2020八年级物理下册 第十二章 简单机械 12.2 滑轮精讲精练（含解析）（新版）新人教版

专题12.2 滑轮 课前预习 1.定滑轮和动滑轮 物理量滑 轮定 义实 质特 点_动滑轮_滑轮可以和重物一起动动力臂是阻力臂二倍的杠杆不能改变力的方向但能省力_定滑轮_滑轮固定不动等臂杠杆不能省力但能改变力的方向2.滑轮组（1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成的叫_滑轮组_。（2）特点：既能省力又能改变力的方向，但是要费_距离_。（3）省力特点:使用滑轮组时，有几段（股）绳子吊着物体，提起重物所用的力就是物重的几分之一，数学表达式，即_ F=G _，其中F为提起重物所用的力，G为物重，n为承受物重的绳子段（股）数，即绕在动滑轮上的绳子段（股）数。知识点解读与例题突破知识点1：定滑轮（1） 实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。（2）特点：不能省力，但可以 改变力的方向。【例题1】如图所示是利用定滑轮匀速提升物体的三种方法，所用拉力分别是F1，F2和F3，下列式子中正确的是（）AF1F2F3 BF1F2F3 CF1=F2=F3 DF2F1F3【答案】C【解析】使用定滑轮不能省力，但可以任意改变力的方向。图1中F1，F2和F3尽管力的方向不同，但力的大小都等于物体重力G。知识点2：动滑轮（1） 实质：是一个动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。（2）特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。【例题2】（2019海南省）如图，小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有_段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为_N。【答案】2 150【解析】小谦的做法相当于借助一个动滑轮来拉甲树，因此，这样做有2段绳子拉甲树；根据动滑轮省一半力的特点，小谦对绳子的拉力至少为150N。知识点3：滑轮组（1）连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。（2）作用：既可以改变力的大小又可以改变力的方向，但是费距离。（3）省力情况：F=（G+G动）/n；绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。【例题3】一个工人站在地面上，使用如图所示的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】如图所示。【解析】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮。知识点4：轮轴和斜面（1）轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力杠杆。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为Rr，所以F1F2。（2）斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越大，省力越多。【例题4】（2019山东省东营）如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（）ABCD【答案】A【解析】A由图可知，动力臂是阻力臂的4倍，所以拉力F1G；B由图可知，动滑轮省一半的力，所以拉力F2G；C设斜面的高度为h，斜面长度为s，则sin30，由功的原理可得，F3sGh，所以F3GG；D由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，所以拉力F4G，综上可知，当提起同一重物时，最省力的是A。习题精练一、选择题1如图所示，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（ ）A500N B250N C300N D800N【答案】C【解析】从图判断，图中的滑轮是定滑轮，“绅士”通过定滑轮对米袋向上的拉力等于他的重力，则米袋对地面的压力为800N-500N=300N。2小汉同学在“研究动滑轮特点”的实验时，进行了正确操作，并记录数据如下表，分析数据后发现，实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实，下列做法中最不可取的是（ ）实验次数物重G/N拉力F/N110065215090320115A与同学分析可能原因B实验失败，停止实验C改进实验条件，重新实验D查阅资料，了解结论的适用条件【答案】B【解析】对于“使用动滑轮能省一半力”，我们是通过实验探究得出来的。可是小汉同学在进行这个实验时，实验结果却与课本中的结论不符。问题在哪里呢？题目排除了操作错误，记录的数据也正确。实际上，物理中的许多结论都是在忽略某些次要因素的基础上得出的。“使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮和绳子的重力，并不考虑摩擦的情况下获得的结论。而在进行实验时，这些因素都是存在的。如果把这些因素都考虑进去，势必得不出规律性的东西，得不到正确的结论。怎么办呢？此时就要设法减小以上次要因素的影响，如选用更轻的动滑轮和绳子，进一步减小摩擦，还有尽可能使物体重力更大一些等。3（2019湖南郴州）利用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物，动滑轮重为10N（不计绳重与摩擦），则拉力F的大小为（）A70NB100NC105ND110N【答案】C【解析】由图知，n2，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力：F（G+G动）（200N+10N）105N，故C正确。二、填空题4如图所示，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提升，如不计摩擦和滑轮重，则重力G甲_G乙(“”)。【答案】【解析】从图8看出，甲为定滑轮，所以F = G甲，乙是动滑轮，F = G乙/2，即G乙= 2F。因此G甲G乙5.