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高中数学公式定理手册初中物理滑轮及滑轮组

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-10-30 20:58
tags:初中物理滑轮公式

计算机科学与技术专业描述-渤海大学培训学院

2020年10月30日发(作者:袁潮)
学科教师辅导教案
学员编号: 年 级:初二 课 时 数:
学员姓名: 辅导科目:物理 学科教师:
授课类型
授课日期及时


教学内容
第一部分同步:

一、要点提纲:
T 滑轮 T能力

(1)以下几幅图中有滑轮装置的是哪些?
(2)上述几幅图哪些是动滑轮,哪些是定滑轮?
(3)请大家在图上画出滑轮的支点位置并标出动力端和阻力端的位置。
(4)请大家一起回顾总结下定滑轮和动滑轮的使用特点?
(5)使用滑轮拉动物体的过程中,动力端与阻力端运动的快慢是否相同?
答案:(1)3幅图都有
(2)第1幅图是定滑轮,第2幅图可以是定 滑轮可以是动滑轮,第3幅图左边的是定滑轮,右边的动滑轮。
(3)略
(4)定滑轮是能改变力的方向,但不能改变力的大小;动滑轮不能改变力的方向,但可以省一半的力。
(5)
使用定滑轮时动力端和阻力端运动一样快。使用动滑轮时绳子自由端运动速度是滑轮的2 倍。

知识梳理:
一.滑轮
1.定义: 。
(周边有槽,能够绕轴转动的小轮)

2.分类与区别:滑轮在工作时,根据轴的位置是否移动,又分为定滑轮和动滑轮两种
① ,叫定滑轮。
(使用时,轴固定不动)
② ,叫动滑轮。
(使用时,轴和重物一起移动)

问题:滑轮是不是杠杆?是什么样的杠杆?
(是。定滑轮实质上是一个等臂杠杆;动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆)

注:使用滑轮的条件是①有滑轮;②有绳子;③有重物
(此处可以详细给学生描述一下定滑轮 和动滑轮的结构图,可以举例如升旗时候旗杆顶端有滑
轮,滑轮上饶了一根绳子,绳子一端系着红旗即重 物,绳子另一端拿在旗手的手中。这个过程
可以让学生参与进来模仿老师,再描述一个运用滑轮的生活实 例)
二.滑轮的使用特点
1.支点、动力端与阻力端的判断:
(1) 定滑轮的支点、动力端与阻力端的判断
①支点: ②动力端: ③阻力端:
(O点;F段;G端)

(2) 动滑轮的支点、动力端与阻力端的判断
①支点: ②动力端: ③阻力端: (O点;F
端;G端)
2. 定滑轮特点: 。
(使用定滑轮不省力,但它可以改变用力的方向)

相关结论:
A、 使用定滑轮不省力


B、使用定滑轮可以改变力的方向
C:使用定滑轮不省距离也不费距离
D: 使用定滑轮,改变拉力方向后,力不变
(定滑轮是变形的等臂杠杆,所以只使用定滑轮,无论拉力方向怎么样,F=G)
观察上面几幅图,还可以得出什么结论?
结论:使用定滑轮不可能提起比自己体重大的重物。
3. 动滑轮特点: 。
(使用动滑轮能省一半力,但不能改变用力的方向)

相关结论:
A:使用动滑轮能省一半力
B:使用动滑轮不能改变力的方向
C:使用动滑轮费距离(当两股绳平行时费一半距离)
(动滑轮在使用时,相当于一个动力臂二倍于阻力臂的省力杠杆。因此拉力与物重的关系是:
F=12G)
三. 滑轮动力端与阻力端运动速度
1. 定滑轮:因为使用定滑轮 不省距离也不费距离,所以动力端与阻力端产生的距离相同,即
S

