1、 12.2 滑轮滑轮 一、定滑轮一、定滑轮 1定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。 2实质：是一个_杠杆的变形。 3特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。 4拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：_。 5使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都_。 二、动滑轮二、动滑轮 1定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。 2实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。 3特点：能省一半力，但_力的方向且_距离。 4省力情况：FG物/2（不考虑动滑轮重和摩擦） F（G物G动）/2（不考虑摩擦） 5拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。 6使用动滑轮时，如果跨过
2、滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大，弹簧秤的示数_。 三、滑轮组三、滑轮组 1定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。 2特点：_。 3省力情况：（竖直提物，n 为跨在动滑轮上的绳子股数） （1）不考虑动滑轮重和摩擦：FG物/n （2）不考虑摩擦，但计动滑轮重 F（G物G动滑轮）/n （3）拉力绳子自由端伸长的距离 s 与物体上升的距离 h 的关系：snh （4）物体移动的速度 v物与绳子自由端绳子伸长的速度 v绳的关系：v绳nv物 等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向 1定滑轮定滑轮 （1）定义：）定义：中间的轴固定不动的滑轮。 （2）实质：）实质：等臂杠杆 （3）特
3、点：）特点：不能省力但是能改变动力的方向。 （4）对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：）对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：F=G，绳子自由端移动距离 sF（或速度 vF）=重物移动的 距离 sG（或速度 vG）。 2动滑轮动滑轮 （1）定义：）定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） （2）实质：）实质：动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆。 （3）特点：）特点：省一半的力，但不能改变动力的方向。 （4） 理想的动滑轮 （不计轴间摩擦和动滑轮重力） ：） 理想的动滑轮 （不计轴间摩擦和动滑轮重力） ： F= 2 G ， 只忽略轮轴间的摩擦则拉力 F= 2 动 GG ， 绳子自由端移动
4、距离 sF（或 vF）=2 倍的重物移动的距离 sG（或 vG）。 【例题【例题 1】工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了选项所示的四种方案（机器下方的小 圆表示并排放置的圆形钢管的横截面）。其中最省力的方案是 A B C D 参考答案参考答案：C 够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时所用的力最小，即最 省力。故选 C。 3滑轮组滑轮组 （1）定义：）定义：定滑轮和动滑轮组合在一起使用。 （2）特点：）特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。 （3）滑轮组的计算：）滑轮组的计算：有几股绳子吊在动滑轮上，拉力就是物体重（包括
5、动滑轮重）的几分之一（不计 绳重和摩擦）。 （4）公式：）公式：F= n G （G=G物+G动），绳子自由端移动距离：s=nh。 注意：注意：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为 n，若 n 为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若 n 为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。学*科网 【例题【例题 2】某人用如图所示的滑轮组提升重为 800 N 的重物，在拉力 F 作用下，30 s 时间内，物体向上 移动了 12 m，若滑轮组的机械效率为 80%，绳重、摩擦阻力不计，则 A拉力做的功为 12 000 J B拉力的功率为 50 W C绳子自由端被拉下距离为 36 m D动滑轮重力大小为 100 N
6、 参考答案参考答案：A 1在研究定滑轮特点时，做的实验如图所示，弹簧测力计示数分别为 F1、F2、F3，则三个力的大小关系是 AF1最大 BF2最大 CF3最大 D三者一样大 2 如图所示， 物体 M 放在水平桌面上 现通过一动滑轮 （质量和摩擦均不计） 在绳子自由端施加一拉力 F， 拉着 M 向左做匀速直线运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为 10 N。若在 M 上加放一物块 m， 要保持 M 向左继续做匀速直线运动，需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力 F，则 AM 运动时受到向左的摩擦力 B加放 m 前，M 受到 20 N 的摩擦力 C加放 m 前，M 受到 10 N 的摩擦力 D加