用如图装置，在20s内将80N的水桶提升3m，拉力为50N，则拉力的功率为 W若不计绳重和摩擦则动滑轮的重力为 N。【答案】15；20。【解析】本题考查了学生对有用功、总功、功率公式、动滑轮s=nh的理解和运用，已知条件已给出，难度不大。（1）先根据s=2h求出绳子自由端移动的距离，然后根据W总=Fs拉力做的总功，最后根据P=求出拉力的功率；（2）不计绳重及摩擦，根据F=（G+G动）求出动滑轮的重力。绳子自由端移动的距离s=2h=23m=6m，拉力做的总功：W总=Fs=50N6m=300J，则拉力的功率：P=15W。不计绳重及摩擦，由F=（G+G动）可得动滑轮的重力：G动=2FG=250N80N=20N。6. 某工人用如图所示的装置，将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m，此装置是滑轮（选填“定”或“动”），该工人拉力的功率为W（滑轮和绳的重力、摩擦均不计）【答案】动；60【解析】使用中固定不动的滑轮是定滑轮，使用时随物体一起运动的滑轮是动滑轮；滑轮和绳的重力、摩擦均不计，克服木块重力做的功即为工人拉力做的总功，根据W=Gh求出其大小，根据P=求出该工人拉力的功率（1）图中的滑轮随物体一起运动，此装置是动滑轮；（2）滑轮和绳的重力、摩擦均不计，工人拉力做的功：W=Gh=150N4m=600J，该工人拉力的功率：P=60W7.如图，工人利用滑轮组将200N的重物匀速向上提升到2m高的平台上，则他所用的拉力为N，绳子自由端向下移动的距离为m（不计绳重、动滑轮重及摩擦）【答案】100；4【解析】由图知，承担物重的绳子股数n=2不计绳重、动滑轮重及摩擦，拉力F=G；拉力端移动的距离s=2h由图知，使用滑轮组，承担物重的绳子股数n=2（1）不计绳重、动滑轮重及摩擦，拉力F=G=200N=100N；（2）绳子自由端向下移动的距离：s=2h=22m=4m三、作图题8.如图所示，通过滑轮组向下用力提升重物，请用笔画线组装滑轮组 【答案】如图所示。【解析】滑轮组的绕绳问题：(1)先确定承担物重的绳子股数，如果是奇数股，绳子就从动滑轮绕起；如果是偶数股，绳子就从定滑轮绕起。滑轮组绕绳法则是：“奇拴动，偶拴定”。(2)考虑拉力方向，方向向下，绳子一定要拴在定滑轮下面挂钩上；考虑拉力方向上，绳子一定要拴在动滑轮上面挂钩上.四、实验题9.如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图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解决下列问题：(1) 比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是_；(2) 比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是_；(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_；(5)进一步分析实验数据，你还发现什么规律?(写出一个即可)【答案】(1)能省力(2)可以改变力的方向(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(5)例如：计算动滑轮和定滑轮提起重物所做的功，发现使用动滑轮和定滑轮都不能省功；计算动滑轮(定滑轮)的机械效率，使用动滑轮(定滑轮)的机械效率小于l。【解析】根据定滑轮和动滑轮特点和表格数据分析来研究解决问题。五、综合应用题10利用如图所示的滑轮组竖直向上提升浸没在水中的金属物已知正方体实心金属物的体积V=1102m3，重力G=790N，水=1103kg/m3，动滑轮重G0=60N，绳子重力和摩擦不计请问：（1）金属物浸没在水中时，受到的浮力是多大？（2）在金属物浸没时，匀速提升需要的拉力F是多少N？（3）要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升2m，求绳子自由端竖直向上拉力F的功率【答案】（1）金属物浸没在水中时，受到的浮力是100N；（2）在金属物浸没时，匀速提升需要的拉力F是250N；（3）要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升2m，则绳子自由端竖直向上拉力的功率为25W【解析】金属物完全浸没时排开液体的体积和本身的体积相等，根据阿基米德原理求出金属物浸没在水中时受到的浮力；根据力的合成求出金属物受到的重力和浮力的合力即为金属物对动滑轮的拉力，由图可知滑轮组绳子的有效股数，利用F=（G物+G动）求出绳子自由端拉力大小；根据s=nh求出绳子自由端1min内移动的距离，根据P=求出绳子自由端竖直向上拉力的功率（1）因为金属物浸没在水中，所以V排=V=1102m3，根据阿基米德原理可得，金属物受到的浮力：F浮=G排=水Vg=1103kg/m31102m310N/kg=100N；（2）因为物体A受到的重力方向是竖直向下，受到的浮力方向是竖直向上，所以根据力的合成可得，金属物受到绳子的拉力：因为F=790N100N=690N，绳子对动滑轮的拉力：F=F合=690N由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，绳子自由端需要的拉力：F=（F+G动）=250N；（3）绳子自由端1min内移动的距离：s=nh=32m=6m，绳子自由端竖直向上拉力的功率：P=25W11定滑轮在使用时相当于一个杠杆。如图所示，某人用绳子沿着倾斜的方向通过定滑轮拉住钩码，已知人手的拉力为F，钩码重力为G。（1）请在图中标出这只“杠杆”的支点O，画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂（保留作图痕迹）；（2）若不计摩擦、滑轮重和绳重，请用杠杆平衡条件推证：F=G。【答案】（1）如图所示。（2）由几何知识知：l1 =l2 =R（R为滑轮半径）根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即Fl1=Gl2，所以F =G【解析】（1）支点是杠杆绕着转动的点，所以定滑轮的支点在定滑轮的转轴上。钩码重力G作用在钩码的重心上，拉力F作用在绳端，方向沿着绳子斜向下。从支点分别向两个力的作用线作垂线，垂线长就是力臂。（2）根据几何中圆的半径相等和杠杆平衡条件即可推证F=G。10