1、4滑轮的认知漫画释义 秋季班 第八讲秋季班 第六讲暑期班 第五讲知识互联网 模块一 滑轮的认知知识导航残奥会上运动员将自己及轮椅一起拉起! 起重设备上的滑轮组 定滑轮特征: 1. 轮的边缘有槽;2. 轮可以转动, 轴固定不动;3. 利用绳索拉起重物;4. 能改变用力的方向.受力分析:1. 同一条绳索上任意一点受力大小是相同的;2. 由于绳子能任意弯曲, 所以力方向可以改变;3. 我们把动力作用在绳子上的一端叫做自由端, 实验表明, 在匀速或静止状态下, 动力和阻力的大小是相同的.动滑轮特征: 1. 绳子的一端被固定, 滑轮是沿固定的绳子滚动, 所以滑轮与固定绳端的接触点是支点;2. 滑轮不仅转
2、动, 而且还随着绳子一起上下移动; 3. 动力与克服阻力的方向一致, 所以动滑轮不能改变用力方向. 4. 由于阻力F2随滑轮一起移动, 所以滑轮受到的重力也是阻力的一部分.受力分析:1. 重物(阻力)是作用在滑轮轴上的; 所以阻力的力臂是轮半径R; 2. 动力作用在滑轮的绳子自由端, 动力的力臂为2R; 根据杠杆原理, 不计滑轮的重力时, 使用动滑轮最多省一半力.定滑轮的杠杆原理 等臂杠杆: , 即: ; 其中: s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离.动滑轮的杠杆原理 省力杠杆:,即: ; 其中: s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离.反拉滑轮模型受力分析: 费力省距离: ; 其中:
3、s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离.水平滑轮问题; ; ; ; ; ; 夯实基础【例1】 如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置. 他按如图所示提起钩码时注意保持测力计匀速移动, 分别测得一组数据如下表所示.钩码重G/N钩码升高高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离S/m甲0.980.20.980.2乙0.980.21.020.2丙0.980.20.550.4请你分析: (1) 比较测力计拉力的方向, 可知: 使用定滑轮的好处是 ; (2) 比较测力计示数的大小, 可知: 使用动滑轮的好处是 ;(3) 把钩码升高相同的高度, 比较乙和丙实验测力计移动的距离, 可知: 使
4、用动滑轮 ; (4) 在提升重物的过程中, 如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点, 则应选择 ; 【例2】 如图所示, 通过定滑轮匀速提起重物G时, 向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3, 则三个力大小关系是 ( )A. F1最大 B. F2最大 C. F3最大 D. 一样大【例3】 采用了如图所示的两种方法将同一物体提升同样的高度. 已知物体所受重力为20N, 每个滑轮重力均为5N, 物体在10s内被提升的高度均为2m. 不计绳重和摩擦:(1) 人在绳子端所用力分别为F1和F2, 则F1= N, F2= N; (2) 绳子自由端移动的距离分别为s1和s2, 则s1= m, s2= m; (
5、3) 绳子自由端移动的速度分别为v1和v2, 则v1= m/s, v2= m/s. 【例4】 如图所示, 放在水平地面上的物体所受重力为G, 系着它的一根轻绳竖直绕过转轴光滑的滑轮, 绳子的另一端受的拉力为F, 地面对物体的支持力为N. 下面关于这三个力的大小关系正确的是 ( )A. B. C. D. 【例5】 不考虑滑轮与轻绳之间的摩擦, 米袋总重为800N, 而绳上吊着的静止的“绅士”重500N, 则米袋对地面的压力为 ( ) A. 500N B. 250N C. 300N D. 800N能力提升【例6】 小李的质量为50千克, 可以举起80千克的杠铃; 小胖的质量为70千克, 可以举起6
6、0千克的杠铃. 他们两人通过如图所示的装置来比赛, 双方竭尽全力, 看谁能把对方拉起来, 比赛结果应是 ( )A. 小李把小胖拉起 B. 小胖把小李拉起C. 两个都拉不起 D. 两个都拉起【例7】 如图所示, 物体受到的重力为, 用力将滑轮匀速提升, 重物随滑轮一起匀速上升(不计绳重、滑轮重及绳与轮之间的摩擦). 当重物上升时, 关于滑轮上升的高度和拉力的说法正确的是 ( )A. , B. , C. , D. , 【例8】 如图所示, 用力将滑轮匀速提升, 重物随滑轮一起匀速上升(不计绳重、及绳与轮之间的摩擦). 已知滑轮自重为10N, , 则重物的重力为 N.【例9】 如图所示, 用动滑轮拉