7、放 m 后，力 F保持 10 N 不变 3下图所示的滑轮或滑轮组，匀速提高同一物体，最省力的是（滑轮重和摩擦不计） A B C D 4工人师傅用拉力 F1将重物匀速搬运到 h 高处，对重物做的功是 W1；若工人改用动滑轮将该重物匀速提 升到 h 高处，拉力为 F2，对重物做的功是 W2（滑轮、绳的重力及摩擦力可忽略不计），则下列说法正 确的是 AF1=F2 BF1W1 DW2=W1 5如图所示，两个物体的重量分别是 G1和 G2，当滑轮平衡时，G1:G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和 滑轮间的摩擦力） A1:1 B2:1 C1:3 D1:2 6如图中某同学体重为 500 N，他的手能承受的最
8、大拉力为 600 N，动滑轮重 100 N，该同学利用如图所示 的滑轮组把物体 A 吊起来，物体 A 的重量不能超过 A1 000 N B1 200 N C900 N D1 100 N 7分别用图中所示的装置甲和乙把同一重物吊到同一高度时 A用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力相同 B用装置甲吊起重物比用装置乙省力 C用装置乙吊起重物比用装置甲省力 D用装置乙吊起重物，动力移动的距离比用装置甲小 8用滑轮组牵引重物沿水平面匀速滑动，如图所示。已知重物 120 N，物体与地面的摩擦力为 90 N，不计 滑轮摩擦和重力，则拉力 F 为 A40 N B30 N C140 N D280 N 9 学校升旗仪
9、式上， 当升旗手缓缓向下拉绳子时， 旗子就会徐徐上升， 这是由于旗杆顶部有一个_ 滑轮，它能改变力的方向，但_（选填“能”或“不能”）省力。 10 如图所示， 被提升的物体重100 N， 动滑轮重5 N， 忽略绳重和摩擦， 绳子自由端的拉力F是_N。 动滑轮的实质是一个_杠杆。 11如图所示，已知物体 A 重为 180 N，滑轮的重为 20 N，当物体 A 匀速上升高度为 1 m 时，绳子自由端 移动的距离为_m，拉力所做的功为_J（绳子的重力、绳子与滑轮的摩擦力、空气 阻力忽略不计）。 12如图所示，在拉力 F 的作用下，总重 60 N 的物体被匀速提升了 10 cm，若不计滑轮、绳的重和摩
10、擦， 则拉力 F 及其向上移动的距离 s 分别为 AF=60 N，s=0.2 m BF=30 N，s=0.2 m CF=60 N，s=0.1 m DF=30 N，s=0.1 m 13对于使用滑轮组，下列说法正确的是 A可以省力，但必须改变用力的方向 B可以省力，但不能改变用力的方向 C可以省力，同时又可以省距离 D可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离 14使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体的四种方式如图所示，不计机械自重和摩擦，其中能省力又能改 变施力方向的是 15 如图所示， 是一辆汽车通过滑轮组将深井中的石块拉至井口的装置图。 已知井深 12 m， 石块重 G石=6 103 N
11、，汽车重 G车=3 104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力 F拉=2.2103 N，汽车受到的阻力为车重的 0.1 倍， 忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力。 （g 取 10 N/kg）求： （1）动滑轮的重力； （2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？ 16 如图所示， 通过滑轮组用 200 N 的拉力在 20 s 内将重为 480 N 的物体匀速提高 2 m，（不计绳重和摩擦） ， 求： （1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度为多大？ （3）若重物再增加 150 N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？ 17（2017 六盘水卷）如图所示，在水平拉
12、力 F 的作用下，使重 300 N 的物体在水平桌面上以 0.1 m/s 的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为 60 N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），F 及其功率的大 小分別为 A20 N 2 W B20 N 6 W C60 N 2 W D30 N 6 W 18（2017 桂林卷）某升降式晾衣架的结构如图所示，该晾衣架没有应用到的简单机械是 A动滑轮 B定滑轮 C轮轴 D斜面 19（2017 黔南州卷）“每天锻炼一小时，幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受，引导广大市民走向全 民健身行列。如图所示是某型号健身器的结构简化图，每个滑轮质量为 2 kg。小刚质量为 60 kg，他竖 直向下拉手柄
13、， 将 20 kg 的配重匀速向上拉。 2 s 配重上升了 1 m， 不计绳重和摩擦，10 N/kgg 。 求： （1）手柄移动的速度； （2）小刚做功的功率； （3） 若小刚站立时， 鞋底与地面的接触面积为 2 500cm， 配重被匀速拉起时， 他对地面的压强是多少？ 1D【解析】因为使用定滑轮不能省力，所以 F1=F2=F3=G，所以这三个力的大小相等。故选 D。 3C【解析】由题知，滑轮重和摩擦不计，A、图中使用的是动滑轮，则拉力 1 1 2 FG；B、图中使用的是 定滑轮，则拉力 F2=G；C、图中使用的是滑轮组，n=3，则拉力 3 1 3 FG；D、图中使用的是滑轮组， n=2，则拉
