初中物理苏科版九年级全册第十一章 简单机械和功2 滑轮精品课时练习

第2课  滑轮

知识点01  定滑轮及其特点

定滑轮

(1)定义：轴的位置固定不动的滑轮，称为定滑轮。

(2)原理：定滑轮实质是等臂杠杆，不省力，但能改变力的方向。

(3)特点：

①使用定滑轮不省力，但可以改变施力方向.

②施力方向改变，施力的大小不改变.

③物体和绳子自由端移动的距离相等.

【即学即练1】如图所示，使用定滑轮提升重物，当分别在A方向、B方向和C方向拉重物时（　　）

A．A方向拉力最小 B．B方向拉力最小 

C．C方向拉力最小 D．三个方向拉力都一样

答案　D

解析　图中的滑轮是定滑轮，所以使用时不省力也不费力，但可以改变作用力方向，所以在A方向、B方向和C方向拉重物时，三个方向拉力都一样。

故选：D。

知识点02  动滑轮及其特点

动滑轮

(1)定义：轴的位置随被拉动的物体一起运动的滑轮，称为动滑轮。。

(2)原理：动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆。动滑轮省一半力。

(3)特点：

①       使用动滑轮省力，但不可以改变施力方向.

②       施力方向改变，施力的大小改变，所施加的力在竖直方向上最小.

绳子自由端移动的距离等于物体移动距离的2倍（费距离）.

(4)拉力计算注意：

①当不计绳与滑轮之间的摩擦、轮与轴之间的摩擦，不计动滑轮自重、绳重时：

动滑轮提升物体时，绳子自由端所施加的拉力等于物体重力（看成阻力）的一半，即F1＝F2.

③       当不计摩擦，滑轮的自重不能忽略时，但可忽略绳重和摩擦，F1＝（F2＋G动）

【即学即练2】如图所示，用滑轮提升重为G＝100N的物体，使物体以0.2m/s速度上升（绳重和各种摩擦不计），已知动滑轮重G动＝10N，则绳端拉力F和移动速度v的判断正确的是：（　　）

A．55N，0.1m/s B．210N，0.1m/s 

C．55N，0.4m/s D．210N，0.4m/s

答案 B

解析 图中是动滑轮的一种特殊使用方法，它的特点是费2倍的力却省一半的距离。

拉力F＝2G+G动＝2×100N+10N＝210N；

拉力端移动速度：

v＝v物＝×0.2m/s＝0.1m/s。故选：B。

知识点03  滑轮组的设计及其拉力计算

滑轮组

(1) 定义：用几个定滑轮和动滑轮的组合装置叫做滑轮组。

(2) 原理：即利用了动滑轮省一半力又利用了定滑轮改变动力的方向。

(3) 特点：既可以省力，又可以改变施力的方向，但费距离.

(4) 拉力大小计算：设n为吊着动滑轮的段数，在不计动滑轮自重、绳重和摩擦情况下，F拉=G物。

(5) 滑轮组绕线原则：奇动偶定，n是奇数时，绳子的起始端从动滑轮开始绕线，n是偶数时，绳子的起始端从定滑轮开始绕线。

(6) n的判定方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开来，只算连在动滑轮上的绳子的段数.

【即学即练3】用相同的滑轮组装成如图所示的滑轮组，用它们提起相同的物体时最省力的绕绳方法是（　　）

A． B． C． D．

答案　C

解析　A、两个滑轮的使用，效果相当于一个动滑轮，可以省一半力，拉力F＝G；

B、两个滑轮的使用，效果相当于一个定滑轮，不能省力，拉力F＝G；

C、两个滑轮组成滑轮组，承担物重的绳子股数n＝3，所用拉力F＝G；

D、两个滑轮组成滑轮组，承担物重的绳子股数n＝2，所用拉力F＝G。

可见，用它们提起相同的物体时最省力的绕绳方法是C。

故选：C。

考法01  考察动滑轮的拉力计算

【典例1】如图所示，动滑轮重0.5N，物体重3.5N，当OA＝2OB时，为使轻质杠杆保持水平平衡、在A端所加的力应为（不计摩擦）（　　）

A．4N B．2N C．1N D．0.5N

答案　C

解析　∵不计摩擦，

∴杠杆B端受到的力：

FB＝（G物+G轮）＝（0.5N+3.5N）＝2N；

∵杠杆平衡，

∴FB×OB＝F×OA，

∴F＝＝＝1N。

故选：C。

考法02  滑轮组的绳子拉力计算

【典例2】如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物G1＝100N，每一个滑轮重力均为20N，则下列说法正确的是（　　）

