6.6 探究滑轮的作用
第2课时 滑轮组
知识点 1 滑轮组及其特点
1.由定滑轮和动滑轮组合起来的装置叫 ,它既可以 ,又可以 。
2.3中甲和乙都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,但是它们有不同点。请回答:
(1) 滑轮组能改变动力的方向,而 滑轮组不能改变动力的方向。
(2)甲滑轮组有 段绳子承担物重,而乙滑轮组有 段绳子承担物重,
滑轮组更省力些。
(3)如果都使物体上升h高度,那么甲滑轮组的绳子自由端必须向下移动 ,乙滑轮组的绳子自由端必须向上移动 。
3.用如4所示的滑轮组,匀速提升重400 N的物体,若动滑轮重、绳重及滑轮摩擦都不计,则作用在绳端的拉力是 N;若动滑轮的重力是20 N,绳重和滑轮摩擦都不计,则作用在绳端的拉力是 N。
4.如5所示,物体在拉力F=60 N的作用下做匀速直线运动,则物体受到地面对它的摩擦力是(不计滑轮摩擦和动滑轮、绳的自重) ( )
A.60 N B.180 N C.20 N D.120 N
知识点 2 滑轮组的设计与组装
5.在6中画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。
知识点 3 轮轴
6.如7所示的器械中,不是轮轴的是 ( )
7.利用两个滑轮提升同一重物,滑轮重、绳重和滑轮摩擦均不计,如8所示的几种组合中,最省力的是 ( )
8.某同学使用如9所示的装置探究滑轮组,物体重30 N,下列说法中错误的是( )
A.该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,既可以省力,又可以改变用力的方向
B.若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦,要提起重物,拉力至少为10 N
C.若将重物提升3 cm,则绳子自由端需要移动9 cm
D.实验中,该同学匀速提升物体,所用拉力大于10 N
9.如0所示,用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的绳子自由端分别施加拉力F1和F2,在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度(不计绳重、滑轮重和滑轮摩擦)。下列说法正确的是( )
A.拉力F1小于拉力FB.甲滑轮组绳子自由端移动的速度小于乙
C.甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D.甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
10.某同学利用1中的滑轮组把物体A吊起来,已知该同学体重为500 N,他的手能承受的最大拉力为600 N,动滑轮重100 N,则物体A的重力不能超过( )
A.1000 N B.1200 N C.900 N D.1100 N
11.用如2所示的装置将重为300 N的物体水平匀速拉动,物体与地面之间的摩擦力为48 N,不考虑滑轮重、绳重和滑轮摩擦,则水平拉力F为 N。若绳子自由端移动了3 m,则物体移动了 m。
12.(2020威海)如3所示,用滑轮组提升物体,已知滑轮质量均为2 kg,物体重100 N,绳子能承受的最大拉力为50 N,请画出绳子的正确绕法,并在绳的末端标出力的方向。(不考虑绳重及摩擦,g取10 N/kg)
13.如4所示,通过滑轮组用200 N的拉力将重力为480 N的物体匀速提升2 m,求:(不计绳重和滑轮摩擦)
(1)动滑轮重。
(2)绳子自由端移动的距离是多少。
(3)若重物再增加150 N,要使重物匀速上升,作用在绳子自由端的拉力为多大。
考|题|展|示
14.(2021广东)用如5甲所示的滑轮组提升重200 N的物体,已知拉力F为80 N,不计绳重和滑轮摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是
(选填“A”或“B”),动滑轮的重力为 N。
答案
6.6 探究滑轮的作用
第2课时 滑轮组
1.滑轮组 省力 改变用力的方向
2.(1)甲 乙 (2)2 3 乙 (3)2h 3h
3.200 210 (1)由图可以看出此滑轮组绳子段数为n=2,不计动滑轮重、绳重和滑轮摩擦,作用在绳子自由端的拉力F的大小:
F=G=×400 N=200 N。
