第10章　机械与人

10.2 滑轮及其应用

1.滑轮

定滑轮：（1）滑轮的轴心位置不移动的滑轮叫定滑轮。（2）定滑轮特点是不省力、不省距离，但可以改变力的方向

动滑轮：（1）轴和重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（2）动滑轮特点是可以省一半力，但费一倍的距离，不可以改变力的方向。

2.滑轮组

滑轮组：（1）定滑轮、动滑轮组合在一起构成滑轮组。（2）既能省力又能改变力的方向。（3）F拉与G物关系：F拉=1/nG物；绳子自由端移动距离与物体上升距离关系：S绳=n*h。

 1.滑轮

【例1】（2020·延安）用轻质滑轮匀速提升同一重物，下列选项中所用拉力最小的是（     ）

A .     B .     C .      D . 

【答案】D

【解析】

A．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即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，则F=2G；

D．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，则F=1/2G．

2.滑轮组

【例2】（2021·重庆南开中学初二期中）如图所示，小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体，人拉绳的力F为250N（不计绳重和摩擦）。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N的物体时，人的拉力F为（　　）

A．400N B．450N C．500N D．600N

【答案】B

【解析】

由图可知，绳子承担重物的段数n为3，提升一个重为600N的物体时，拉绳的力F为250N，根据求出动滑轮的重力为

当提升一个重为1200N的物体时，人的拉力为

综上所述，ACD项不符合题意，B项符合题意。

故选B。

【常考1】认识滑轮

【例1】（2020·深圳市高级中学初三其他）下列各图中利用了动滑轮的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】D

【解析】

因为动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动，由此知道A、B、C图中滑轮是固定不动的，是定滑轮，D图中的滑轮与物体一起运动，是动滑轮，故选D。

【常考2】滑轮组

【例2】（2020·辽宁省初三其他）如图所示是由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组。a、b为两个弹簧测力计，不计滑轮重及摩擦。当匀速提升的重物G＝300N时，a、b两弹簧测力计上的示数应为（　　）

A．300 N、100 N

B．200 N、100 N

C．300 N、150 N

D．100 N、100 N

【答案】B

【解析】

由图知道绳子的有效股数是n=3，所以，不计滑轮重及摩擦时，b弹簧秤的示数是

由平衡条件知道，a弹簧秤的向上的拉力等于两股绳子向下的拉力和，即 a弹簧秤的示数是

F′=2Fb=2×100N=200N

故选B。

【热点题型1】滑轮组的计算

【例1】（2020·延安）由以上可知：在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是D．如图所示，物体重G＝500N，滑轮重10N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为________N，挂钩A承受________N的拉力，拉力F为________N，若绳子自由端向上拉动0.6m，则物体向上移动________m。

【答案】500   520   170   0.2 

【解析】

（1）因为物体重G＝500N，挂钩B受到的拉力FB＝G＝500N；挂钩A承受的是滑轮和物体的总重力：FA＝G+2G滑轮＝500N+2×10N＝520N，

滑轮承重绳子的股数n＝3，拉力F=1/3(G+G动)=1/3×(500N+10N)＝170N，

（2）n＝3，物体上升的高度h=s/n=0.6m/3=0.2m。

1.（2019·福建省初二期末）学校都装有升旗杆，在旗杆的上端装有一种简单机械，它是（  ）

A．杠杆 B．定滑轮

C．动滑轮 D．轮轴

【答案】B

【解析】

根据我们对生活的观察可以知道，旗杆顶端是一个滑轮，这个滑轮的作用是改变了拉力的方向，即定滑轮，可以改变力的方向。

故选B。

2.（2019·福建省初二期末）关于滑轮，下列说法错误的是

A．使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向

B．使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向

C．定滑轮实质是个等臂杠杆

D．动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆

【答案】B

【解析】

AC．定滑轮实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮时不省力但可以改变力的方向，故AC正确，不符合题意；