=S
阻< br>,经历的时间也相同,那么速度相同,即
V

=V


2. 动滑轮:因为使用动滑轮绳子自由端费一倍距离,所以绳子自由端产生的距离是滑轮端产生
的距离的2倍,即
S
自由端
=2S
滑轮
,经历的时间也相同,那么 速度也是2倍关系,即
V
自由端
=2V
滑轮

四.特殊(费力)动滑轮
如图所示是动滑轮还是定滑轮?
分析:由滑轮的轴可以移 动判断是动滑轮,A是支点,F是动力端,B是阻力端,但是此图与常
见动滑轮不同,动力作用在轴上, 阻力作用在绳端,所以动力与阻力的大小关系也不同,F

=2F

,S
=S

,V

=V


这类滑轮起 个名字叫费力动滑轮。
1
2
1
2
特点是:A、费力 B、省距离 C、不能改变力的方向
五.滑轮组的特点
使用定滑轮能改变力的方向,但不能省力;使用动 滑轮能省力,但不能改变力的方向。那我们
能不能把两者结合起来,组成滑轮组,使其又可以既改变力的 方向,又能省力?
把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组,讨论一下,你能设计出几种组合方式?
方法要点:
①数绳子股数,注意要记“有效的绳子股数”,如上图有每个图都有3股绳子,但 是有效的股
数即承担力的绳子股数是不同的,一个妙诀是注意前两个图的动力端方向是竖直向下的与阻力
方向相反,是用定滑轮改变力的方向,所以这股不算!第三幅图就是有效的。
②根据公式F阻=nF动(n为绳子有效股数)
思考题:
①如图有几股有效绳子?②绳子力是多大?
(5股;2G=5F,所以F=0.4G,注意动滑轮有重力)

二.题型分类
题型一:滑轮使用特点
例1 如图所示,工人用滑轮组提升重物,已知滑轮质量不计,若把同 一货物匀速提升相同的高
度(不计绳子与滑轮间的摩擦)( )
A、第一幅图比第二幅图省力 B、第一幅图比第二幅图省距离
C、第一幅图和第二幅图一样省力 D、第一幅图和第二幅图一样费距离
【解 析】第一幅图是定滑轮,定滑轮使用特点是改变力的方向,不省力也不省距离,第二幅图
是动滑轮,使用 特点能改变力的方向,可以省力但费距离。
【答案】 B
变式训练1 关于滑轮,下列说法中错误的是( )
A、使用定滑轮不省力但能改变动力方向
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
变式训练2 用如图所示的滑轮匀速提升重物,那么()
A、a方向的拉力最小
C、c方向的拉力最小
【答案】D
B、b方向的拉力最小
D、三个方向的拉力都一样大
变式训练3 如图所示,物体A重20牛,弹簧秤示数为26牛,则物体B重为 牛;地面
对物体A的支持力
【解析】本题滑轮为费力动滑轮,动力端的力是阻力2倍,阻力端为B,所以B 的重力是13牛,然后 可得绳子拉力是13牛,研究A可
知受到3个力:重力、支持力和拉力,三个力的合力为0,可得支持力 为7牛。
【答案】13;7牛
题型二:动力端与阻力端距离问题
例2 图1中A 是____滑轮。利用这样的装置把物体举高,用力的方向应向____(选填“上”、
“下”)。如果 A重2牛,要提起50牛的物体,至少要用____牛的拉力。若要使物体上升2
米,应将绳的自由端拉 动____米。
【答案】 动,上,25,4
变式训练1 如图所示,某工人将重150牛的铁桶在10秒内竖直向上匀速拉起4米,A装置是
(填“定”或“动”).上升过程工人拉绳子的拉力为 牛,拉力移动的距离为
米.(滑轮、绳的重力及摩擦不计).
【答案】动,75,8
变式训练2 如图所 示,建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物,不计滑轮的重和摩擦,若工人
在5秒内将绳子匀速向下拉 6米,手拉绳子的力为_____牛,物体在上升的高度为____米.
【答案】200,6
变式训练3 使用一个定滑轮将一重物提升2m,则绳子自由端拉过的距离是 。如果改
用一个动滑轮来提升重物,且提升同样高度,则绳子自由端拉过的距离为 。
【答案】2m,4m
题型三:动力端与阻力端速度问题
例3如图所示,滑轮重 和摩擦均不计,用10牛的水平拉力
F
拉着物体A在水平桌面上做匀速
直线运动,则物 体A与水平桌面间的摩擦力大小为____牛,若物体A在4秒内移动0.2米,绳
子运动的速度是__ _米秒。
【解析】动滑轮,F=
【答案】20,0.1
1
f,V
2