(2)G动=20 N,不计绳重和滑轮摩擦,作用在绳子自由端的拉力F'的大小:
F'=(G+G动)=×(400 N+20 N)=210 N。
4.B 因为用F=60 N的拉力,拉着物体在地面上做匀速直线运动,承担摩擦力的绳子的段数为3段,则物体受到地面对它的摩擦力:f=3F=3×60 N=180 N,故B正确,A、C、D错误。
5.如图所示
6.B 7.C
8.A 图中的滑轮组,由一个定滑轮和一个动滑轮组成,使用此滑轮组可以省力,因最后一段绳子绕过的是动滑轮,起承担物重的作用,不可以改变用力的方向,故A错误;若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦,拉力至少为F=G=×30 N=10 N,故B正确;根据滑轮组的特点可知,在相同时间内,绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍,则绳子自由端需要移动9 cm,故C正确;实验中绳重、滑轮重及滑轮摩擦是不能忽略的,要提起重物,拉力F=(G+G动),则所用拉力大于10 N,故D正确。
9.B 不计绳重、滑轮重和滑轮摩擦,拉力F=G物,n甲=2,n乙=3,所以绳自由端的拉力:F1=G物,F2=G物,所以F1>F2,故A错误;甲滑轮组绳子自由端移动的速度v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度v乙=3v物,所以甲滑轮组绳子自由端移动的速度小于乙,故B正确;使用滑轮组能够省力,为省力机械,故C错误;因为绳子自由端移动的距离s=nh,s甲=2h,s乙=3h,则s甲≠s乙,故D错误。
10.C 由图可知,n=2,因G人=500 N11.16 1 由题图可知,与动滑轮相连的绳子有3段,则拉力:F=f=×48 N=16 N;物体移动的距离:s=s绳=×3 m=1 m。
12.如图所示
动滑轮的重力:G动=m动g=2 kg×10 N/kg=20 N,
不考虑绳重及摩擦,拉力F=(G+G动),则承重的绳子段数:
n===2.4,
所以要提升物体,绳子段数取3;
故应从下面的动滑轮的上挂钩开始绕起,向上绕过定滑轮,再绕过下面的动滑轮。
13.(1)由图知,n=3,由F=(G+G动)可得,动滑轮重:G动=nF-G=3×200 N-480 N=120 N。
(2)绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×2 m=6 m。
(3)若重物再增加150 N,要使重物匀速上升,作用在绳子自由端的拉力:F'=(G'+G动)=×(480 N+150 N+120 N)=250 N。
14.A 40 由图可知,n=3,则绳子自由端移动的速度是物体上升速度的3倍,图乙中,A和B的速度分别为vA==1.5 m/s,vB==0.5 m/s,A的速度是B的3倍,所以反映绳子自由端运动的图线是A;不计绳重和摩擦,则有F=,动滑轮的重力为G0=3F-G=3×80 N-200 N=40 N。6.6 探究滑轮的作用
第1课时 定滑轮、动滑轮
知识点 1 定滑轮和动滑轮
1.轴固定不动的滑轮叫 滑轮,它工作时 省力,但 改变拉力的方向。轴随物体一起运动的滑轮叫 滑轮,它工作时最多能省 的力,但 改变拉力的方向。
2.中利用了动滑轮的是 ( )
知识点 2 滑轮的实质
3.将中的滑轮抽象成杠杆,标出支点O,并画出动力F1、阻力F2、动力臂L1和阻力臂L2。
4.如所示,用定滑轮拉同一重物G,沿三个不同方向用力,用的拉力 ( )
A.F1较大 B.F2较大
C.F3较大 D.F1、F2、F3一样大
5.用动滑轮提起重物时,沿三个不同的方向用力,如所示,三个力的关系是( )
A.F1>F2>F3 B.F1=F2=FC.F1F3>F知识点 3 有关定滑轮和动滑轮的计算
6.如甲、乙所示,物体A、B所受重力都为200 N,滑轮重、绳重和滑轮摩擦不计。当用力分别匀速提起A和B时,力F1的大小为 N,力F2的大小为 N;若物体A、B均上升0.2 m,则力F1移动的距离为 m,力F2移动的距离为 m。
7.建筑工地上工人用如所示的滑轮提升重1000 N的物体,工人所用拉力为550 N,则动滑轮重为 N。(不计绳重和滑轮摩擦)
8.如所示,健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时,图中的滑轮是( )
A.定滑轮,可省力
