资源简介

第6章6.6 滑轮
题型1 定滑轮 题型2 动滑轮
题型3 动滑轮的计算 题型4 探究定滑轮与动滑轮的特点
题型5 简单机械省力情况的比较 题型6 滑轮组中的相关计算
题型7 滑轮组的设计与组装 题型8 轮轴及其应用
题型9 斜面及其应用
▉题型1 定滑轮
【知识点的认识】
定滑轮的特点主要有以下几点：
（1）轴的位置固定不动：这是定滑轮最基本的特征，即滑轮在使用过程中，其轴心位置是保持不变的。
（2）不省力：使用定滑轮并不能减少所需施加的力。也就是说，通过定滑轮提起重物，所需的力量与直接提起重物所需的力量是相同的。
（3）可以改变力的方向：虽然定滑轮不能省力，但它可以改变施力的方向。这对于某些需要改变施力方向的应用场景来说是非常有用的。
（4）实质上是等臂杠杆：定滑轮在力学原理上等同于一个等臂杠杆，其动力臂和阻力臂长度相等，因此不能省力。
1．生活中我们经常用到各种简单机械。如图甲所示，旗杆顶端的滑轮是一种简单机械，升旗时使用这种滑轮的目的是改变力的 　 　 。如图乙是园艺工人修剪树枝时使用的剪刀，属于杠杆，使用这种剪刀的好处是可以省 　 　 （选填“力”或“距离”），如果树枝太硬不容易剪断，可以使树枝尽量 　 　 （选填“靠近”或“远离”）支点O。
▉题型2 动滑轮
【知识点的认识】
动滑轮：是指轴随物体一起移动的滑轮，
实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆。
特点：省力，不能改变动力方向，费距离。
2．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧秤示数为2N。若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是（　　）
A．自由端拉力F为4N
B．自由端的速度是0.1米/秒
C．此滑轮是定滑轮
D．物体与地面间的摩擦力为4N
3．如图所示，物体A、B的重分别为20N、10N，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则（　　）
A．F＝20N B．F＝10N C．F＝5N D．F＝30N
4．如图所示，小欣同学只有一根绳子，他想把被风刮倒的甲树拉正，想起刚学习滑轮知识，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。在甲树被拉起的过程中，　 　 （选填“甲树”或“乙树”）相当于动滑轮，像图中一样使用动滑轮可以省 　 　 （选填“力”或“距离”）。如果不计绳重和摩擦，甲树受到400N拉力，则乙树受到的拉力为 　 　 N。
5．如图所示，物体A的质量为5kg。在水平方向拉力F的作用下，物体恰好以0.1米/秒的速度匀速前进。已知拉力F的大小为20牛，物体A受到的摩擦力为　 　 牛，拉力F的速度为　 　 米/秒，1分钟内拉过的绳子的长度为　 　 米。（假设绳子足够长，滑轮重不计、绳子和滑轮间的摩擦不计）
▉题型3 动滑轮的计算
【知识点的认识】
不考虑动滑轮重量时，拉力F与物重G的关系为：F=G2。这意味着，如果忽略动滑轮本身的重量，每个动滑轮可以将所需的拉力减半。
考虑动滑轮重量时，拉力F与物重G及动滑轮重量G动的关系为：F=G+G动滑轮2。这个公式考虑了动滑轮自身的重量，因此在实际应用中更为准确。
动滑轮自由端移动距离＝物体移动距离×2。
6．如图所示，物体A在拉力F的作用下向右做匀速直线运动，若地面对物体A的摩擦力大小为8N，则弹簧测力计的示数和拉力F的大小分别为（不计绳与滑轮的摩擦）（　　）
A．8N，4N B．8N，24N C．8N，16N D．4N，8N
7．如图所示小华组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝100N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升1m。则①F甲＝　 　 ，②F乙＝　 　 N。若想以更快的速度将物体提升起来，则选用方案　 　 （甲/乙），但该方案的缺点是　 　 。
▉题型4 探究定滑轮与动滑轮的特点
【知识点的认识】
实验器材。定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、钩码、刻度尺、铁架台、细绳等。
实验步骤：
第一步：用弹簧测力计测出两个钩码的重力G。
第二步：如图所示，在铁架台上分别组装定滑轮和动滑轮。
第三步：用定滑轮时，弹簧测力计匀速竖直向下移动一段距离，测出拉力F，并用刻度尺分别测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s。
第四步：用动滑轮时，弹簧测力计匀速竖直向上移动一段距离，测出拉力F，并用刻度尺分别测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s。
第五步：分析实验数据，分别找出定滑轮和动滑轮的F、G的关系及s、h的关系。
实验结论：
