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第3节　滑轮
填　核心知识
知识点一　研究定滑轮和动滑轮的特点
【探究准备】
1.定滑轮:在使用时,轴 的滑轮,如旗杆顶部的滑轮。
2.动滑轮:在使用时,轴随 一起运动的滑轮,如电动起重机上的滑轮。
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验器材的组装和选取
2.制订实验方案
(1)是否省力的判断:用弹簧测力计直接、利用定滑轮以及利用动滑轮分别竖直匀速拉动同一组钩码,再进行比较。
(2)是否省距离的判断:用刻度尺分别测出钩码移动的距离和弹簧测力计移动的距离,再进行比较。
【进行实验与收集证据】
1.如图甲所示,用 测出钩码所受的重力G。
2.如图乙所示,通过定滑轮用弹簧测力计 拉动钩码,记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。
3.如图丙所示,通过动滑轮用弹簧测力计 拉动钩码,记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。
4.改变钩码的个数,重复2、3步骤,多做两次。
5.数据记录
装 置 钩码 重/N 弹簧测力 计示数 F/N 钩码提升 高度/cm 测力计 移动距离 s/cm 拉力 方向
甲 2 2 10 10 向上
乙 2 2.1 10 10 向下
乙 4 4.2 10 10 向下
丙 2 1.1 10 20 向上
丙 4 2.1 10 20 向上
【实验结论】
1.定滑轮特点:使用定滑轮 (选填“省力”或“不省力”), (选填“可以”或“不可以”)改变力的方向;弹簧测力计移动距离s与钩码提升高度h的关系是 。
2.动滑轮特点:使用动滑轮 (选填“省力”或“不省力”), (选填“可以”或“不可以”)改变力的方向;弹簧测力计移动距离s与钩码提升高度h的关系是 。
　[温馨提示]
操作注意事项
实验中,为使拉力稳定便于读数,需竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
知识点二　滑轮组
1.滑轮组: 和 的组合。
2.滑轮组的特点:利用滑轮组 (选填“可以”或“不可以”)改变力的方向。提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起重物的力就是物重的 。
破　解题技法
类型一　定滑轮和动滑轮
解题基石
1.定滑轮:
(1)在不计绳重和摩擦时,拉力F=G物。
(2)绳端移动的距离s与物体上升的高度h的关系:s=h。
2.动滑轮:
(1)在不计绳重、摩擦和滑轮重时,拉力F=G物;在不计绳重和摩擦时,拉力F=(G物+G动)。
(2)绳端移动的距离s与物体上升的高度h的关系:s=2h。
【典题1】(1)如图甲所示,美丽乡村建设的工地上,工人使用一个 (选填“定”或“动”)滑轮匀速提升重300 N的建筑材料,不计绳重和摩擦,人的拉力为 N。
(2)小明用如图乙所示的动滑轮,拉绳子A端将重200 N的水桶匀速提升,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为 N,若水桶上升1.2 m,则绳子的末端需要被拉过 m。实际测量A端的拉力为110 N,不计绳重及摩擦,则动滑轮重为 N。
【思维关键点】判断定滑轮和动滑轮,关键是观察轴随物体是否一起运动
轴固定不动定滑轮
轴随物体一起运动动滑轮
类型二　滑轮组及其工作特点
解题基石
1.拉力F和物重G物的关系(若动滑轮上有n段绳子承担物重):
(1)不计动滑轮重、绳重和摩擦时,F=G物;
(2)若考虑动滑轮重时,F=(G物+G动)。
2.绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系:若动滑轮上有n段绳子承担物重,则有s=nh。
3.滑轮组的组装——“奇动偶定”:如果动滑轮上承担物重的绳子的段数n为奇数,则从动滑轮开始绕绳;如果绳子的段数n为偶数,则从定滑轮开始绕绳。
【典题2】如图所示,使用滑轮组提升重为500 N 的重物,每个滑轮重10 N、不计绳重和摩擦,2 s内将重物匀速提升0.5 m。由图甲可知,承担重物绳子的段数n= ,则重物上升的速度为 m/s,绳子自由端移动的距离为 m,绳子自由端移动的速度为 m/s,拉力F大小为 N。由图乙可知,承担重物绳子的段数n= ,则绳子自由端移动的距离为 m,拉力F大小为 N,绳子自由端移动的速度是重物上升速度的 倍。