=2V


变式训练1 如图所示,使用(a)图中滑轮的优点是可以 ;物体B的重力为100牛,若不
计滑 轮重及摩擦,当用拉力F
B
匀速提升物体B时,力F
B
的大小为 牛,A、B物体上升2米
用时4秒,(a)图中绳子速度是 米秒,(b)图中绳子速度是 米秒。
F
B

F
A

A
B
(a
)
(b
)

【答案】改变施力方向,50;0.5;1
变式训练2 如图滑轮A上挂一重10 牛的物体B,C为固定点(地面),当滑轮A在力F的作用
下向上匀速上升时,滑轮A的速度为重物B上 升时速度的_______倍,力F应为______牛( 滑
轮A和绳重及摩擦均不计)。
【答案】0.5;20。
变式训练3 如图所示,弹簧测力计的示数为5牛,水平拉力F= 牛,物体A受到的摩擦力
f = 牛。若2秒内绳子自由端移动的距离为6厘米,则物体A以 cms的速度在水
平地面上做匀速直线运动。(不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦)
【答案】5;10,1.5。
题型四:滑轮使用特点实验探究题
例1 如图是小海 同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置.他按图示提起钩码时注意保持
测力计匀速移动,分别测得 一组数据如下表所示
钩码升高高度h测力计示数F测力计移动距离S
钩码重GN
m N m



请你分析:
(1)比较测力计示数的大小,可知:使用动滑轮的好处是___ ___;
(2)比较测力计拉力的方向,可知:使用定滑轮的好处是 ;
(3)把钩码升高相同的高度,比较乙和丙实验测力计移动的距离,可知:使用动滑轮

(4)在提升重物的过程中,如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点,则应选择


0.98
0.98
0.98
0.2
0.2
0.2
0.98
1.02
0.55
0.2
0.2
0.4


【解析】 (1)在丙中,拉力F=0.55N<G=0.98N,故使用动滑轮时省力;
(2)在乙中,拉力F =0.98N=G=0.98N,但是向下用力,故使定滑轮可以改变用力的方向;
(3)乙的距离为0.2m,丙中的距离为0.4,故使用动滑轮费距离;
(4)可以把定滑轮和动滑轮组合起来,使用滑轮组;
【答案】(1)可得出拉力小于物重,即使用动滑轮时省力;
(2)可得出拉力与物重相等,但改变了用力的方向,给做功带来了方便;
(3)乙中测力计移动的距离小于丙中的距离,即使用动滑轮费距离;
(4)计算出不用机械时的功和用机械时的功进行比较。
变式训练1 在探究动滑轮使用特点 的实验中,各小组按照图(a)中所示的实验器材进行实验,
每个小组的实验器材都相同(摩擦力可忽略 不计)。
甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码,竖直向上拉弹簧测力计,每次都匀速提起钩码,如图(a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时,没有注意按照要求规范操作,他们斜向上拉
弹簧测 力计,匀速提起钩码,实验情况分别如图(b)、(c)所示。各小组的实验数据记录在表
格中。
学分析
验序号
的数据
件,得出
用特点
论是:使
匀速提
表一(甲小组)



物体
的重
弹簧测
力计的
示数
表二(乙小组)