（1）定滑轮特点：不省力，也不省距离，s＝h，但可以改变力的方向。
（2）动滑轮特点：省力，但费距离，s＝2h，不能改变力的方向。
8．同学们共同研究滑轮的特点。
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以 　 　 ，他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个 　 　 杠杆；
（2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢提升4N的重物，如图乙；
①使用动滑轮时，应沿 　 　 方向匀速提升重物，以达到最佳的省力效果；
②通过观察和比较测量结果，可得初步结论：使用动滑轮可以 　 　 ，但不能改变力的方向；用动滑轮匀速提起同一重物时（忽略绳重及摩擦），弹簧测力计的示数等于提升总重力的 　 　 ，因为此时的动滑轮相当于一个 　 　 杠杆；
③若还想继续研究用动滑轮匀速缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择同样物体与 　 　 滑轮来进行实验对比（选填“相同”或“不同”）。
▉题型5 简单机械省力情况的比较
【知识点的认识】
（1）定滑轮不省力；
（2）动滑轮省一半力；
（3）滑轮组根据公式F=1n(G物+G动)进行判断；
（4）杠杆根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2进行判断。
9．用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳的重量，其中用力最小的是（　　）
A． B．
C． D．
▉题型6 滑轮组中的相关计算
【知识点的认识】
滑轮组中力、距离、速度的基本计算主要包5个方面：
1、画滑轮组中绳子的绕法；
2、计算绳端的拉力；
3、计算能够拉动重物的重力；
4、计算动滑轮的重力；
5、计算绳端或物体运动的速度；
6、做功、功率问题等。
10．认真分析下列各图，物体的重力都是20N，（不考虑摩擦和动滑轮的重力）当物体处于平衡状态时，拉力F的大小分别是FA＝　 　 N，FB＝　 　 N，FC＝　 　 N。
▉题型7 滑轮组的设计与组装
【知识点的认识】
1、求出滑轮组绳子股数n设计滑轮组是比较难以掌握的一种题型，为了帮助大家掌握好这类题型，现归纳出解答设计滑轮组特点。
2、确定滑轮组个数及绳子始方位：
（1）动滑轮N动＝n/2（n为偶数） （n﹣1）/2（n为奇数 ）
（2）定滑轮N定＝N动（n为偶数端力向下）（n为奇数端力向上 ）N动+1（n为奇数端力向下）N动﹣1（n为偶数端力向上 ）
（3）绳子始端固定方位：（偶定、奇动），n为偶数，绳子始端在定滑轮钩上；n为奇数则连在动滑轮钩上。
3、组装滑轮组：在完成1求出，2确定的基础上，绳子由里至外一圈地绕置即可。
11．根据图中人所站的位置，画出使用滑轮组将重物提升最省力的绕绳方法。
12．在图中画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。
13．如图所示，小明使用滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。
14．如图所示，借助滑轮组用80N的力提起了重300N的物体（不计摩擦），请你根据题中数据分析并画出该滑轮组的绕绳方法。
15．画出人站在地上拉起重物的绕线方法。
16．如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。
17．如图，要用滑轮组将陷入泥潭的汽车拉出，请在图中画出最省力的绳子绕法。
▉题型8 轮轴及其应用
【知识点的认识】
（1）轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。
（2）作用：可以省力和改变力的方向。
（3）实质：是一个可连续转动的杠杆
（4）原理：使用轮轴时，一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切，因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径、由于轮半径总大于轴半径，因此当动力作用于轮时，轮轴为省力费距离杠杆，实际的例子：有自行车脚踏与轮盘（大齿轮）是省力轮轴．
当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆，实际的例子有：自行车后轮与轮上的飞盘（小齿轮）、吊扇的扇叶和轴都是费力轮轴的应用．
18．图中的机械在使用时不能省力的是（　　）
A．定滑轮
B．动滑轮
C．钢丝钳
D．斜面
19．如图是变速自行车的部分结构示意图，其中曲柄与前齿轮A、后轮与后齿轮B是两对同轴转动的轮轴结构，前齿轮A、后齿轮B通过链条配合工作，它们在相同时间内转过的齿数相同，链条对它们的作用力大小相等，骑行时人在脚踏处施力，通过曲柄带动前齿轮A顺时针转动，再通过链条带动后齿轮B与后轮一起转动。下表是小明的变速自行车的部分参数，齿轮的周长等于其齿数与链条节距的乘积。