【思维关键点】
(1)明确承担物重的绳子段数n;
(2)明确对应公式。
技法点拨
　确定滑轮组承担物重绳子段数的方法
(1)画线判断:在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绳子“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的绳子的段数n。(如图)
(2)计算判断:
①根据省力情况,用n=计算。不是整数时,需采用只入不舍的“进一法”;
②根据移动距离的关系,用n=计算。
(3)快速组装滑轮组的方法——“奇动偶定”
如果动滑轮上承担物重的绳子的段数n为奇数,则从动滑轮开始绕绳;如果绳子的段数n为偶数,则从定滑轮开始绕绳。
规避雷区
易错点　不能正确判断滑轮组克服哪个力做功
【易错题】(2024·甘肃中考)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60 N,B重10 N,则A所受地面的摩擦力为________N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为________N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
【易错答案】10　20或20　20
纠错　判断滑轮组克服哪个力做功
竖直方向拉动物体:克服重力做功
水平方向拉动物体:克服物体与地面间的摩擦力做功
【解析】(1)确定绳子股数:左侧为动滑轮,右侧为定滑轮,故绳子股数n=2
(2)分析受力情况:重物B对绳子的拉力等于B的重力,即F1=GB=10 N,拉力克服A与地面的摩擦力,则F1=f,故f=2F1=20 N。
(3)物体A向左匀速运动,对A进行受力分析:,
F'=20 N,f=20 N,则F=F'+f=40 N
【正确答案】20　40第3节　滑轮
填　核心知识
知识点一　研究定滑轮和动滑轮的特点
【探究准备】
1.定滑轮:在使用时,轴　固定不动　的滑轮,如旗杆顶部的滑轮。
2.动滑轮:在使用时,轴随　物体　一起运动的滑轮,如电动起重机上的滑轮。
【探究过程】
【制订计划与设计实验】
1.实验器材的组装和选取
2.制订实验方案
(1)是否省力的判断:用弹簧测力计直接、利用定滑轮以及利用动滑轮分别竖直匀速拉动同一组钩码,再进行比较。
(2)是否省距离的判断:用刻度尺分别测出钩码移动的距离和弹簧测力计移动的距离,再进行比较。
【进行实验与收集证据】
1.如图甲所示,用　弹簧测力计　测出钩码所受的重力G。
2.如图乙所示,通过定滑轮用弹簧测力计　竖直匀速　拉动钩码,记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。
3.如图丙所示,通过动滑轮用弹簧测力计　竖直匀速　拉动钩码,记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。
4.改变钩码的个数,重复2、3步骤,多做两次。
5.数据记录
装 置 钩码 重/N 弹簧测力 计示数 F/N 钩码提升 高度/cm 测力计 移动距离 s/cm 拉力 方向
甲 2 2 10 10 向上
乙 2 2.1 10 10 向下
乙 4 4.2 10 10 向下
丙 2 1.1 10 20 向上
丙 4 2.1 10 20 向上
【实验结论】
1.定滑轮特点:使用定滑轮　不省力　(选填“省力”或“不省力”),　可以　(选填“可以”或“不可以”)改变力的方向;弹簧测力计移动距离s与钩码提升高度h的关系是　s=h　。
2.动滑轮特点:使用动滑轮　省力　(选填“省力”或“不省力”),　不可以　(选填“可以”或“不可以”)改变力的方向;弹簧测力计移动距离s与钩码提升高度h的关系是　s=2h　。
　[温馨提示]
操作注意事项
实验中,为使拉力稳定便于读数,需竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
知识点二　滑轮组
1.滑轮组:　定滑轮　和　动滑轮　的组合。
