1、更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：12.2 滑轮（解析版） 考点直击 典例分析变式训练考点1 滑轮及其工作特点（1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析；（2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮；定滑轮工作特点：（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。（2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来
2、方便；（3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。动滑轮工作特点：（1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省12力，多费1倍距离；（2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离；（3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。【典例1】（阿荣旗二模）用定滑轮拉物体，不计摩擦，当沿不同方向将物体拉起时，拉力分
3、别为F1、F2、F3，如图所示，则这三个力之间的大小关系正确的是（）AF1F2F3BF1F2F3CF1F2F3D无法判断【答案】C。【分析】要解答本题需掌握：定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力。【解答】解：因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故在不计摩擦的情况下，定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A、B、D错误。故选：C。【典例2】（春兴庆区期末）如图所示，通过动滑轮匀速提起重物G时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3，则这三个力大小关系是（）AF1最大BF2最大CF3最大D一样大【答案】C。
4、【分析】找出支点，分析三个力的力臂的大小后，由杠杆平衡条件分析。【解答】解：固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下：可知，F1的力臂为直径，力臂最大，F2的力臂较大，F3的力臂最小，由杠杆平衡条件知，当阻力与阻力的力臂的乘积一定时，动力臂越大，动力越小。故三个力的关系为：F1F2F3。故选：C。【典例3】（中牟县模拟）某同学用重为10N的滑轮匀速提升重为90N的物体。不计绳重，则该同学所用拉力F的可能值是（）A25NB60NC50ND45N【答案】B。【分析】动滑轮的实质是一个杠杆，不计绳重和摩擦，重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，当沿竖直方向拉动时，动力臂大小等于滑轮的直径大小，
5、此时拉力F（G物+G动）；若斜拉绳子时，动力臂会小于滑轮的直径，此时力臂变小，所需的的拉力变大，因此会大于物体和动滑轮总重力的一半。【解答】解：动滑轮之所以能省一半的力，是因为其相当于杠杆的变形，轮的直径相当于动力臂，轮的半径相当于阻力臂，这样动力臂是阻力臂的二倍，自然就能省一半的力。而这一关系成立的前提条件是：必须竖直向上拉绳子。不计绳重和摩擦，重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，当沿竖直方向拉动时，拉力F（G物+G动）（90N+10N）50N；图中斜向上拉绳子时，动力臂和阻力臂都会减小，但动力臂会小于阻力臂的二倍，而阻力不变，由杠杆平衡条件可知，动力就会增大，因此所用拉力变大，则拉力F的范围
6、是F50N。故选：B。【典例4】（春阳东区期中）如图所示表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为G的相同重物，在A端所用的拉力分别为F1 ；F2 ；F3 。（不计滑轮本身的重和摩擦）【答案】G、G、G。【分析】先确定各个滑轮组承担物重的绳子股数n，再根据FG分析判断。【解答】解：A图：n3，FG；B图：n4，FG；C图：n5，FG。故答案为：G、G、G。【典例5】（肥东县二模）小明同学在学习滑轮时，老师讲到：理想的动滑轮最多省一半力，其实省力的多少与拉力和竖直方向的夹角大小有关，如图甲所示。小明就此问题展开如图乙所示的实验探究，并将所测数据记录在表格中。 序号123拉力F/N3.03.8（1）如图