结构 参数
前齿轮（3速） 齿数：22、32、45
曲柄长度 l＝18cm
后齿轮（7速） 齿数：12、15、17、19、21、24、28
轮胎直径 D＝60cm
链条节距 d＝1.5cm
（1）如图所示，曲柄和前齿轮A这对轮轴结构相当于　 　 （选填“省力”或“费力”）杠杆。故在相同情况下，选择曲柄长度通常较　 　 （选填“长”或“短”）时比较好。骑行时，前齿轮A和后齿轮B　 　 （选填“是”或“不是”）同轴转动的。
（2）小明调节变速自行车的齿比为，当他通过蹬脚踏使前齿轮A转动1圈时，后轮转动　 　 圈。
（3）当小明骑变速自行车爬坡时，为了最省力，他应该调节变速自行车的齿比为　 　 。
（4）为了在平整的路面上骑得快些，应将链条切换至半径较　 　 （选填：“大”或“小”）的后齿轮上。
（5）小明调节变速自行车使其达到最大齿比，当他以9m/s的速度在某段水平路面上匀速骑行时，地面对后轮的摩擦力为20N，则他每分钟要使脚踏转动　 　 圈，作用在脚踏上的力至少为　 　 N。（π取3）
20．如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轴。
（1）图乙是它的示意图为方便提水，应按照 　 　 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计，支点是 　 　 点，动力的作用点在 　 　 点（后两空选填“A”“B”或“C”）；
（2）图乙中动力臂和阻力臂的之比为5：1，若AB＝15cm，BC＝ 　 　 cm；现将总质量为50kg的水和桶从井中匀速提起，人们在摇把末端施加的力F1至少需要 　 　 N；
（3）图中水龙头开关的设计也应用了同样原理，开关选用 　 　 （选填“①”或“②”）效果更好。
21．小明通过仔细观察，发现简单机械在生活中有很多实际应用，如：指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 　 　 （选填“杠杆”、“滑轮”或“轮轴”），属于 　 　 （选填“省力”或“费力”）机械。锁芯中加入铅笔芯粉可以起润滑作用，锁芯间摩擦 　 　 （选填“增大”或“减小”），能使本来难打开的锁很容易打开。
22．阅读文章，回答问题：
轮轴
轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。图1所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂，如图2所示。
根据杠杆的平衡条件，可得F1﹒R＝F2﹒r，使用轮轴时，如果动力作用在轮上能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一。如果动力作用在轴上就费力，但可以省距离。
请回答下列问题：
（1）轮轴的实质是变形的 　 　 ，可根据 　 　 条件可知它省力或费力。
（2）若螺丝刀的轮半径是1.5cm，轴半径是0.3cm，则正常使用螺丝刀是 　 　 （选填“省力”或“费力”）的，且动力是阻力的 　 　 。
（3）请你再举出一个生活中轮轴的实例 　 　 。（选填“天平”、“筷子”或“门把手”）
▉题型9 斜面及其应用
【知识点的认识】
（1）定义：斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
（2）特点：可以省力，但费距离。
（3）原理：根据做功公式W＝Fs可知，把如图所示的物体从地面提升到某高度需要做功W1＝Gh，从斜面上把物体堆到同样的高度做功W2＝Fs，不考虑摩擦择优Fs＝Gh，因为s＞h，所以F＜G，斜面可以省力，但费距离。
23．我国是多山之国，修建了很多盘山公路，尤其在西南和中部地区。如图所示，盘山公路修得弯弯曲曲，主要目的是为了（　　）
A．省距离 B．省力
C．省功 D．省力和省功
24．利用图甲所示的定滑轮给人们提升物体带来便利，这是利用定滑轮可以 　 　 的特点。图乙中，要使剪物体时更省力，应把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，以 　 　 （选填“增大”或“减小”）阻力臂。图丙中的盘山公路相当于简单机械中的斜面，可以省 　 　 。第6章6.6 滑轮
题型1 定滑轮 题型2 动滑轮
题型3 动滑轮的计算 题型4 探究定滑轮与动滑轮的特点
题型5 简单机械省力情况的比较 题型6 滑轮组中的相关计算
题型7 滑轮组的设计与组装 题型8 轮轴及其应用
题型9 斜面及其应用
▉题型1 定滑轮
【知识点的认识】
定滑轮的特点主要有以下几点：
（1）轴的位置固定不动：这是定滑轮最基本的特征，即滑轮在使用过程中，其轴心位置是保持不变的。
（2）不省力：使用定滑轮并不能减少所需施加的力。也就是说，通过定滑轮提起重物，所需的力量与直接提起重物所需的力量是相同的。