7、着一个物块在水平方向运动. 已知物体重力为120N, 受到的地面的摩擦力为50N, 物块恰在水平方向做匀速直线运动, 30s内物体向左移动了0.9m, 则力F大小为 N; 绳子自由端的移动速度为 m/s.(忽略滑轮摩擦以及动滑轮和绳重)【例10】 如图所示, 用动滑轮拉着一个物块在水平方向运动. 已知物体重力为30N, 当拉力F为10N时, 物块恰在水平方向做匀速直线运动, 则物块所受的滑动摩擦力大小为 N; 当F增大到14N时, 物块受到的合力大小为 N .(忽略滑轮摩擦以及动滑轮和绳重)模块二 滑轮组及其受力分析知识导航滑轮组特点: 1. 由几个滑轮组合起来使用的装置叫滑轮组;2. 既可以
8、改变用力的方向, 又可以省力.受力分析: (将重物与动滑轮看做一个整体) ; ; 其中n为承重绳子的段数.整体法解基本滑轮模型夯实基础【例11】 如图所示的装置处于静止, 物重都是G, 不计滑轮和绳重及摩擦, 使物体匀速上升, 拉力F最小的是 ( )A B C D【例12】 要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来, 试在图中画出最省力的绕绳方法. 【例13】 一个同学站在地面上, 要利用如图所示的滑轮组提升重物. 已知物重, 而绳子最多只能承受的拉力. 请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法. 【例14】 如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图, 它由4个定滑轮和两个动滑轮组成, 绳子的尾端绕在一个固定在
9、墙壁的旋轮上, 旋转摇柄可以使晾衣架升降. 假设在升降过程中衣架横梁保持水平. 请回答下列问题: (1) 假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50N, 则静止时绳子拉力是 N; (各种摩擦力忽略不计)(2)要使衣架横梁上升1m, 则绕进旋轮上的绳子长度是 m. 【例15】 如图所示的滑轮组, 将重120N的物体匀速提高0.1m（动滑轮的重及绳子的摩擦不计, 所需的拉力和自由端移动的距离正确的是 ( )A. 40N, 0.3m B. 40N, 0.2m C. 60N, 0.3m D. 60N, 0.2m【例16】 如图所示的滑轮组中, 每个滑轮自重均为20N, 横杆的自重是10N, 摩擦和绳重
10、不计, 现用此滑轮组匀速提起重G=750N的物体, 那么需要施加的动力F是 N; 若物体上升0.3m, 则绳子自由端移动的距离为 m.【例17】 如图所示, 图中的甲、乙两个物体处于静止状态. 甲、乙的密度之比甲: 乙=2: 1, 质量之比, 且乙的质量为500g. 若不计绳重、轮重和摩擦, g取10N/kg, 则下列说法正确的是 ( )A. 滑轮组静止时, 甲受力平衡, 乙受力不平衡B. 甲、乙两个物体的体积比为8: 5C. 甲的重力为8ND. 乙对地面的压力为3N【例18】 (多选) 如图所示滑轮组, 不计滑轮、绳、弹簧测力计重及轮与轴间的摩擦, 当用力拉动物体A向左匀速运动的过程中, 若
11、物体与地面间的摩擦力的大小f=18N, 绳端移动速度为0.6m/s, 则 ( )A. 弹簧测力计的示数是18NB. 拉力的大小是6NC. 物体A移动的速度是0.6m/sD. 物体在4内通过的距离是0.8m能力提升【例19】 如图所示, 体重为500N的人站在地上提升重物, 使重物以的速度匀速上升. 已知动滑轮重力为50N, 被提升重物的重力为400N. (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦) , 则人对绳子的拉力为 N; 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 .【例20】 如图所示, 体重为500N的人站在高台上提升重物, 使重物以的速度匀速上升. 已知动滑轮重力为50N, 被提升重物的重力为
12、400N. (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦) 则: 则人对绳子的拉力为 N; 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 .【例21】 如图所示, 吊篮的重力为400N, 动滑轮的总重力为50N, 定滑轮重力为40N, 人的重力为600N, 人在吊篮里拉着绳子不动时需用力 ( )(不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦)A. 218N B. 220N C. 210N D. 236N【例22】 体重为480N小钧同学站在地面上, 欲使用如图所示的滑轮组提升重力为500N的重物. 已知每个滑轮重力大小为60N. 第一次人用F1=100N的力向下拉绳子, 物体没有被提起, 则此时物体对水平地面的压力大小为多少