7、丙所示，这是第三步实验时弹簧测力计的示数，则F34.6N；（2）通过分析实验数据可初步得出结论：使用动滑轮提升同一重物时，拉力F与竖直方向的夹角越大，需要的拉力F越大。请你从杠杆平衡条件的角度分析其中的原因：使用动滑轮提升同一重物时，阻力、阻力臂不变，当拉力F与竖直方向的夹角增大时，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知拉力增大。【答案】（1）4.6；（2）使用动滑轮提升同一重物时，阻力、阻力臂不变，当拉力F与竖直方向的夹角增大时，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知拉力增大。【分析】（1）观察图丙的弹簧测力计，确认其量程和分度值，再根据指针位置读数；（2）在使用动滑轮的过程中，支点在绳与滑轮左边缘的接触点
8、，阻力作用点在动滑轮转轴，动力作用在绳与滑轮的右边接触点，分析拉力F与竖直方向的夹角变化时动力臂的变化得出拉力变化。【解答】解：（1）弹簧测力计的量程为05N，1个大格为1N，分为5个小格，每个小格为0.2N，分度值为0.2N，示数为4.6N，即F34.6N；（2）在图乙使用动滑轮的过程中，支点在绳与滑轮左边缘的接触点，阻力作用点在动滑轮转轴，动力作用在绳与滑轮的右边接触点，使用动滑轮提升同一重物时，阻力、阻力臂不变，当拉力F与竖直方向的夹角增大时，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知拉力增大。故答案为：（1）4.6；（2）使用动滑轮提升同一重物时，阻力、阻力臂不变，当拉力F与竖直方向的夹角增大时，
9、动力臂减小，由杠杆平衡条件可知拉力增大。【变式训练1】（张店区一模）如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（）A它是定滑轮，用它可以省力B它是定滑轮，用它可以改变力的方向C它是动滑轮，用它可以省功D它是动滑轮，用它可以省力【答案】B。【分析】轴的位置固定不动的滑轮为定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，但可以改变用力方向。【解答】解：旗杆上滑轮的轴固定不动，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力也不能省距离，使用定滑轮不能省功，故ACD错、B正确。故选：B。【变式训练2】（岑溪市一模）如图所示，一个重G20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm若
10、不计滑轮重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（）AF10 N，s0.2mBF10N，s0.4mCF20 N，s0.2mDF20 N，s0.4m【答案】B。【分析】图中使用的是动滑轮，n2，不计滑轮重和摩擦，拉力FG；拉力端向上移动的距离s2h。【解答】解：由图知，使用的是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则拉力FG20N10N；拉力端向上移动的距离：s2h220cm40cm0.4m。故选：B。【变式训练3】（2019春惠山区校级月考）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（）A20 NB25 NC30 ND35 N【答案】D。【分析
11、】动滑轮有几段绳子承担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一。【解答】解：由图可知，物体与滑轮的总重力由两段绳子承担，又由于两根绳子的拉力的方向不平行，所以由力的合成可得：2FG滑轮+G物10N+50N60N，即：F30N，故ABC错误，D正确。故选：D。【变式训练4】（2019秋句容市校级月考）如图，物体重10N，且处于静止状态。该滑轮是 滑轮，手拉弹簧测力计在1位置时的示数为 N若手拉弹簧测力计在1、2、3三个不同位置时的拉力分别是F1、F2、F3，则它们的大小关系是F1 F2 F3这证明使用定滑轮不能改变力的 ，只能改变力的 。【答案】定；10；大小；方向。【分析】轴固定不变的滑轮是定滑轮