（3）可以改变力的方向：虽然定滑轮不能省力，但它可以改变施力的方向。这对于某些需要改变施力方向的应用场景来说是非常有用的。
（4）实质上是等臂杠杆：定滑轮在力学原理上等同于一个等臂杠杆，其动力臂和阻力臂长度相等，因此不能省力。
1．生活中我们经常用到各种简单机械。如图甲所示，旗杆顶端的滑轮是一种简单机械，升旗时使用这种滑轮的目的是改变力的 　方向　 。如图乙是园艺工人修剪树枝时使用的剪刀，属于杠杆，使用这种剪刀的好处是可以省 　力　 （选填“力”或“距离”），如果树枝太硬不容易剪断，可以使树枝尽量 　靠近　 （选填“靠近”或“远离”）支点O。
【答案】方向；力；靠近
【解答】解：旗杆顶端的滑轮是一种简单机械，升旗时使用这种滑轮的目的是改变力的方向。园艺工人修剪树枝时使用的剪刀，属于杠杆，动力臂比阻力臂长，使用这种剪刀的好处是可以省力，如果树枝太硬不容易剪断，可以使树枝尽量靠近支点O，减小阻力臂，可以更省力。
故答案为：方向；力；靠近。
▉题型2 动滑轮
【知识点的认识】
动滑轮：是指轴随物体一起移动的滑轮，
实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆。
特点：省力，不能改变动力方向，费距离。
2．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧秤示数为2N。若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是（　　）
A．自由端拉力F为4N
B．自由端的速度是0.1米/秒
C．此滑轮是定滑轮
D．物体与地面间的摩擦力为4N
【答案】D
【解答】解：A、弹簧秤的示数为2N，由于动滑轮两侧绳子受力的大小相同，所以自由端的拉力大小为2N，故A错误；
B、自由端的速度：v绳＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，故B错误；
C、滑轮随物体一起运动，所以滑轮为动滑轮，故C错误；
D．物体做匀速直线运动，滑轮对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，而使用动滑轮能省一半的力，故物体A受到的摩擦力F摩＝2F＝2×2N＝4N，故D正确。
故选：D。
3．如图所示，物体A、B的重分别为20N、10N，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则（　　）
A．F＝20N B．F＝10N C．F＝5N D．F＝30N
【答案】B
【解答】解：
滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，由图知，此滑轮组由2段绳子承担B物体的重力，
所以绳子上的拉力FAGB10N＝5N；
A向右做匀速直线运动时，在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡，所以f＝FA＝5N，方向水平向左；
若使物体A向左做匀速直线运动，此时A受向左的拉力F、向右的摩擦力和向右的绳子拉力FA，且A对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力大小不变（仍为5N），
因A处于平衡状态且绳子上的拉力大小不变，则由力的平衡条件可得向左的拉力F＝FA+f＝5N+5N＝10N。
故选：B。
4．如图所示，小欣同学只有一根绳子，他想把被风刮倒的甲树拉正，想起刚学习滑轮知识，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。在甲树被拉起的过程中，　甲树　 （选填“甲树”或“乙树”）相当于动滑轮，像图中一样使用动滑轮可以省 　力　 （选填“力”或“距离”）。如果不计绳重和摩擦，甲树受到400N拉力，则乙树受到的拉力为 　200　 N。
【答案】甲树；力；200
【解答】解：把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子时，甲的树干要移动，则甲的树干相当于动滑轮；
使用动滑轮可以省力，但费距离；
拉甲树干的绳子段数是2，不计绳重和摩擦，所以小欣对绳子的拉力F400N＝200N，乙树受到的拉力等于1段绳子的拉力，大小为200N。
故答案为：甲树；力；200。
5．如图所示，物体A的质量为5kg。在水平方向拉力F的作用下，物体恰好以0.1米/秒的速度匀速前进。已知拉力F的大小为20牛，物体A受到的摩擦力为　40　 牛，拉力F的速度为　0.2　 米/秒，1分钟内拉过的绳子的长度为　12　 米。（假设绳子足够长，滑轮重不计、绳子和滑轮间的摩擦不计）
【答案】40；0.2；12
【解答】解：物体A受到的摩擦力f＝2F＝2×20N＝40N；
拉力的速度v拉＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s；
1分钟内拉过的绳子的长度s＝v拉t＝0.2m/s×60s＝12m。
故答案为：40；0.2； 12。
▉题型3 动滑轮的计算