13、? 第二次人用更大的力向下拉绳子, 使物块匀速上升, 则此时人对地的压力大小为多少? 天花板对定滑轮的拉力大小为多少? (不计绳重及绳与轮之间的摩擦)【例23】 体重为500N的工人利用此装置把自己和重为100N的涂料箱拉到高处. 已知动滑轮重力为50N, 筐重力为130N . 不计绳重及轮与轴之间的摩擦. 求: 人的拉力为多少? 人此时对筐的压力为多少?实战演练【练1】 用一个动滑轮将重120N的物体匀速提起(动滑轮重、摩擦忽略不计), 所用拉力为 ( )A. 120N B. 60N C. 240N D. 30N【练2】 同一物体沿相同水平地面被匀速移动, 如下图所示, 拉力分别为F甲、F乙
14、、F丙, 不计滑轮与轻绳间的摩擦, 比较它们的大小, 则 ( )A. F甲F乙F丙 B. F甲F乙F丙 C. F甲F乙F丙 D. F甲F乙F丙 【练3】 (多选) 如图所示，在大小为50N的拉力F作用下, 滑轮组将80N的重物提升了lm, 忽略绳重及摩擦阻力. 在此过程中 ( )A. 绳子自由端下降的距离是2mB. 绳子自由端下降的距离是3mC. 动滑轮的重力为20ND. 将物体重力增加到160N, 则拉力变为100N【练4】 (多选) 如图所示, 用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动, 使物体以相等速度移动相同的距离. 所用拉力分别是F1、F2、F3, 这三个力的作用点移动
15、距离分别是s1、s2、s3, 移动速度分别为v1、v2、v3, 不计滑轮摩擦, 则 ( )A. F1: F2: F3=2: 1: 4 s1: s2: s3=2: 1: 4B. F1: F2: F3=2: 1: 4 s1: s2: s3=2: 4: 1C. F1: F2: F3=2: 4: 1 v1: v2: v3=2: 1: 4D. F1: F2: F3=2: 1: 4 v1:v2: v3=2: 4: 1【练5】 如图所示, 体重为500N的人站在水平地面上拉绳子, 使重物以的速度匀速上升. 已知动滑轮重力为50N, 被提升重物的重力为300N. (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦)则: (1)
16、此时自由端人的拉力大小为 N, 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 .(2) 若此人竭尽全力拉绳子, 利用此装置最多能拉起 N的重物.1摩擦方面 （1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹, 并且使用摩擦大的材料, 增大摩擦力. （2）车轴处经常上一些润滑油, 以减小接触面粗糙程度, 来减小摩擦力. （3）所有车轴处均有滚珠, 变滑动摩擦为滚动摩擦, 来减小摩擦. （4）刹车时, 用力捏紧车闸, 以增大刹车块与车圈之间的压力, 从而增大摩擦力. （5）.紧蹬自行车前进时, 后轮受到的摩擦力方向向前, 是自行车前进的动力; 前轮受到的摩擦力方向向后, 是自行车前进的阻力.
17、 自行车靠惯性前进时, 前后轮受到的摩擦力方向均向后, 这两个力均是自行车前进的阻力. 2简单机械（1）自行车刹车手闸是一个省力杠杆, 车后坐的载物夹也是杠杆. 脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴, 后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴. 车把和前叉也构成省力轮轴. （2）自行车上坡走S形路线, 相当于增加了斜面的长, 可以省力, 使上坡更容易. 3压强方面 （1）一般情况下, 充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为S100cm2, 当一普通的成年人骑自行车前进时, 自行车对地面的压力大约为F（600N+250N）850N, 可以计算出自行车对地面的压强约为8.5104Pa. （2）自行车的车座较宽大, 可以增大人与车座的接触面积, 减小对人的压强, 人骑车时感到舒服. 自行车中的物理知识 61寒假初二尖端班第4讲学生版