12、，定滑轮的特点是：即不省力也不费力，但能改变力的方向。【解答】解：由图可知该滑轮是定滑轮，定滑轮特点：即不省力也不费力，但能改变力的方向。所以F1F2F3G10N。故答案为：定；10；大小；方向。【变式训练5】（秋泰兴市期中）小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，实验装置如图所示.实验次数物重使用动滑轮时测力计的示数F/NG/N11.000.6521.500.932.001.15（1）在研究定滑轮特点时，按图甲操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）物体的重力，其原因是测力计有重力（不计绳重及摩
13、擦）。（2）在研究动滑轮特点时，按图乙操作，记录数据如表，分析表中的数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，其原因是动滑轮有重力。如果不更换动滑轮，为了使测出的拉力接近物重的一半，请提出一条合理的建议提升重力更大的物体。（3）小明在研究动滑轮特点的第二次实验中，若钩码在2s内匀速提高10cm，则拉力做的有用功是0.15J，拉力做功的功率是0.09W，此时动滑轮的机械效率为83.3%。（不计绳重和摩擦）【答案】（1）小于；测力计有重力；（2）动滑轮有重力；提升重力更大的物体；（3）0.15；0.09；83.3%。【分析】（1）把测力计倒过来使用时，根据对弹簧测力计进行受力分析可以找到问题所在。
14、（2）使用动滑轮提升重物省一半力，但本题的实验数据与这一结论有偏差，考查同学对数据产生的误差进行合理分析的能力.（3）利用WGh求拉力做的有用功；使用动滑轮时承担物重的绳子股数n2，拉力端移动距离s2h，利用WFs求拉力做的总功，再利用P求拉力做功功率；动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解：（1）测力计倒过来使用时，弹簧测力计受力情况是：受到向上绳子的拉力，受到向下的重力和手的向下拉力。这时测力计测量的是手向下的拉力，大小等于绳子自由端的拉力与测力计的重力之差。所以在匀速拉动时，根据二力平衡条件可知实验会造成测量值会小于钩码的重力。（2）人在提升重物时把动滑轮也提起了，所以动滑轮本
15、身的重力是存在差异的最主要原因；由于转轴之间有摩擦，绳也有一定重量，导致拉力增大。如果不更换动滑轮，为了使测出的拉力接近物重的一半，可以换用轻质动滑轮或 提升重力更大的物体；（3）拉力做的有用功：W有用Gh1.5N0.1m0.15J；使用动滑轮时承担物重的绳子股数n2，拉力端移动距离s2h20.1m0.2m，拉力做的总功：W总Fs0.9N0.2m0.18J，拉力做功功率：P0.09W；动滑轮的机械效率：100%100%83.3%。故答案为：（1）小于；测力计有重力；（2）动滑轮有重力；提升重力更大的物体；（3）0.15；0.09；83.3%。考点2 滑轮组及其工作特点（1）定滑轮和动滑轮组合在
16、一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离；（2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n若忽略滑轮重，则有F=G物n；其中n为承担物重的绳子的段数；（3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）；【典例6】（春雄县期末）如图所示，甲、乙两个滑轮组的轮重、物重均相同，把物体匀速提升相同的高度，绳子自由端受到的拉力大小分别为F1和F2若不计绳重及摩擦
17、，下列说法中正确的是（）AF1F2BF1F2CF1F2D无法判断【答案】B。【分析】相同滑轮组的动滑轮重力相等，提升物体的重力也相等，由图可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重及轴间摩擦，拉力F（G+G动），据此比较绳子自由端受到的拉力大小关系。【解答】解：由题意可知，两图中动滑轮的重力G动、物体的重力G都相等，由图可知，n甲3，n乙2，不计绳重及轴间摩擦，拉力F1（G+G动），F2（G+G动），所以，F1F2。故选：B。【典例7】（日照二模）请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起。【分析】人用力往下拉绳使重物升起，因此人的动力方向向下，重物运动方向向上，故由
18、两根绳子承担物重，绳子固定在定滑轮下面的挂钩上。【解答】解：人用力往下拉绳使重物升起，说明绳子最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，则绳子的起始端应系在定滑轮下面的挂钩上，如下图所示： 【变式训练1】（秋广州月考）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的大小关系是（）AF2F1F3BF2F1F3CF1F2F3DF2F3F1【答案】B。【分析】不计机械自重和摩擦：（1）先判断处动力臂和阻力臂关系，再根据杠杆平衡条件F1L1F2L2得出力F1和重力G的关系。（2）使用滑轮组时，先判断出承担总重绳子的段数n，再根据F2G得出力F2和重力G的关系