【知识点的认识】
不考虑动滑轮重量时，拉力F与物重G的关系为：F=G2。这意味着，如果忽略动滑轮本身的重量，每个动滑轮可以将所需的拉力减半。
考虑动滑轮重量时，拉力F与物重G及动滑轮重量G动的关系为：F=G+G动滑轮2。这个公式考虑了动滑轮自身的重量，因此在实际应用中更为准确。
动滑轮自由端移动距离＝物体移动距离×2。
6．如图所示，物体A在拉力F的作用下向右做匀速直线运动，若地面对物体A的摩擦力大小为8N，则弹簧测力计的示数和拉力F的大小分别为（不计绳与滑轮的摩擦）（　　）
A．8N，4N B．8N，24N C．8N，16N D．4N，8N
【答案】C
【解答】解：（1）因物体A做匀速直线运动，则作用在物体A上的拉力F拉＝f＝8N，F示＝F拉＝8N。
（2）如图所示，此时的动滑轮相当于阻力臂是动力臂2倍的杠杆，作用在动滑轮轴上的拉力：F＝2f＝2×8N＝16N。
故选：C。
7．如图所示小华组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝100N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升1m。则①F甲＝　50N　 ，②F乙＝　200　 N。若想以更快的速度将物体提升起来，则选用方案　乙　 （甲/乙），但该方案的缺点是　该方案中绳端的拉力是物重的二倍，比较费力　 。
【答案】50N；200；乙；该方案中绳端的拉力是物重的二倍，比较费力。
【解答】解：图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一半的力，所以F甲G物100N＝50N；
图乙是动滑轮，由图可知，G物F乙＝100N，所以F乙＝200N；
要提升物体更快，乙图中动滑轮更适合，物体上升高度是绳子自由端移动的距离的2倍，物体上升的速度是绳子自由度速度的2倍，该方案中绳端的拉力是物重的二倍，比较费力。
故答案为：50N；200；乙；该方案中绳端的拉力是物重的二倍，比较费力。
▉题型4 探究定滑轮与动滑轮的特点
【知识点的认识】
实验器材。定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、钩码、刻度尺、铁架台、细绳等。
实验步骤：
第一步：用弹簧测力计测出两个钩码的重力G。
第二步：如图所示，在铁架台上分别组装定滑轮和动滑轮。
第三步：用定滑轮时，弹簧测力计匀速竖直向下移动一段距离，测出拉力F，并用刻度尺分别测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s。
第四步：用动滑轮时，弹簧测力计匀速竖直向上移动一段距离，测出拉力F，并用刻度尺分别测出钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s。
第五步：分析实验数据，分别找出定滑轮和动滑轮的F、G的关系及s、h的关系。
实验结论：
（1）定滑轮特点：不省力，也不省距离，s＝h，但可以改变力的方向。
（2）动滑轮特点：省力，但费距离，s＝2h，不能改变力的方向。
8．同学们共同研究滑轮的特点。
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以 　改变力的方向　 ，他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个 　等臂　 杠杆；
（2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢提升4N的重物，如图乙；
①使用动滑轮时，应沿 　竖直　 方向匀速提升重物，以达到最佳的省力效果；
②通过观察和比较测量结果，可得初步结论：使用动滑轮可以 　省力　 ，但不能改变力的方向；用动滑轮匀速提起同一重物时（忽略绳重及摩擦），弹簧测力计的示数等于提升总重力的 　一半　 ，因为此时的动滑轮相当于一个 　省力　 杠杆；
③若还想继续研究用动滑轮匀速缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择同样物体与 　相同　 滑轮来进行实验对比（选填“相同”或“不同”）。
【答案】（1）改变力的方向；等臂；（2）竖直；省力；一半；省力；相同。
【解答】解：（1）向各个方向都可通过定滑轮用弹簧测力计将4N的重物向上提起，所用的力都为4N，这说明，使用定滑轮不能省力，但能改变力的方向。
使用定滑轮时，其支点在轴上，重物对轮的作用力为阻力，测力计对轮的作用力为动力，支点到动力及阻力的作用线的距离都为轮的半径，即动力臂等于阻力臂，所以是一个等臂杠杆。
（2）①使用动滑轮时，应竖直向上匀速拉动重物，此时的动滑轮相当于一个省力杠杆，动力臂是轮的2个半径，阻力臂是轮的一个半径，动力臂是阻力臂的两倍，可达到最佳省力效果。
②动滑轮最佳省力时，相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以可以省力，据杠杆的平衡条件，此时弹簧测力计的示数等于物重的，是一个省力杠杆。
