O上绕进的绳长大于重物上升的高度
D．该组合机械既可以省力，又可以改变力的方向
8．如题图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 ，又可以改变施力的 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的承重绳子股数为 股。
9．如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，取下晒干的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能。图中动滑轮有 个，动滑轮 （填“能”或“不能”）改变施力的方向。定滑轮实质是一个 杠杆，动滑轮实质是一个 杠杆。（以上两空均选填“省力”、“费力”或“等臂”）。
10．如图是学校旗杆上滑轮装置的简化图，绳子绕在滑轮上，升旗手通过拉动绳子将国旗升起。这个滑轮属于 滑轮，它的作用是 。
11．两个滑轮按如图所示方式组合，其中A是 滑轮；B滑轮的作用是 。若用F=20N的拉力，拉着物体在地面上做匀速直线运动，不计滑轮重力、绳子与滑轮间的摩擦，物体受到的拉力为 N。
8题图 9题图 10题图 11题图
12．图甲中盘山公路修得弯弯曲曲，其主要目的是 ；如图乙所示的斜面长 2m，倾角为 30 °，一木箱重力为 180N，小李用 100N 的推力 F 沿斜面向上匀速推木箱，则木箱受到的摩擦力 N；图丙是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景，使用它 （选填“能 ” 或“不能 ”）省功，手柄 （选填“粗 ”或“细 ”）一些的螺丝刀用起来更省力；如图丁所示，两位同学用较大的力各持一根较光滑的木棍，在相距 1m 处面对面站立。 另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图所示依次绕过两个木棍，然后缓慢拉动绳子的另一端，用较小的力可以使两根木棍靠拢，两根木棍和绳子组成的机械相当于 。该过程说明了 。
13．如图是液压起重车的示意图。使用时液压杆将起重臂顶起，同时通过与钢索连接的电动机工作，可将重物吊起，并安放到需要的地方。起重机如图处标注的滑轮是 （选填“定滑轮”或“动滑轮”）；顶起起重臂时，液压杆向上顶起的力 （选填“大于”“等于”或“小于”）重物的重力。
14．同学们为了探究“使用动滑轮的省、费力情况”，装置如图甲所示。实验过程中，晓彤多次改变所挂钩码的个数，分别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数，并将所测得数据填写在表格中：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
所挂钩码重G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
弹簧测力计示数F/N 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5
动滑轮重G0/N 1.0
（1）晓彤使用动滑轮提升钩码的过程中的注意事项是 ；
（2）用同一动滑轮匀速提升同一重物，若采用如图乙、丙所示的两种提升方法，则F1 F2；（选填“>”、“<”或“=”）
（3）分析实验数据，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，可以得出弹簧测力计的示数F与钩码的重力G以及动滑轮的重力G0的关系式为 ；
（4）在分析数据时，晓彤画出了G0、G、F与实验次数的图像，请你根据图像写出晓彤探究的结论：
15．工人使用如图所示的滑轮组，在50s内将重1500N的物体A匀速提升1m，拉力F为500N。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：
（1）绳子自由端的移动速度v绳；
（2）动滑轮的总重G动。
16．在如图中的装置中，放在水平地面上的物体质量为10kg，在拉力F=10N的力作用下以0.4m/s的速度匀速运动。求（不及绳重和绳与滑轮间的摩擦）：（1）物体受到的摩擦力多大？（2）拉力F的功率多大？
17．如图所示小李用力将重100 牛的货物在5秒内匀速提升2米，不计滑轮和绳子的重力，求：
（1）拉力大小 F；（2）绳子的自由端移动的距离；（3）这段时间内拉力所做的功 W ；（4）拉力的功率。
1．如图所示，人直接用F1的力匀速提升重物B，所做的功是W1，功率为P1；若人使用滑轮组匀速提升该重物到同一高度，且人的拉力为F2，所做的功是W2，功率为P2，绳重、摩擦忽略不计，下列说法错误的是（　　）
A．F2一定小于F1
B．W2一定大于W1
C．P1可能等于P2
D．使用滑轮组费距离
2．至2025年3月，中国高铁超4.6万公里，稳居世界第一。高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触，图乙为输电线的牵引装置工作原理图。滑轮B为 （选填“定”或“动”）滑轮。钢绳通过轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣配重为200N，若某段时间内坠砣串下降了10cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小为 N，输电线P端向左移动了 cm。
2题图 3题图
3．如图所示，弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为2N，若弹簧测力计2的示数为5N，则弹簧测力计1的示数为 N。
4．读短文，回答问题：
电梯
电梯与摩天大楼是哪一个先问世的？如果你认为是后者，那就错了，事实上，正是电梯的发明引起了建筑师们的注意，从而想到利用电梯可使人们自由地出入高楼的每一层，免于爬楼之苦，因此他们认为，建造摩天大楼是可行的，据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55s。电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等，如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图，电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反，电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。
(1)图甲中A滑轮是 （定/动）滑轮，B轮滑 （能/不能）省力；
(2)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是______；
A．做功多 B．安全可靠 C．功率大
(3)如图乙所示是某次电梯满载上升时的图像，若配重的质量为，空轿厢的质量是，额定载荷是，电梯匀速运行阶段配重的重力做功 ；（取）
(4)不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率为 。
5．如图所示，水平地面上质量为49kg的建筑工人利用滑轮组匀速提升重为500N的物体，工人对绳子末端的拉力F的大小为260N。已知该绳子能承受的最大拉力为600N，且支架能承受的最大拉力为1500N，两个滑轮的质量相等，不计绳重、绳与滑轮间的摩擦，（g取10N/kg）求：
(1)动滑轮的重力；
(2)支架受到滑轮组的拉力；
(3)此滑轮组能提升物体的最大质量。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
【参考答案】
自主学习
【例1】C 【例2】A 【例3】C 【例4】A 【例5】C 【例6】D 【例7】C 【例8】C 【例9】D
【例10】(1) 甲 乙；(2) 2 3 乙；(3) 2h 3h；(4) 省力 可以改变力的方向 费距离
【例11】(1) 滑轮的自重；(2) A
【例12】(1)400N；(2)0.4m/s；(3)不能 【例13】(1)0.3m/s；(2)120N；(3)260N
【例14】1 40 80 【例15】省力 B ①
课后巩固
基础练习
1. D 2. A 3. A 4. D 5. A 6. C 7. D
8. 省力 方向 3
9. 2 不能 力臂 省力
10. 定 改变力的方向
11. 动 改变力的方向 40
12. 省力 10 不能 粗 滑轮组 使用滑轮组可以省力
13. 动滑轮 大于
14. （1）匀速向上拉动弹簧测力计；（2）< ；（3） ；（4）由图像知，当G>G0时，物重越大，使用动滑轮省力越多；当G15. （1）0.08m/s；（2）500N
16. （1）5N；（2）2W
17. （1）50N；（2）4m；（3）200J；（4）40W
能力提升
1. A
2. 动 8×103 5
3. 12
4.（1）定 不能；（3）C；（3）5.4×104；（4）2.4×104
5.（1）20N；（2）800N；（3）96kg
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