1、第十二章 简单机械第2节 滑轮一、定滑轮1定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。2实质：是一个_杠杆的变形。3特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。4拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：_。5使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都_。二、动滑轮1定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。2实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。3特点：能省一半力，但_力的方向且_距离。4省力情况：FG物/2（不考虑动滑轮重和摩擦）F（G物G动）/2（不考虑摩擦）5拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。6使用动滑轮时，如果跨过滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大
2、，弹簧秤的示数_。三、滑轮组1定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。2特点：_。3省力情况：（竖直提物，n为跨在动滑轮上的绳子股数）（1）不考虑动滑轮重和摩擦：FG物/n（2）不考虑摩擦，但计动滑轮重F（G物G动滑轮）/n（3）拉力绳子自由端伸长的距离s与物体上升的距离h的关系：snh （4）物体移动的速度v物与绳子自由端绳子伸长的速度v绳的关系：v绳nv物等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向 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：不能省力但是能改变动力的方向。（4）对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）：F=G，绳子自由端移动距离sF（或
3、速度vF）=重物移动的距离sG（或速度vG）。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：省一半的力，但不能改变动力的方向。（4）理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）：F=，只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=，绳子自由端移动距离sF（或vF）=2倍的重物移动的距离sG（或vG）。【例题1】工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了选项所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面）。其中最省力的方案是A BC D参考答案：C够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时
4、所用的力最小，即最省力。故选C。3滑轮组（1）定义：定滑轮和动滑轮组合在一起使用。（2）特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。（3）滑轮组的计算：有几股绳子吊在动滑轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。（4）公式：F=（G=G物+G动），绳子自由端移动距离：s=nh。注意：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。学*科网【例题2】某人用如图所示的滑轮组提升重为800 N的重物，在拉力F作用下，30 s时间内，物体向上移动了12 m，若滑轮组的机械效率为80%，绳
5、重、摩擦阻力不计，则A拉力做的功为12 000 JB拉力的功率为50 WC绳子自由端被拉下距离为36 mD动滑轮重力大小为100 N参考答案：A1在研究定滑轮特点时，做的实验如图所示，弹簧测力计示数分别为F1、F2、F3，则三个力的大小关系是AF1最大 BF2最大CF3最大 D三者一样大2如图所示，物体M放在水平桌面上现通过一动滑轮（质量和摩擦均不计）在绳子自由端施加一拉力F，拉着M向左做匀速直线运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10 N。若在M上加放一物块m，要保持M向左继续做匀速直线运动，需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力F，则AM运动时受到向左的摩擦力B加放m前，M受到20 N的
6、摩擦力C加放m前，M受到10 N的摩擦力D加放m后，力F保持10 N不变3下图所示的滑轮或滑轮组，匀速提高同一物体，最省力的是（滑轮重和摩擦不计）A B C D4工人师傅用拉力F1将重物匀速搬运到h高处，对重物做的功是W1；若工人改用动滑轮将该重物匀速提升到h高处，拉力为F2，对重物做的功是W2（滑轮、绳的重力及摩擦力可忽略不计），则下列说法正确的是AF1=F2 BF1W1 DW2=W15如图所示，两个物体的重量分别是G1和G2，当滑轮平衡时，G1:G2为（忽略绳子和滑轮的重力及绳子和滑轮间的摩擦力）A1:1 B2:1 C1:3 D1:26如图中某同学体重为500 N，他的手能承受的最大拉力为
7、600 N，动滑轮重100 N，该同学利用如图所示的滑轮组把物体A吊起来，物体A的重量不能超过A1 000 N B1 200 N C900 N D1 100 N7分别用图中所示的装置甲和乙把同一重物吊到同一高度时A用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力相同B用装置甲吊起重物比用装置乙省力C用装置乙吊起重物比用装置甲省力D用装置乙吊起重物，动力移动的距离比用装置甲小8用滑轮组牵引重物沿水平面匀速滑动，如图所示。已知重物120 N，物体与地面的摩擦力为90 N，不计滑轮摩擦和重力，则拉力F为A40 N B30 N C140 N D280 N9学校升旗仪式上，当升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升，这
8、是由于旗杆顶部有一个_滑轮，它能改变力的方向，但_（选填“能”或“不能”）省力。10如图所示，被提升的物体重100 N，动滑轮重5 N，忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力F是_N。动滑轮的实质是一个_杠杆。11如图所示，已知物体A重为180 N，滑轮的重为20 N，当物体A匀速上升高度为1 m时，绳子自由端移动的距离为_m，拉力所做的功为_J（绳子的重力、绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计）。12如图所示，在拉力F的作用下，总重60 N的物体被匀速提升了10 cm，若不计滑轮、绳的重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为AF=60 N，s=0.2 m BF=30 N，s=0.2 mCF=6
