八年级物理下册第十二章滑轮的认知讲义（新版）新人教版

滑轮的认知 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 s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离. 水平滑轮问题 ; ; ; ; ; ; 教师引例 升国旗时, 人站在地面拉动绳子, 能够让国旗升到旗杆的顶端, 旗杆顶端用到的简单机械是 . 【答案】 定滑轮 【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 0.98 0.2 0.98 0.2 乙 0.98 0.2 1.02 0.2 丙 0.98 0.2 0.55 0.4 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 ; 【答案】 1 可以改变力的方向 .2 能省力 3 费距离移动更多距离 4 由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组 【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 【答案】 D 【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; 3 绳子自由端移动的速度分别为v1和v2, 则v1 m/s, v2 m/s. 【答案】 1 20; 12.5 2 2; 4 3 0.2; 0.4 【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. 【答案】 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 【答案】 C 【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60千克的杠铃. 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 【答案】 B 【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. , 【答案】 C 教师可以引导学生思考 若上题中计滑轮重力, 比如滑轮重力为5N, 那么拉力F大小应为 N, 物体上升1m , 拉力F上升 m. 【答案】 45; 0.5 【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. 【答案】 20 【例9】 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 【答案】 25; 0.06 【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 【答案】 20 8 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 【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 【答案】 B 【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. 【答案】 如图所示. 【解析】 一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组, 可以绕成两段绳和三段绳承担拉力, 其中三段绳为最省力. 根据“奇拴动, 偶拴定”的原则, 绳的固定端接在动滑轮的钩子上. 【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. 【答案】 略. 【解析】 先判断. 用“进一法”取. 根据“奇拴动, 一动配一定, 变向加一定”原则, 绳子应固定在动滑轮的钩上, 由内向外绕. 【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. 【答案】 1 12.5 2 4 【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 【答案】 A 【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, 摩擦和绳重不计, 现用此滑轮组匀速提起重G750N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. 【答案】 200N; 1.2 【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ρ甲 ρ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 5 C. 甲的重力为8N D. 乙对地面的压力为3N 【答案】 D 【解析】 A. 因为滑轮组静止时, 甲乙物体都处于静止状态, 因此甲乙物体都受到平衡力的作用; 故A错误. B. , 所以; 故B错误. C. ; 故C错误. 【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, 若物体与地面间的摩擦力的大小f18N, 绳端移动速度为0.6m/s, 则 A. 弹簧测力计的示数是18N B. 拉力的大小是6N C. 物体A移动的速度是0.6m/s D. 物体在4内通过的距离是0.8m 【答案】 BD 【解析】 A. 测力计示数应为6N C. 物体A移动的速度是0.2m/s 本题考查滑轮组省力公式的应用, 关键是公式及其变形的灵活运用, 难点是对动滑轮上绳子段数的判