③要探究拉力方向对拉力大小的影响，除了改变拉力的方向外，其它因素应保持不变，所以需要选择相同的物体与相同的滑轮进行实验。
故答案为：（1）改变力的方向；等臂；（2）竖直；省力；一半；省力；相同。
▉题型5 简单机械省力情况的比较
【知识点的认识】
（1）定滑轮不省力；
（2）动滑轮省一半力；
（3）滑轮组根据公式F=1n(G物+G动)进行判断；
（4）杠杆根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2进行判断。
9．用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳的重量，其中用力最小的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解答】解：A、F1G；
B、F22G；
C、F3G；
D、F4G。
由此分析比较可知F3最小。
故选：C。
▉题型6 滑轮组中的相关计算
【知识点的认识】
滑轮组中力、距离、速度的基本计算主要包5个方面：
1、画滑轮组中绳子的绕法；
2、计算绳端的拉力；
3、计算能够拉动重物的重力；
4、计算动滑轮的重力；
5、计算绳端或物体运动的速度；
6、做功、功率问题等。
10．认真分析下列各图，物体的重力都是20N，（不考虑摩擦和动滑轮的重力）当物体处于平衡状态时，拉力F的大小分别是FA＝　20　 N，FB＝　40　 N，FC＝　10　 N。
【答案】20；40；10
【解答】解：A图为两个定滑轮，不省力，FA＝G物＝20N；
B图拉力拉的是动滑轮，所以费一倍的力，即FB＝2G物＝40N；
C图重物与动滑轮相连接，FCG物＝10N。
故答案为：20N；40N；10N。
▉题型7 滑轮组的设计与组装
【知识点的认识】
1、求出滑轮组绳子股数n设计滑轮组是比较难以掌握的一种题型，为了帮助大家掌握好这类题型，现归纳出解答设计滑轮组特点。
2、确定滑轮组个数及绳子始方位：
（1）动滑轮N动＝n/2（n为偶数） （n﹣1）/2（n为奇数 ）
（2）定滑轮N定＝N动（n为偶数端力向下）（n为奇数端力向上 ）N动+1（n为奇数端力向下）N动﹣1（n为偶数端力向上 ）
（3）绳子始端固定方位：（偶定、奇动），n为偶数，绳子始端在定滑轮钩上；n为奇数则连在动滑轮钩上。
3、组装滑轮组：在完成1求出，2确定的基础上，绳子由里至外一圈地绕置即可。
11．根据图中人所站的位置，画出使用滑轮组将重物提升最省力的绕绳方法。
【答案】
【解答】解：由图可知，人的拉力的方向是向上的，所以应该有三段绳子拉着动滑轮，此时连接动滑轮的绳子的股数最多，是最省力的；应先连接动滑轮的挂钩，依次绕过定滑轮、动滑轮；如下所示：
12．在图中画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：图中只有一个动滑轮和一个定滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
13．如图所示，小明使用滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。
【答案】
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，并且绳子的自由端要向下拉，所以要从动滑轮的下挂钩向上绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，如图所示：
14．如图所示，借助滑轮组用80N的力提起了重300N的物体（不计摩擦），请你根据题中数据分析并画出该滑轮组的绕绳方法。
【答案】
【解答】解：
不计摩擦，此滑轮组承担物重的绳子段数为：n3.75，即由4股绳子承担物重；
根据“奇动偶定”原则，绳子应首先固定在定滑轮下面的挂钩上，然后依次缠绕。如图所示：
15．画出人站在地上拉起重物的绕线方法。
【答案】
【解答】解：图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，人站在地面提升物体，绳子的拉动方向应向下，从绳子自由端向上开始绕起，依次绕过定滑轮、下面的动滑轮、定滑轮的挂钩，如图所示：
16．如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。
【答案】
【解答】解：只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，如下图：
17．如图，要用滑轮组将陷入泥潭的汽车拉出，请在图中画出最省力的绳子绕法。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：最省力的绕法是绕过动滑轮的绳子股数n与滑轮总个数n'之间的关系是：n＝n'+1＝3；由“奇动偶定”确定绕法。
故答案为：
▉题型8 轮轴及其应用
【知识点的认识】
（1）轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。