B.动滑轮,可省力
C.定滑轮,可改变力的方向
D.动滑轮,可改变力的方向
9.用如所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,在不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦的情况下,所用的拉力分别为F1、F2、F3。那么,下列关系式中正确的是( )
A.F1>F2>F3 B.F1F1>F3 D.F211.如0所示,物重G=30 N,绳的一端拴在地面上,拉力F使滑轮匀速上升。(不计绳重和滑轮摩擦)
(1)若滑轮重不计,滑轮向上移动20 cm,则拉力F= N,物体上升 cm。
(2)若滑轮重为2 N,使物体上升20 cm,则拉力F= N,滑轮向上移动 cm。
12.小凡同学在做“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,装置如1所示。
(1)在探究定滑轮特点时,按照图乙进行操作,小凡同学觉得读数不方便,于是他把弹簧测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),理由是 。
(2)在探究动滑轮特点时,按照图丙进行操作,记录数据如下表所示,分析数据发现,在不计滑轮摩擦和绳重的情况下,弹簧测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是 。请给出一条减小此差异的建议: 。
实验次数 物重G/N 测力计的示数F/N
1 1.00 0.65
2 1.50 0.90
3 2.00 1.15
考|题|展|示
13.(2021淄博)现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”,将自由往下降落的力称为“收”,将整个滑轮称为“绳制”,如2(a)所示。现分别用如图(b)所示的甲、乙两个力替代“收”,使重物在相同的时间内匀速上升相同的高度。不计绳重和滑轮摩擦,下列说法正确的是 ( )
A.使用该滑轮能省力
B.使用该滑轮能省距离
C.甲拉力大小等于乙拉力大小
D.甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
答案
6.6 探究滑轮的作用
第1课时 定滑轮、动滑轮
1.定 不能 能 动 一半 不能
2.C
3.如图所示
4.D 5.A 6.100 200 0.4 0.7.100 不计绳重和滑轮摩擦F=(G物+G动),可得G动=2F-G物=2×550 N-1000 N=100 N。
8.C
9.D 第一个图中滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,此时拉力F1=f;
第二个图中滑轮为动滑轮,因为动滑轮可省一半的力,此时拉力F2=f;
第三个图中滑轮为动滑轮,此时的拉力等于两股绳子向左的拉力,即F3=2f;
由此可得F210.60 2
11.(1)60 40 (2)62 1(1)由图可知,该滑轮是动滑轮,当滑轮上移s=20 cm时,物体上移的高度是滑轮上移高度的2倍,h=2s=2×20 cm=40 cm;
若滑轮重不计,此时拉力应该是物重的2倍,即拉力大小F=2G=2×30 N=60 N。
(2)若滑轮重G动=2 N,由图知,此时拉力:
F'=2G+G动=2×30 N+2 N=62 N;
当物体上移h'=20 cm时,滑轮(拉力)上移的高度是物体上移高度的,
s'=h'=×20 cm=10 cm。
12.(1)变小 弹簧测力计本身有重力
(2)动滑轮本身有重力
将动滑轮的重力计算在被提升物体的重力中
(1)弹簧测力计倒过来使用时,由于弹簧测力计本身受重力作用,这时弹簧测力计测量的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。所以会造成测量值小于绳子的拉力(即钩码重力)。
(2)人在提升重物时把动滑轮也提起了,分析表中数据发现动滑轮本身的重力是探究结论与课本结论存在差异的原因;要减小此差异,则动滑轮的重力不能忽略,应将动滑轮的重力计算在被提升的物体的重力中。
13.C 这是一个定滑轮,不能省力,也不能省距离,故A、B错误;甲、乙两个力虽然方向不同,但其力臂均等于滑轮的半径,因此两个力大小相等,故C正确;因为移动的距离相同,所以甲、乙两绳的速度与物体上升的速度相同,故D错误。