2.滑轮组的特点:利用滑轮组　可以　(选填“可以”或“不可以”)改变力的方向。提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担物重,提起重物的力就是物重的　几分之一　。
破　解题技法
类型一　定滑轮和动滑轮
解题基石
1.定滑轮:
(1)在不计绳重和摩擦时,拉力F=G物。
(2)绳端移动的距离s与物体上升的高度h的关系:s=h。
2.动滑轮:
(1)在不计绳重、摩擦和滑轮重时,拉力F=G物;在不计绳重和摩擦时,拉力F=(G物+G动)。
(2)绳端移动的距离s与物体上升的高度h的关系:s=2h。
【典题1】(1)如图甲所示,美丽乡村建设的工地上,工人使用一个　定　(选填“定”或“动”)滑轮匀速提升重300 N的建筑材料,不计绳重和摩擦,人的拉力为　300　N。
(2)小明用如图乙所示的动滑轮,拉绳子A端将重200 N的水桶匀速提升,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为　100　N,若水桶上升1.2 m,则绳子的末端需要被拉过　2.4　m。实际测量A端的拉力为110 N,不计绳重及摩擦,则动滑轮重为　20　N。
【思维关键点】判断定滑轮和动滑轮,关键是观察轴随物体是否一起运动
轴固定不动定滑轮
轴随物体一起运动动滑轮
类型二　滑轮组及其工作特点
解题基石
1.拉力F和物重G物的关系(若动滑轮上有n段绳子承担物重):
(1)不计动滑轮重、绳重和摩擦时,F=G物;
(2)若考虑动滑轮重时,F=(G物+G动)。
2.绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系:若动滑轮上有n段绳子承担物重,则有s=nh。
3.滑轮组的组装——“奇动偶定”:如果动滑轮上承担物重的绳子的段数n为奇数,则从动滑轮开始绕绳;如果绳子的段数n为偶数,则从定滑轮开始绕绳。
【典题2】如图所示,使用滑轮组提升重为500 N 的重物,每个滑轮重10 N、不计绳重和摩擦,2 s内将重物匀速提升0.5 m。由图甲可知,承担重物绳子的段数n=　2　,则重物上升的速度为　0.25　m/s,绳子自由端移动的距离为　1　m,绳子自由端移动的速度为　0.5　m/s,拉力F大小为　255　 N。由图乙可知,承担重物绳子的段数n=　3　,则绳子自由端移动的距离为　1.5　m,拉力F大小为　170　 N,绳子自由端移动的速度是重物上升速度的　3　倍。
【思维关键点】
(1)明确承担物重的绳子段数n;
(2)明确对应公式。
技法点拨
　确定滑轮组承担物重绳子段数的方法
(1)画线判断:在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绳子“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物的绳子的段数n。(如图)
(2)计算判断:
①根据省力情况,用n=计算。不是整数时,需采用只入不舍的“进一法”;
②根据移动距离的关系,用n=计算。
(3)快速组装滑轮组的方法——“奇动偶定”
如果动滑轮上承担物重的绳子的段数n为奇数,则从动滑轮开始绕绳;如果绳子的段数n为偶数,则从定滑轮开始绕绳。
规避雷区
易错点　不能正确判断滑轮组克服哪个力做功
【易错题】(2024·甘肃中考)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60 N,B重10 N,则A所受地面的摩擦力为________N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为________N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
【易错答案】10　20或20　20
纠错　判断滑轮组克服哪个力做功
竖直方向拉动物体:克服重力做功
水平方向拉动物体:克服物体与地面间的摩擦力做功
【解析】(1)确定绳子股数:左侧为动滑轮,右侧为定滑轮,故绳子股数n=2
(2)分析受力情况:重物B对绳子的拉力等于B的重力,即F1=GB=10 N,拉力克服A与地面的摩擦力,则F1=f,故f=2F1=20 N。
(3)物体A向左匀速运动,对A进行受力分析:,
F'=20 N,f=20 N,则F=F'+f=40 N
【正确答案】20　40

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