2020年中考物理人教版专题复习：滑轮与滑轮组 学案

2020年中考物理人教版专题复习：滑轮与滑轮组

一、学习目标：

1. 知道使用滑轮的好处。

2. 理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。

3. 会根据滑轮的绕线方法判断省力情况。

4. 会根据要求正确组装滑轮组。

二、重点、难点：

1. 理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。

 2. 会根据滑轮的绕线方法判断省力情况。

3. 知道滑轮是变形的杠杆。

4. 会根据要求正确组装滑轮组。

三、考点分析：

基本知识要求为“了解层次”——定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用。

基本技能要求为“会”——会组装简单的滑轮组。

常考题型：填空题、选择题、实验题，考试中常与用弹簧测力计测力，作力的示意图进行受力分析等知识综合起来考查。所占分值在6分左右。

知识梳理

1、定滑轮：

①定义：中间的轴固定不动的滑轮。

②实质：等臂杠杆

③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：

F=G，绳子自由端移动距离（或速度）= 重物移动的距离（或速度）

2、动滑轮：

①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：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）：

，只忽略轮轴间的摩擦则拉力

绳子自由端移动距离（或）=2倍的重物移动的距离（或）

3、滑轮组

①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向

③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）：拉力F=G /n。只忽略轮轴间的摩擦，则F=（G物+G动）/n，绳子自由端移动距离（或）=n倍的重物移动的距离（或）

④组装滑轮组的方法：首先根据公式n=（G物+G动）/ F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则，结合题目的具体要求组装滑轮。

典型例题

知识点一：定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用。

例1：实验桌上有两个一样的滑轮，一个合适的测力计，同一重物，长度不等的细线，请你将两个滑轮任意连接起来，使拉力达到如下效果。

（1），方向向下。

（2），方向向上。

（3），方向向下。

（4），方向向上。

思路分析：定滑轮不省力，但可以改变用力方向，它实际上是一个等臂杠杆。动滑轮可以省力，不能改变用力方向，它实际上是一个省力杠杆。滑轮组是动滑轮和定滑轮的组合，既可以省力，也可以改变用力方向。省力是拉力（动力）与阻力（竖直时常为物重）的比较，方向是否改变是指物体移动的方向与绳子自由端的用力方向是否相同，距离有物体，绳子自由端，动滑轮等。

解答过程：组装方法如下图所示： 

解题后的思考：绳子与滑轮之间存在摩擦，滑轮受到重力，先分清是否需考虑这两个因素，再进行分析。

请同学看下图找到定滑轮和动滑轮的特点：

例2：如下图所示，滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，利用两个滑轮提升同一重物，哪种组合最省力（    ）

思路分析：这是最简单的理想化物理模型。解题的关键是找到有几股绳子承担物重，一般用n表示其股数，越多就越省力，F就最小了。

解答过程：A. 一动一定，方向相反，绳子股数为2；

B. 两个都是定滑轮，方向相同，绳子股数为1；

C. 一动一定，方向相同，绳子股数为3；

D. 一动一定，方向相反，绳子股数为2；

应选C

解题后的思考：要找出绳子股数n的大小，先分清是动滑轮还是定滑轮，用分割法把动滑轮和定滑轮分开，我们把物体与动滑轮看为一体，有多少股绳子拉动滑轮，n就是几。同学们找一找下图中的n是多少？看你掌握此法了吗？

例3：下列关于滑轮组的叙述，较全面的一项是（   ）

A. 一定省力，又能改变力的方向

B. 一定省力，但不能改变力的方向

C. 有时既能省力，又能改变力的方向；有时可以省力，但不能改变力的方向

D. 肯定可以改变力的方向，省力与否要具体分析

思路分析：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组，使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。根据需要，可将绳子的起点选在定滑轮上，在每个轮上只绕一次，由内向外排列环绕，绳子不能交叉，最后绳子的自由端出于动滑轮，这样可以省力，且与物体运动方向一致。绳子的自由端也可以出于定滑轮，这样可以改变用力方向，但无法起到省力的作用；绳子的起点可在动滑轮上，最后的出处如同前面分析的两种可能。

解答过程：选C

解题后的思考：“可能”与“一定”具有不同的含义。绳子股数，动滑轮个数，每个动滑轮的重力与所提物重的大小，绳子的重力与摩擦力，都影响着省力的大小问题。

知识点二：根据要求正确组装滑轮组

例4：一根绳子能承受的最大拉力为250 N，要用它吊起一个重为500 N 的货物G，拉力方向要向下，已知每个滑轮重为100 N，请你设计出滑轮组的装配图。（所有摩擦均不计）