BD．动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意。

故选B。

3.（2020·上海初二月考）如图所示使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物，不计滑轮的重力和摩擦，则F1、F2、F3的大小关系为（　　）

A．F1＜F2＝F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F3＜F2

【答案】D

【解析】

不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下：

左边的滑轮是动滑轮，能省一半的力，故

右边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故

中间的滑轮是动滑轮，F2作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则

所以

故选D。

4.（2020·全国初三专题练习）如图所示滑轮分别在力F1、F2、F3的作用下匀速提升物体，这三个力的大小关系是（ ）

A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3

C． F1＜F2= F3 D．F1=F2=F3

【答案】B

【解析】

固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下：

F1的力臂为直径，力臂最大，F2的力臂较大，F3的力臂最小，由杠杆平衡条件可知，当阻力与阻力臂的积一定时，力臂越大，力越小，所以最小的拉力是F1，其次是F2和F3，即

F1＜F2＜F3

故选B。

5.（2019·广西壮族自治区初三三模）如图所示的机械中，使用时不能省力，但能省距离的是（　　）

A．动滑轮

B．订书机

C．定滑轮

D．镊子

【答案】D

【解析】

A、动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的杠杆，能省力，但费距离； B、订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，但费距离； C、定滑轮的实质是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，不省力，也不省距离； D、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。故选：D。

6.（2019·广西壮族自治区初三期中）用一个动滑轮将重120N的物体匀速提起（动滑轮、绳重和摩擦忽略不计），所用拉力为（　　）

A．120N B．60N

C．240N D．30N

【答案】B

【解析】

动滑轮重、绳重和摩擦忽略不计，使用动滑轮，能省一半力，所用拉力为

F=G=×120N=60N

故选B。

7.（2019·江苏省初三期中）如图所示，升旗过程中，向下拉绳子，国旗向 ______ 运动，旗杆顶端的滑轮是 _____ 滑轮，升旗过程中所起的作用是 _____ 。

【答案】上    定    改变力的方向   

【解析】

[1][2]因为旗杆顶端的滑轮不会随着国旗的运动而运动，可以看出滑轮是固定不动的，所以该滑轮是定滑轮，滑轮两侧的物体运动方向相反，向下拉绳子，国旗会向上运动。

[3]定滑轮的作用是改变力的方向。

8.（2020·延安）如图所示，同时用力F1和F2沿竖直方向匀速提起相同的重物，物体在上升时，滑轮___________（前两空选填“A”或“B”）可以看作省力杠杆，滑轮__________可以看作等臂杠杆；

【答案】B   A 

【解析】

滑轮B为动滑轮，其实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，因此，可以省一半的力，是省力杠杆；而滑轮A为定滑轮，不能省力，拉力等于物重，可以看作等臂杠杆

1.（2020·哈尔滨市萧红中学初三月考）如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧测力计B的示数为10N，则拉力F以及物体A与水平桌面的摩擦力大小分别为（　　）

A．10N  10N B．20N  20N

C．20N  10N D．10N  20N

【答案】C

【解析】

由图可知，同一根绳子上的拉力相同，所以弹簧测力计B的示数为10N时，A物体受的拉力为10N，沿水平桌面做匀速直线运动，由力的平衡可知物体A与水平桌面的摩擦力大小为10N，拉力F作用在动滑轮的轴上，因此，在不计摩擦与轮重时，F的大小等于弹簧秤的示数再加物体A与水平桌面的摩擦力的大小。则拉力的大小为

故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

2.小币同学用水平力F拉动如图所示装置，使重100N的A物体在水平地面上匀速运动了80cm，物体B重50N（物体B与A始终接触），此过程中地面受到的摩擦力为10N，弹簧测力计的示数为8N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则物体A受到B施加的摩擦力_________（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F为___________N。