14、力 4 1 2 FG。由此可知，拉力 F3最小，即 C 图中最省力。故选 C。 4D【解析】用拉力 F1将重物匀速提升时，手对物体的拉力：F1=G；手对重物做的功为：W1=F1h=Gh；不 计摩擦、绳重及动滑轮重，这时绳端的拉力 2 1 2 FG；绳端向上移动的距离 s=2h，手拉绳子做的功： W2=F2s= 1 2 2 GhGh 2h=Gh；故 F1F2，W1=W2，故 ABC 错误，D 正确。故选 D。 5B【解析】图中是“一定一动”的滑轮组，可以将 G2对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力（该拉力 F=G2） ； 最后一段绳子是由定滑轮引出的， 绳子股数是 2， 不计摩擦及滑轮重 （即理
15、想情况下） ， 则 1 1 2 FG， 所以 21 1 2 GG，即 G1:G2=2:1。故选 B。 6C【解析】由图可知，n=2，因 G人=500 NF手=600 N，所以，绳端的最大拉力 F=G人=500 N，不计绳重 和摩擦时，提升物体的重力最大，由 1 FGG n 动 （）可得，最大物重：G=nFG动=2 500 N100 N=900 N。故选 C。 7C【解析】此图是滑轮组，甲图绕在动滑轮上的绳子由 2 股，则 1 2 FG。乙图绕在动滑轮上的绳子由 3 股，则 1 3 FG；故用装置乙吊起重物比用装置甲省力，则动力移动的距离甲图为 2h，乙图为 3h，故 ABD 错误，C 正确。故
16、选 C。 8B【解析】由图可知，n=3，不计滑轮摩擦和重力，则拉力 11 90 N30 N 33 Ff。故选 B。 9定 不能 【解析】根据生活经验可知：旗杆顶部的定滑轮只能改变力的方向，而不能省力。 1052.5 省力 【解析】摩擦不计，动滑轮重 G轮=5 N，匀速提升重物时绳子的拉力： 11 100N 22 FGG 物轮 （）（ 5N52.5N），由此可知，动滑轮的实质是一个省力杠杆。学#科网 112 200 【解析】由图可知 n=2，绳子自由端移动的距离：s=2h=2 1m=2m；绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽 略不计，则人对绳子的拉力： 11 180N20N100N 22 A FGG
17、动 （）（），则拉力所做的功： W=Fs=100 N 2 m=200 J。 12B【解析】由图知，此时拉力： 11 60 N30 N 22 FG拉力作用点上移的高度是物体上移的距 离的 2 倍，为：s=2h=2 10 cm=20 cm=0.2 m。故选 B。 13D【解析】AB、滑轮组可以省力，也可以改变用力的方向，但不是必须改变用力的方向，故 AB 错误。 C、滑轮组可以省力，但不能省距离，故 C 错误。D、滑轮组可以省力，也可以改变力的方向，省力一 定费距离，即不能同时省距离，故 D 正确。故选 D。 15（1）600 N （2）7.92 104 J 【解析】（1）由图可知，承担货物重的绳
18、子股数 n=3， 由于忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力， 由 GG F n 石动 拉 得动滑轮的重力： G动=nF拉G石=3 2.2 103 N6 103 N=600 N， （2）绳子自由端移动的距离： s=3h=3 12 m=36 m， 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功： W=F拉s=2.2 103 N 36 m=7.92 104 J； 16（1）120 N （2）0.3 m/s （3）250 N 【解析】（1）由 F= 1 3 （G+G动）可知，G动=3FG=3 200 N480 N=120 N； （2）物体移动的速度： 2m 0.1m/s 20s h v t ， 自由端移动的速度：v=3v
19、=3 0.1 m/s=0.3 m/s； （3）若重物再增加 150 N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力： 11 480N150N120N250N 33 FGG 动 （）（）。 17B【解析】由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为 3，则绳端的拉力 F=f/3=60 N/3=20 N；绳子自由端 的速度为 v绳=3v物=3 0.1 m/s=0.3 m/s； 则拉力 F 的功率为 P=Fv 绳=20 N 0.3 m/s=6 W； 故 ACD 错误， B 正确，故选 B。 19（1）0.25 m/s （2）105 W （3）3 600 Pa 【解析】（1）由图可知，健身器是由两个定滑轮和一个费力
20、的动滑轮组成（绳子的拉力作用在动滑轮 的挂钩上），则手柄下降的距离 11 1m0.5m 22 sh 配重 ， 手柄移动的速度 0.5 m 0.25 m/s 2s s v t ； （2）小刚对配重做功 20 kg 10 N/kg 1m200 JWGhmgh 配重配重有 ， 动滑轮上升的高度 11 1m0.5 m 22 hh 动配重 ， 小刚对动滑轮做功 2 kg 10 N/kg 0.5m10 JWG hm gh 额动 动动动 ， 小刚所做的总功 200 J10 J210 JWWW 总额有 ， 小刚做功的功率 210 J 105 W 2s W P t 总 ； （3）手柄对小刚向上的拉力 22 20 kg 10 N/kg2 kg 10 N/kg420 NFGG 拉配重动 ， 小刚所受重力60 kg 10 N/kg600 NGmg， 小刚对地面的压力 600 N420 N180 NFGF 拉 ， 小刚对地面的压强 42 180 N 3600 Pa 500 10m F p S 。