思路分析：一根绳子能承受的最大拉力为250 N，要用它吊起一个重为500 N 的货物G，拉力方向要向下，已知每个滑轮重为100 N，滑轮组应有3股绳子承担物重。至少有一个动滑轮两个定滑轮组成滑轮组。拉力的大小看动滑轮的个数，n=2，n=3时用一个动滑轮即可；物体移动方向与绳的自由端的用力方向一致时，定滑轮个数等于动滑轮个数，方向改变时，定滑轮个数应比动滑轮多一个。绳的缠绕方法是“奇动偶定”。

解答过程：由物重与拉力大小确定绳子股数n的值；由n确定动滑轮个数，再由用力方向确定定滑轮个数，最后根据“奇动偶定”的原则画线。

解题后的思考：解滑轮组题时常采用通过绳子的绕法解题，注意绳子的最后一段作用在定滑轮上，向下拉时的那段绳子不承担力。

例5：如图所示，利用滑轮组将重物G提起来，请在图中画出最省力的绕线方法。

思路分析：最省力的绕线方法就是使拉动滑轮的绳子段数最大。

解答过程：    n=3             n=4            n=3             n=5  

解题后的思考：在滑轮组中，绳子的最后一段从动滑轮出来，可使拉力的作用与物体运动方向一致；绳子的最后一段从定滑轮出来，可以起到改变拉力方向的作用。

知识点三：定滑轮、动滑轮、滑轮组的应用。

例6：如图所示，已知物体做匀速直线运动，且物体的拉力与地面的摩擦力相等，则F1、F2、F3的大小关系为（    ）

A.     B.     C.     D.

思路分析：首先分析用的是哪种滑轮，继而找到拉动滑轮的绳子的股数n，最后确定拉力与阻力的关系。

解答过程：水平拉物体时，阻力等于摩擦力，与物体的重力大小无关。由图可知，F1等于摩擦力的1/2；F2 等于摩擦力；F3等于摩擦力的2倍。故选C。

解题后的思考：考试时要求能够用竖直与水平两种方式使用滑轮。同学们要会分辨不同的阻力，看清是否需考虑动滑轮重和摩擦。必要时应对动滑轮进行受力分析。

例7：一辆汽车不慎陷入公路旁的泥地中，现采用如图所示的滑轮组装置将汽车拉回到公路上。已知汽车的重力为3×104N，拉绳子的力为900N，绳端向前运动4.5m时，汽车受到的阻力是多少？汽车向前移动的距离是多少？

思路分析：这是一个利用滑轮组达到省力目的的实际问题。只要根据“滑轮组有几段绳子承担重力，拉力就是重力的几分之一，绳子末端移动的距离就是动滑轮移动距离的几倍”的结论就不难得出结果了。

解答过程：由题目中的草图可知，承担阻力的绳子为3段，在忽略绳重、滑轮重及摩擦时：F拉=f阻/3，所以f阻= 3×F拉/3=3×900=2700（N）

再根据滑轮组中动、定滑轮的连接情况，判断出动滑轮与汽车向左移动的距离是绳端移动距离的1/3，则汽车向前移动了1.5m。

解题后的思考：此题考查使用横向（或称卧式）滑轮组时各力之间的关系。横向与竖向使用滑轮组在本质上没有区别，但要注意与竖向不同，横向使用滑轮组，重物的重力不等于阻力，此时重力已和支持力相平衡了。物体水平运动时，所受阻力是与运动方向相反的摩擦力。

提分技巧

1、一般来说，如果绳子自由端向上拉动，数绳子股数时，算上此股绳数，如果绳子自由端向下拉动，数绳子股数时，不算此股绳数。设计滑轮组一般先依据拉力、阻力的关系或依据拉力移动距离与重物移动距离确定绕滑轮组的绳子股数，再按绳子股数，拉力方向推出动滑轮和定滑轮的个数。

动滑轮个数：（n为偶数时），（n为奇数时）

2、如图所示，是一种居民楼电梯结构的截面示意图。A为电梯，厢底有两个动滑轮B，其功能相当于一个动滑轮，使用两个动滑轮的好处是能帮助电梯在运行时保持稳定。C 为配重，起平衡作用。在拉力F 作用下，电梯厢在电梯井中沿竖直通道上下运行。

做好图形转换是关键。