物 体
的重

弹簧测
力计的
示数
表三(丙小组)
实< br>验

物体
的重

弹簧测
力计的
示数
甲小组同
比较了实
1、2、3
和相关条
动滑轮使
的初步结
用 动滑轮
起重
号 (牛) (牛) 号 (牛) (牛) 号 (牛) (牛)
1
2
3
1.0
2.0
3.0
0.6
1.1
1.6
4
5
6
1.0
2.0
3.0
0.7
1.3
1.8
7
8
9
1.0
2.0
3.0
0.8
1.6
2.3
物, 。 ②同学们查阅相关资料得知:若不计动滑轮自身的重力,使用动滑轮匀速提升重物时,可
以省一半力 ……由此,他们分析了表一中的实验数据,求出滑轮的重力为 牛。
③分析比较表一、表 二、表三中的实验数据和观察到的现象,初步分析甲小组、乙小组、
丙小组的实验数据都不相同的原因是 : 。
④分 析比较实验序号1、4、7(或2、5、8或3、6、9)的实验数据和相关条件,得出的
初步结论是: 。
【答案】①可以省力,不能改变用力方向。
②0.2。
③拉力方向不同。
④使用动滑轮匀速提起同一重物,可以省力,测力计与竖直方向夹角越大,拉力也越大。

变式训练2 滑轮是我们日常生活和生产中常用的简单机械,使用滑轮能给我们带来许多好处。
请分析下图中的实验,说明图中滑轮的特点 。
【解析】 不仅要注意到使用动滑轮可以改变施力方向,还要注意到弹簧测力计的示数减小了一半。(有 时候因为滑轮重力不能忽略,滑
轮自重算作阻力,弹簧测力计示数会大于一半且小于阻力。)
【答案】动滑轮不能改变力的方向,但能省一半的力
变式训练3 物理实验要遵循实事求是的 原则。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验
中,完成了如下图所示的实验并记录了数据。 < br>通过分析数据,她觉得与书中的结论有较大的偏差。你一定也做过这样的实验,回想你的实验
经历 ,回答下列问题:
(1)该实验中出现这样的结果的主要原因各是什么?分别叙述。
(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。
实验次

物重GN 使用定滑轮时测力计的示
数 F1N
使用动滑轮时测力计的示
数F2N
1
2
1.00
1.50
0.60
1.10
0.65
0.90
3 2.00 1.60 1.15
【答案】(1)弹簧测力计本身有一定的重量;动滑轮有一定的重量
(2)弹簧测力计水平使用;测力动滑轮的重量

题型五:滑轮组问题
例5 如图所示的四个滑轮组中,图 可省一半力,图 最费力,图 和图 用
力大小一样。
【解析】 如图可以看出a图3股,b图2股,c图3股,d图3股。abd三幅图重物在轴上,G=nF ,c图重物在绳端,F=G.
【答案】(b),(c),(a),(d)
变式训练1 如图所示,物体A重为100N,挂重物的钩子承受的拉力是 N。人匀速拉绳
子的力是
N。
【答案】100,50
变式训练2 使用滑轮组时,滑轮组 用n段绳子吊着物体,提重物所用的力就是物重的
______________。 在图中,动滑轮和所挂的重物的总重是500N,则所用的拉力F大小是
__________N。
【答案】
G
;250
变式训练3 如图所示,动滑轮重为50牛顿,绳重和摩擦不计,人对绳子的拉力是260N,则物
重是 N;若重物上升的高度是0.2m,则绳子自由端下降 m。
1
n
F
G