9、0 N，s=0.1 m DF=30 N，s=0.1 m13对于使用滑轮组，下列说法正确的是A可以省力，但必须改变用力的方向B可以省力，但不能改变用力的方向C可以省力，同时又可以省距离D可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离14使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体的四种方式如图所示，不计机械自重和摩擦，其中能省力又能改变施力方向的是15如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的石块拉至井口的装置图。已知井深12 m，石块重G石=6103 N，汽车重G车=3104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F拉=2.2103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力。（g取10
10、N/kg）求：（1）动滑轮的重力；（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？16如图所示，通过滑轮组用200 N的拉力在20 s内将重为480 N的物体匀速提高2 m，（不计绳重和摩擦），求：（1）动滑轮重；（2）绳自由端的移动速度为多大？（3）若重物再增加150 N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？17（2017六盘水卷）如图所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物体在水平桌面上以0.1 m/s的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为60 N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），F及其功率的大小分別为A20 N 2 W B20 N 6 WC60 N
11、2 W D30 N 6 W18（2017桂林卷）某升降式晾衣架的结构如图所示，该晾衣架没有应用到的简单机械是A动滑轮 B定滑轮C轮轴 D斜面19（2017黔南州卷）“每天锻炼一小时，幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受，引导广大市民走向全民健身行列。如图所示是某型号健身器的结构简化图，每个滑轮质量为2 kg。小刚质量为60 kg，他竖直向下拉手柄，将20 kg的配重匀速向上拉。2 s配重上升了1 m，不计绳重和摩擦，。求：（1）手柄移动的速度；（2）小刚做功的功率；（3）若小刚站立时，鞋底与地面的接触面积为，配重被匀速拉起时，他对地面的压强是多少？1D【解析】因为使用定滑轮不能省力，所以F1=
12、F2=F3=G，所以这三个力的大小相等。故选D。3C【解析】由题知，滑轮重和摩擦不计，A、图中使用的是动滑轮，则拉力；B、图中使用的是定滑轮，则拉力F2=G；C、图中使用的是滑轮组，n=3，则拉力；D、图中使用的是滑轮组，n=2，则拉力。由此可知，拉力F3最小，即C图中最省力。故选C。4D【解析】用拉力F1将重物匀速提升时，手对物体的拉力：F1=G；手对重物做的功为：W1=F1h=Gh；不计摩擦、绳重及动滑轮重，这时绳端的拉力；绳端向上移动的距离s=2h，手拉绳子做的功：W2=F2s=2h=Gh；故F1F2，W1=W2，故ABC错误，D正确。故选D。5B【解析】图中是“一定一动”的滑轮组，可以
13、将G2对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力（该拉力F=G2）；最后一段绳子是由定滑轮引出的，绳子股数是2，不计摩擦及滑轮重（即理想情况下），则，所以，即G1:G2=2:1。故选B。6C【解析】由图可知，n=2，因G人=500 NF手=600 N，所以，绳端的最大拉力F=G人=500 N，不计绳重和摩擦时，提升物体的重力最大，由可得，最大物重：G=nFG动=2500 N100 N=900 N。故选C。7C【解析】此图是滑轮组，甲图绕在动滑轮上的绳子由2股，则。乙图绕在动滑轮上的绳子由3股，则；故用装置乙吊起重物比用装置甲省力，则动力移动的距离甲图为2h，乙图为3h，故ABD错误，C正确。故选C。
14、8B【解析】由图可知，n=3，不计滑轮摩擦和重力，则拉力。故选B。9定 不能【解析】根据生活经验可知：旗杆顶部的定滑轮只能改变力的方向，而不能省力。1052.5 省力【解析】摩擦不计，动滑轮重G轮=5 N，匀速提升重物时绳子的拉力：，由此可知，动滑轮的实质是一个省力杠杆。学#科网112 200【解析】由图可知n=2，绳子自由端移动的距离：s=2h=21m=2m；绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计，则人对绳子的拉力：，则拉力所做的功：W=Fs=100 N2 m=200 J。12B【解析】由图知，此时拉力：拉力作用点上移的高度是物体上移的距离的2倍，为：s=2h=210 cm=20 cm=0.2
15、 m。故选B。13D【解析】AB、滑轮组可以省力，也可以改变用力的方向，但不是必须改变用力的方向，故AB错误。C、滑轮组可以省力，但不能省距离，故C错误。D、滑轮组可以省力，也可以改变力的方向，省力一定费距离，即不能同时省距离，故D正确。故选D。15（1）600 N （2）7.92104 J【解析】（1）由图可知，承担货物重的绳子股数n=3，由于忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，由得动滑轮的重力：G动=nF拉G石=32.2103 N6103 N=600 N，（2）绳子自由端移动的距离：s=3h=312 m=36 m，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功：W=F拉s=2.2103 N36 m=7.92
16、104 J；16（1）120 N （2）0.3 m/s （3）250 N【解析】（1）由F=（G+G动）可知，G动=3FG=3200 N480 N=120 N；（2）物体移动的速度：，自由端移动的速度：v=3v=30.1 m/s=0.3 m/s；（3）若重物再增加150 N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力：。17B【解析】由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，则绳端的拉力F=f/3=60 N/3=20 N；绳子自由端的速度为v绳=3v物=30.1 m/s=0.3 m/s；则拉力F的功率为P=Fv绳=20 N0.3 m/s=6 W；故ACD错误，B正确，故选B。19（1）0.25 m/s （2）105 W （3）3 600 Pa【解析】（1）由图可知，健身器是由两个定滑轮和一个费力的动滑轮组成（绳子的拉力作用在动滑轮的挂钩上），则手柄下降的距离，手柄移动的速度；（2）小刚对配重做功，动滑轮上升的高度，小刚对动滑轮做功，小刚所做的总功，小刚做功的功率；（3）手柄对小刚向上的拉力，小刚所受重力，小刚对地面的压力，小刚对地面的压强。