19、。（3）使用动滑轮，动力作用在轴上，则有F32G。【解答】解：不计机械自重和摩擦时：（1）第一个图是等臂杠杆，L1L2，由杠杆平衡条件可得F1G；（2）第二个图是滑轮组，承担总重绳子的段数n3，F2G；（3）第三个图是动滑轮，动力作用在轴上，F32G；故F2F1F3，故B正确，ACD错误。故选：B。【变式训练2】（龙湖区模拟）如图所示，请画出人站在地面上利用滑轮组提起物体时的最省力的绕绳方法。【分析】在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。【解答】解：因为滑轮组要求人站在地面上提升重物，因此，在绕绳时，最终的绳子自由端方向应该向下，从定滑轮的挂钩上开始，然后依次
20、绕过动滑轮、定滑轮，由两段绳子承担物重，如图所示：考点3 滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算（1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力F=G物+G动n；若忽略滑轮重，则有F=G物n；其中n为承担物重的绳子的段数；其中：F拉拉力，G动动滑轮的重力，G物被提升物体的重力，n吊住动滑轮绳子的段数；（2）使用动滑轮时，条件不同，拉力的计算方法也不同；物体在竖直方向上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体重力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一；实际情况下，动滑轮
21、重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积物体在水平面上运动时：当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下，拉力等于物体所受摩擦力的n分之一；实际情况下，动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计，那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积（注：n为滑轮的股数）。【典例8】（2019春东湖区校级月考）如图所示，物体A重60N，当滑轮在力F的作用下，以0.4m/s的速度匀速上升时，物体A的速度为 0.8m/s，F的大小为 120N（不计滑轮重及摩擦） 【答案】0
22、.8m/s；120。【分析】（1）根据v物2v求出物体A的速度；（2）不计滑轮重及摩擦，根据F2G求出拉力大小。【解答】解：物体移动速度v物2v20.4m/s0.8m/s；拉力F2G260N120N。答案：0.8m/s；120。【典例9】（2019秋仪征市校级月考）小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5N的物体匀速提高了1m，每个滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，则绳端移动距离是2m，施加在绳端的拉力F是3N，悬挂定滑轮处拉力F是10N【答案】2；3；10。【分析】（1）由图知，n2，绳子自由端移动的距离snh；（2）不计绳重及摩擦，绳子自由端的拉力F（G+G动）；（3）设作用在定滑
23、轮的绳子为n，悬挂定滑轮处拉力：FnF+G定。【解答】解：（1）由图知，n2，绳端移动距离s2h21m2m；（2）不计绳重及摩擦，绳端拉力F（G+G动）（5N+1N）3N；（3）滑轮组处于平衡状态，以定滑轮为研究对象，其受到向上的拉力F、向下的重力G定和向下的3段绳子的拉力3F，由力的平衡条件可得，悬挂定滑轮处拉力F3F+G定33N+1N10N，所以F的大小为10N。故答案为：2；3；10。【典例10】（济宁模拟）如图所示装置，同材质的甲、乙两实心木块处于静止状态，不计滑轮重力及摩擦，则（）A甲、乙的体积之比为1：2B甲、乙的质量之比为1：2C甲、乙的密度之比为2：1D甲、乙的重力之比为2：1