【答案】730;0.6

课堂检测:
1、如图,用动滑轮拉起重30N的物体匀速上升1m,则拉力F的大小和拉力作 用点移动的距离
分别是(不计动滑轮的重)( )
A.15N、1m B.30 N、2m C.15N、2m D.30 N、1m
2、如图所示,弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计,物重G= 1N,则弹簧秤A和B的示数分别
为( )
A. 1 N,0 B. 0,1N C. 1N, 1N D. 0, 0
3、如图所示,AB质量分别为20 kg和15 kg,弹簧秤重力不计,用手抓住弹簧秤时弹簧秤的
读数是( ),用手抓住A时,弹簧秤读数为( ),用手抓住B时弹簧秤读数是( )
(秤钩在左侧)。
A.196 N B.343 N C.147 N D.49 N
4、如图所示的装置中,若拉力F=4N,则甲、乙两弹黄测力计的示数分别是(不计滑 轮重及摩
擦)( )
A.8N 12N B.12N 8N C.8N 8N D.12N 12N
5、如图所示,A装置是 滑轮(选填“定”或“动”),使用它的好处是__________。
6、如图所示,小桶重20牛 ,绳子的一端系在桶上,手持绳子的另一端,分别沿不同方向用力
F1和F2匀速提起小桶时,两力大小 的关系是:F1 F2(选填“>”、“=”或“<”)。
7、动滑轮和定滑轮都可看成杠杆,它们之中属于等臂杠杆的是 。一个滑轮的轮的
直径是6厘米,将它作为动滑轮使用,其动力臂是 ,阻力臂是 。
8、如图所示,建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物,不计滑轮 的重和摩擦,若工人在5秒
内将绳子匀速向下拉6米,手拉绳子的力为 牛,物体在上升的高度为 米,物
体移动的速度是 。
9、如图所示,A装置是 滑轮(选填“定”或“动”).滑轮的重力不计,2秒内将重 力
为100牛的物体匀速提起0.2米,则拉力F为 牛,绳头提起的高度为 米,
绳子自由端上升的速度是 。
第5题图 第6题图 第8题图 第9题图
10、如图所示,用滑轮将物体 匀速提起,不计摩擦力,已知拉力F为5牛,则弹簧秤示数为
________牛,物体和滑轮总重为_ _______牛。
11、在水平桌面上放一个200N的重物,现用如图所示装置将物体匀速拉动, 物体与桌面的摩
擦力是48N,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力 F为______N 。若绳子自由端移动
速度为0.6ms,则物体移动速度为 。
F

12、如图,弹簧测力计的示数为10N,人拉绳所用的拉力为 N,物体和滑轮的总重为 N。
13、如图,物体重为150N,动滑轮重为10N,则:(1 )当地面对物体的支持力为50N时,弹簧
测力计的示数为 N。(2)当弹簧测力计的示数为50N时,物体对地面的压力为 N。
14、如图,弹簧测力计的示数为55N,物体重为25N,则动滑轮重为为 N。
15、如图,拉力F=30N,匀速向上拉的速度为0.2ms,则物体和滑轮的总重为 N,物
体的速度为
ms。(不计绳重和摩擦)
16、如图,物体重为45N,拉力F为100N,则动滑轮重为 N;若动滑轮匀速上升的速度
为0.25ms,那么物体上升的速度为 ms。(不计绳重和摩擦)

第12题图 第13题图 第14题图 第15题图
17、某同学研究定滑轮的使用特点,他每次都匀速提起钩码,研究过程如图所示, 请仔细观察
图中的操作和测量结果,然后归纳得出初步结论。
(1)比较(a)、(b)两图可知 ;
(2)比较(b)、(c)、(d)三图可知 。
18、某同学研究动滑轮的使用特点,他每次都匀速提起钩码,研究过程如图所示,请仔细观察图中的操作和测量结果(不计滑轮的重力),然后归纳得出初步结论:
(1)比较A、B两图可知:_ ,
(2)比较B、C两图可知: __ 。
课堂总结
一、 知识收获
一、定滑轮的特点
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是: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。
二、动滑轮的特点
①定义:和重物一起移动的滑轮。
②实质:动滑轮的实质是: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。
课后作业

1 、学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮,如图升旗时往下拉动绳子,国旗就会上升.对该滑轮
的说法中,正 确的是( )
A.这是一个动滑轮,可省力

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