（2）作用：可以省力和改变力的方向。
（3）实质：是一个可连续转动的杠杆
（4）原理：使用轮轴时，一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切，因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径、由于轮半径总大于轴半径，因此当动力作用于轮时，轮轴为省力费距离杠杆，实际的例子：有自行车脚踏与轮盘（大齿轮）是省力轮轴．
当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆，实际的例子有：自行车后轮与轮上的飞盘（小齿轮）、吊扇的扇叶和轴都是费力轮轴的应用．
18．图中的机械在使用时不能省力的是（　　）
A．定滑轮
B．动滑轮
C．钢丝钳
D．斜面
【答案】A
【解答】解：不计机械自重，在理想状况下：
A、由图可知，这是一个定滑轮，根据定滑轮的特点可知，F＝G，即定滑轮不能省力，故A正确；
B、由图可知，这是一个动滑轮，根据动滑轮的特点可知，使用图中动滑轮能省一半力，故B错误；
C、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D、根据功的原理可知，克服物体重力所做的功Gh＝FL，则拉力F，根据直角三角形的特点可知，L＞h，所以F＜G，即使用斜面可以达到省力的目的，故D错误。
故选：A。
19．如图是变速自行车的部分结构示意图，其中曲柄与前齿轮A、后轮与后齿轮B是两对同轴转动的轮轴结构，前齿轮A、后齿轮B通过链条配合工作，它们在相同时间内转过的齿数相同，链条对它们的作用力大小相等，骑行时人在脚踏处施力，通过曲柄带动前齿轮A顺时针转动，再通过链条带动后齿轮B与后轮一起转动。下表是小明的变速自行车的部分参数，齿轮的周长等于其齿数与链条节距的乘积。
结构 参数
前齿轮（3速） 齿数：22、32、45
曲柄长度 l＝18cm
后齿轮（7速） 齿数：12、15、17、19、21、24、28
轮胎直径 D＝60cm
链条节距 d＝1.5cm
（1）如图所示，曲柄和前齿轮A这对轮轴结构相当于　省力　 （选填“省力”或“费力”）杠杆。故在相同情况下，选择曲柄长度通常较　长　 （选填“长”或“短”）时比较好。骑行时，前齿轮A和后齿轮B　不是　 （选填“是”或“不是”）同轴转动的。
（2）小明调节变速自行车的齿比为，当他通过蹬脚踏使前齿轮A转动1圈时，后轮转动　3　 圈。
（3）当小明骑变速自行车爬坡时，为了最省力，他应该调节变速自行车的齿比为　　 。
（4）为了在平整的路面上骑得快些，应将链条切换至半径较　小　 （选填：“大”或“小”）的后齿轮上。
（5）小明调节变速自行车使其达到最大齿比，当他以9m/s的速度在某段水平路面上匀速骑行时，地面对后轮的摩擦力为20N，则他每分钟要使脚踏转动　80　 圈，作用在脚踏上的力至少为　125　 N。（π取3）
【答案】（1）省力；长；不是；（2）3；（3）；（4）小；（5）80；125。
【解答】解：（1）曲柄和前齿轮A这对轮轴，可以看成以轴心为支点的杠杆，动力臂为曲柄的长度，阻力臂为齿轮A的半径，曲柄的长度大于齿轮A的半径，故为省力杠杆；增大曲柄的长度更省力；前齿轮A和后齿轮B各有各自的转轴，骑行时，前齿轮A和后齿轮不是同轴转动的；
（2）调节变速自行车的齿比为，根据链条走过的距离相等，当通过蹬脚踏使前齿轮A转动1圈，链条通过的距离为L＝45×1.5cm＝n×15×1.5cm，所以后轮转动的圈数n＝3；
（3）当小明骑变速自行车爬坡时，为了最省力，应该使车子前进一定距离时，前轮转动较多的圈数，走的距离一定，踏板走的圈数多，前轮齿数少，故齿轮比为；
（4）为了在平整的路面上骑得快些，应使后齿轮转动快一些，故齿数较少，半径较小；
（5）小明调节变速自行车使其达到最大齿比，以9m/s的速度行驶，每分钟前进的距离s＝vt＝9m/s×60s＝540m，后齿轮转动的圈数为，因为链条通过的距离相等，此时前齿轮转动的圈数80，故每分钟要使脚踏转动的圈数为80圈；
对于后齿轮B来说，齿轮半径r13cm，由杠杆的平衡条件得：，
所以链条对后齿轮向前的拉力F，
链条对前齿轮向后的拉力F′＝F＝200N，
此时前齿轮的半径r211.25cm，
对于前齿轮A来说，由杠杆的平衡条件得：F′ r2＝F踏板 l，
作用在脚踏上的力至少为；
故答案为：（1）省力；长；不是；（2）3；（3）；（4）小；（5）80；125。
20．如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轴。
（1）图乙是它的示意图为方便提水，应按照 　省力　 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计，支点是 　B　 点，动力的作用点在 　C　 点（后两空选填“A”“B”或“C”）；
（2）图乙中动力臂和阻力臂的之比为5：1，若AB＝15cm，BC＝ 　75　 cm；现将总质量为50kg的水和桶从井中匀速提起，人们在摇把末端施加的力F1至少需要 　100　 N；