24、【答案】D。【分析】由图可知，同材质的甲、乙两实心木块处于静止状态，不计滑轮重力及摩擦，有两股绳子承担G甲，即n2，滑轮组上绳端的拉力FG乙，所以2G乙G甲，乙甲，根据重力的计算式可知甲、乙的质量之比，再根据密度的公式可知甲、乙的体积之比。【解答】解：由图可知，动滑轮上绳子的段数n2；甲、乙两实心木块处于静止状态，滑轮组上绳端的拉力FG乙，不计滑轮重力及摩擦，绳端的拉力FG甲，所以G乙G甲，则G甲：G乙2：1，根据重力公式可知甲、乙的质量之比为m甲：m乙G甲：G乙2：1，由题意可知甲：乙1：1，根据V可得体积之比为V甲：V乙m甲：m乙2：1，故A、B、C错误，D正确。故选：D。【典例11】（春
25、汝州市期末）如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧测力计示数为10N，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是（）AF20N，f20NBF10N，f20NCF20N，f10NDF10N，f10N【答案】C。【分析】本题为动滑轮的使用，绳子两端的力的和等于轴的力，再由二力平衡的条件分析。【解答】解：图中实质是一个动滑轮，绳子两端的力相等，都为10N，轴上的力F等于绳子两端的力的和为20N；物体匀速运动，则绳子对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，大小相等为10N。故选：C。【变式训练1】（春新乡期末）如图所示的动滑轮，把重
26、10N的物体匀速向上拉起，弹簧测力计的示数是6N，则拉力F6N，若不计摩擦，动滑轮重是2N若用此滑轮提起20N的物体，拉力F是11N（不计绳重和摩擦）【答案】6；2；11。【分析】（1）绳子可以大小不变的传递拉力，根据弹簧测力计的示数可知拉力的大小；（2）动滑轮绳子的有效股数n2，不计摩擦和绳重时，根据F（G物+G动）求出动滑轮的重力。【解答】解：（1）绳子可以大小不变的传递拉力，故拉力F6N；（2）动滑轮绳子的有效股数n2，不计摩擦和绳重时，F（G物+G动），动滑轮重G动nFG物26N10N2N。若用此滑轮提起20N的物体时，根据F（G物+G动）（20N+2N）11N。故答案为：6；2；11
27、。【变式训练2】（春四会市期末）如图所示的滑轮组中，不计滑轮质量，分别挂上A、B两物体后恰能静止，则两物重力关系为（）AGA：GB1：1BGA：GB1：2CGA：GB2：1D不好判断【答案】C。【分析】根据动滑轮和定滑轮的特点分析：定滑轮不省力，动滑轮省一半力。【解答】解：定滑轮的绳子两端的力相等，动滑轮中绳子上的力是轴上力的一半。故有GA：GB2：1。故选：C。【变式训练3】（春长葛市期末）如图所示，拉力F的功率为3.6W，物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动，A与地面间的摩擦力是A重力的0.3倍，不计滑轮处摩擦和绳重，则（）A1s内重力做功3.6JBA的重力为120NC拉力F3
28、6ND摩擦力为18N【答案】D。【分析】（1）根据做功的两个必要因素确定重力做功的多少；（2）已知作用在动滑轮上的绳子条数为n和拉力的功率，根据vnv求出绳子自由端的速度，然后直接利用PFv即可求出拉力F；（3）对A进行受力分析，即f2F；（4）根据f0.3G即可求出重力。【解答】解：A、因为重力的方向竖直向下，而物体在竖直方向没有移动距离，所以重力没有做功，即重力做功为0J；故A错误；BCD、由图知n2，则绳子自由端的速度v2v20.2m/s0.4m/s，根据PFv可得拉力：F9N；故C错误；不计滑轮处摩擦和绳重，由Ff可得物体受到的摩擦力：f2F29N18N；故D正确；由题知f0.3G，则
29、A的重力：G60N故B错误。故选：D。【变式训练4】（思明区校级三模）如图，用100N的力拉着物体A以2m/s的速度在水平面匀速前进，若A受到的摩擦力是20N，则B受到的摩擦力是40N，B物体的速度是4m/s。（不考虑绳子与滑轮之间的摩擦）【答案】40；4。【分析】（1）分析物体水平方向上受到的力，根据平衡力条件求出物体受到的摩擦力。（2）B移动的速度和A移动速度的关系是：vBnvA。【解答】解：已知：F100N，fA20N，vA2m/s，n2（1）因为物体在水平面上匀速前进，所以fA+2fBF，所以B与地面的摩擦力：fB（FfA）（100N20N）40N；（2）B运动的速度：vB2vA22m/s4m/s。故答案为：40；4。考点4 斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装滑轮组的设计：第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= n2；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=n-12。第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定