A．b处绳子的拉力为50N B．G2＝280N 

C．e处绳子的拉力为140N D．G2＝200N

答案 C

解析 A、由图知，a、b、c、d在同一根绳上，拉力相同；e、f在同一根绳上，拉力相同；

G1由两根绳子承担G1+G动＝2Fb，

则b处绳子的拉力为：Fb＝＝＝60N，故A错误；

C、e处绳子的拉力为Fe＝2Fb+G动＝2×60N+20N＝140N，故C正确；

BD、G2由两股绳子加上f承担，则G2+G动＝2Fb+Ff＝2Fb+2Fb+G动＝4Fb+G动，则G2＝4Fb＝4×60N＝240N，故BD错误。

故选：C。

考法03  如何去设计滑轮组最省力

【典例3】使用如图所示的滑轮组提升重物，最省力的绕线方式承重绳为（　　）

A．两端 B．三段 C．四段 D．五段

答案 B

解析 图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，另一种是由三根绳子承担重物；若要最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始绕线，如图所示：

。

故选：B。

题组A  基础过关练

1. 一名体重600N的举重运动员，可举起1300N的物体，这个人站在地面上，用如图装置提升物体，滑轮重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起的最重的物重是（　　）

A．600 N B．1300 N C．1900 N D．700 N

答案 A

解析 由图可知该装置是定滑轮，定滑轮不省力，

因为人的体重为600N，人能施加的最大拉力F＝600N，

滑轮重和摩擦均忽略不计，

他能提起最重的物重：

G＝F＝600N。

故选：A。

2. 如图所示的简单机械，忽略杠杆和滑轮的自重及它们与轴之间的摩擦，当提起相同重物时，最省力的是（　　）

A． 

B． 

C．

D．

答案 A

解析 A、此图中，动力臂是阻力臂的3倍，所以动力F＝G；

B、此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F＝G；

C、此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F＝G；

D、此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F＝G。

由以上可知：忽略杠杆和滑轮的自重及它们与轴之间的摩擦，当提起相同重物时，最省力的是A。

故选：A。

题组B  能力提升练

1. 工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（　　）

A．运送过程中拉力的大小是桶和砂石重力的一半 

B．装置中的定滑轮相当于一个省力杠杆 

C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m 

D．质量为65kg的工人利用该滑轮组不能提起150kg的砂石

答案 D

解析 A、不计动滑轮重，运送过程中拉力的大小是桶和砂石重力的一半，故A错误；

B、定滑轮是等臂杠杆，不省力，故B错误；

C、由图可知，n＝2，根据s＝nh可知，h＝＝＝0.5m，故C错误；

D、工人向下拉绳子时，绳子会对人施加向上的拉力，为避免人被绳子拉上去，

所以人提供的最大拉力F最大＝G人＝m人g＝65kg×10N/kg＝650N；

不计绳重、动滑轮重和摩擦时，利用该滑轮组能提起的最大物重G最大＝2F最大＝2×650N＝1300N，

则提升物体的最大质量：m最大＝＝＝130kg，故D正确。

故选：D。

2. 如图所示装置中，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳和滑轮摩擦）（　　）

A．A受到绳子的拉力为30N 

B．动滑轮的重力为10N 

C．若将B的重力增加一倍，则A受到的摩擦力也增大一倍 

D．若将B的重力减小一半，则A受到的摩擦力也减小一半

答案 B

解析 A、物体A向右匀速直线运动时受到的摩擦力：f＝0.2GA＝0.2×100N＝20N，A物体受到的绳子的拉力F与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则F＝f＝20N，故A错误；

B、不计绳重和摩擦，F＝（GB+G动），则动滑轮的重力：G动═2F﹣GB＝2×20N﹣30N＝10N，故B正确；

C、若将B的重增加一倍，A物体受到的拉力变大，由匀速变为加速运动，A与地面的粗糙程度不变，压力不变，因此A受到的滑动摩擦力也不会改变，故C错误；

D、若将B的重减小一半，A物体受到向右的拉力为：F1＝（GB+G动）＝×（×30N×10N）＝12.5N，此时A物体处于静止状态，摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，则f1＝F1＝12.5N，不等于滑动摩擦力的一半，故D错误；

故选：B。

题组C  培优拔尖练

1. 如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（　　）

A． B． C． D．

答案 D

解析 （1）在AC两图中，钩码挂在拉环上（即左边测力计倒置使用），因为弹簧测力计本身有重力，所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故AC错误；

（2）在BD两图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小；

①B图中，右边的测力计倒置使用，此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和，而左边测力计的示数等于钩码的重力，所以两边测力计的示数不相等，不能得出正确结论，故B错误；

②设两测力计的重力均为G，由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子，则绳子的拉力为F＝G1+G；

D图中，左边测力计的示数为：F左＝G1；

手拉右边测力计的挂钩，由力的平衡条件可得，右边测力计的示数（即测力计受到向下的拉力）：F右＝F﹣G＝G1+G﹣G＝G1；

所以，F左＝F右＝G1，能得出正确结论，故D装置中能实现所有的要求；

故选：D。

2. 用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（　　）

A．F1＝F2 B．F2＜F1＜2F2 C．F1＝2F2 D．F1＞2F2

答案 D

解析 由图知，

（1）动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，

由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，

由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板＝F1，

由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；

（2）物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；

木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，

由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

由②③可得F动＝F2+f地面，

即F1＝F2+f地面，

也就是F1＝2F2+2f地面，

所以F1＞2F2。

故选：D。