（3）图中水龙头开关的设计也应用了同样原理，开关选用 　①　 （选填“①”或“②”）效果更好。
【答案】（1）省力；B；C；（2）75；100；（3）①。
【解答】解：（1）辘轳的实质是轮轴，为省力杠杆，动力作用在轮上，即动力的作用点在C点省力；支点是绕着转动的固定点，即B点。
（2）图乙中动力臂和阻力臂的之比为5：1，即BC：AB＝5：1，阻力臂AB＝15cm，动力臂为
BC＝5×15cm＝75cm
由根据杠杆的平衡条件得：
F1×BC＝G×AB＝mg×AB
人们施加的力F1至少需要
（3）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，故选择图中的①可以更省力；
故：（1）省力；B；C；（2）75；100；（3）①。
21．小明通过仔细观察，发现简单机械在生活中有很多实际应用，如：指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 　轮轴　 （选填“杠杆”、“滑轮”或“轮轴”），属于 　省力　 （选填“省力”或“费力”）机械。锁芯中加入铅笔芯粉可以起润滑作用，锁芯间摩擦 　减小　 （选填“增大”或“减小”），能使本来难打开的锁很容易打开。
【答案】轮轴；省力；减小。
【解答】解：钥匙相当于一个轮轴；钥匙插入钥匙孔的部分是轴，手握的位置是轮，因为动力作用在轮上，所以钥匙属于省力机械，锁芯中加入铅笔芯粉可以起润滑作用，接触面变得光滑，锁芯间摩擦减小，能使本来难打开的锁很容易打开。
故答案为：轮轴；省力；减小。
22．阅读文章，回答问题：
轮轴
轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。图1所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂，如图2所示。
根据杠杆的平衡条件，可得F1﹒R＝F2﹒r，使用轮轴时，如果动力作用在轮上能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一。如果动力作用在轴上就费力，但可以省距离。
请回答下列问题：
（1）轮轴的实质是变形的 　杠杆　 ，可根据 　杠杆平衡　 条件可知它省力或费力。
（2）若螺丝刀的轮半径是1.5cm，轴半径是0.3cm，则正常使用螺丝刀是 　省力　 （选填“省力”或“费力”）的，且动力是阻力的 　　 。
（3）请你再举出一个生活中轮轴的实例 　门把手　 。（选填“天平”、“筷子”或“门把手”）
【答案】（1）杠杆；杠杆平衡；（2）省力； ；（3）门把手。
【解答】解：（1）轮轴实质是可绕固定轴传动的杠杆；其支点在轴心，阻力作用在轴上，动力作用在轮上。轮半径大于轴半径，根据杠杆平衡条件可知，轮轴实质是省力杠杆。
（2）螺丝刀的轮半径是1.5cm，轴半径是0.3cm，即R＝5r，根据杠杆的平衡条件F1．R＝F2．r知F1F2，故正常使用螺丝刀是省力的，且动力是阻力的。
（3）轮轴的实质是可绕固定轴传动；其支点在轴心，阻力作用在轴上，动力作用在轮上，轮半径大于轴半径，所以实质是省力杠杆，生活中实例有门把手、自来水龙头，自行车把等。
故答案为：（1）杠杆；杠杆平衡；（2）省力； ；（3）门把手。
▉题型9 斜面及其应用
【知识点的认识】
（1）定义：斜面是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
（2）特点：可以省力，但费距离。
（3）原理：根据做功公式W＝Fs可知，把如图所示的物体从地面提升到某高度需要做功W1＝Gh，从斜面上把物体堆到同样的高度做功W2＝Fs，不考虑摩擦择优Fs＝Gh，因为s＞h，所以F＜G，斜面可以省力，但费距离。
23．我国是多山之国，修建了很多盘山公路，尤其在西南和中部地区。如图所示，盘山公路修得弯弯曲曲，主要目的是为了（　　）
A．省距离 B．省力
C．省功 D．省力和省功
【答案】B
【解答】解：盘山公路属于斜面，盘山公路修得弯弯曲曲，主要目的是为了省力，使用任何机械都不能省功，故B正确，ACD错误。
故选：B。
24．利用图甲所示的定滑轮给人们提升物体带来便利，这是利用定滑轮可以 　改变力的方向　 的特点。图乙中，要使剪物体时更省力，应把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，以 　减小　 （选填“增大”或“减小”）阻力臂。图丙中的盘山公路相当于简单机械中的斜面，可以省 　力　 。
【答案】改变力的方向；减小；力。
【解答】解：利用图甲所示的定滑轮给人们提升物体带来便利，这是利用定滑轮可以改变力的方向的特点。图乙中，要使剪物体时更省力，应把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，以减小阻力臂。图丙中的盘山公路相当于简单机械中的斜面，可以省力。
故答案为：改变力的方向；减小；力。

展开更多......

收起↑