【答案】水平向右    36   

【解析】

[1]因为力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力

所以，物体A受到B施加的摩擦力

方向水平向右。

[2]物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA

滑轮为动滑轮，水平拉力F为F左的2倍，故

3.（2020·安徽省初三其他）物体A和物体B的质量分别为M和m。用跨过定滑轮的轻绳将它们相连，物体A静止于水平地面上，如图所示。若不计绳重和各种摩擦，则物体A对水平地面的压力的大小为____（填代数式）。

【答案】（M-m）g

【解析】

以B为研究对象，根据平衡条件绳子的拉力

F=GB=mg  ①

再以A为研究对象，A受到重力、支持力、绳子的拉力三力平衡，因此可得

F+FN=GA=Mg ②

将①带入可得

FN=Mg-F=(M-m）g

4.（2020·涡阳县王元中学初二月考）如图所示，三个质量相同的滑轮提起相同质量的重物时，所需拉力分别为F1、F2和F3，不计绳重和摩擦，若滑轮和物体重分别为2N和10N，匀速提升重物G时，拉力最大的是_______（选填“F1”、“F2”或“F3”），其大小为________N。

【答案】F2    22   

【解析】

[1][2]不计绳重和摩擦，甲图所使用的是动滑轮，则所用拉力为

乙图中所用的拉力为

丙图所使用的是定滑轮，则所使用的拉力为

所以拉力最大的是F2大小为22N。

5.（2020·江苏）如图所示，把重6N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为________N，不计绳重和摩擦，动滑轮重力________N．若绳子自由端上升的速度是0.3m/s，则重物上升的速度是________m/s．

【答案】2.4   1.2   0.1 

【解析】

弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力为F=2N+0.4N=2.4N；

滑轮组的绳子股数为：n=3，不计绳重和摩擦F=1/3(G+G动)，

即：2.4N=1/3×(6N+G动)，

解得：G动=1.2N；

因为s=nh，时间相同，所以v拉=nv物，所以v物=1/nv拉=1/3×0.3m/s=0.1m/s．

6.（2019·吉林省初二期末）如图所示，在A或B处的虚线框内添加一个滑轮，组成新的滑轮组，要求使用时最省力，画出滑轮组的绕线。

（______）

【答案】见解析

【解析】

由题知，在A或B处的虚线框内添加一个滑轮，组成新的滑轮组，要求使用时最省力。若在A处添加滑轮，是一个定滑轮，则滑轮组只有一个动滑轮，绕线后通过动滑轮的绳子段数最多为三段。若在B处添加滑轮，是一个动滑轮，绳子先系在定滑轮下面的挂钩上，绕线后通过动滑轮绳子段数最多为四段，此时最省力。如图所示：

7.（2018·甘肃省初三三模）利用图中的滑轮组，用200N的拉力将重为800N的物体匀速提升到高处（绳、滑轮的自重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳的绕法。

（______）

【答案】见解析

【解析】

因绳、滑轮的自重及摩擦不计，则承担物重的绳子段数为

同时用力方向向上，滑轮组绳子绕法如下图所示。

8.（2020·广东省初三一模）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】见解析

【解析】

要求绳子的自由端要向下拉，且要使滑轮组最省力，则承担物重的绳子段数最多，应该从动滑轮绕起，依次绕过各个滑轮，三段绳子承重，如图：

9.（2020·涡阳县王元中学初二月考）如图所示，利用滑轮组将200N的重物匀速向上提升到2m高的平台上，求：

(1)画出滑轮组的绕线方式；

(2)绳子自由端向下移动的距离；

(3)若实际拉力为110N，不计绳重及摩擦，则动滑轮重是多少N。

【答案】(1)见解析 ；(2) 4m；(3) 20N

【解析】

(1)滑轮组是由一个定滑轮和一个动滑轮组成，人站在地面上向下拉绳子，则有两段绳子与动滑轮相连，绳子自由端在人的手中，如下图：

(2)绳子自由端向下移动的距离

(3)因不计绳重及摩擦，则动滑轮重力为