苏科版物理九年级上册同步学案：11.2 滑轮（有答案）

二、滑　轮
【新知梳理】
滑轮
项目 定义 作用 实质 图例
定 滑 轮 工作时,　　　的位置固定不动的滑轮 省力,但可以改变 杠杆
动 滑 轮 工作时　　　的位置随被拉动的物体一起运动的滑轮 最多可以省　　力,但不能改变 杠杆
滑 轮 组 定滑轮与动滑轮组合在一起 既可以　　　,又可以改变
(1)组装滑轮组时应遵循“奇动偶定”的规律,即当吊起重物的绳子段数是奇数时,绳子的起点在动滑轮的挂钩上;当吊起重物的绳子段数是偶数时,绳子的起点在定滑轮的挂钩上. (2)滑轮组省力规律:用滑轮组提升重物时,滑轮组用n段绳子吊物体,则作用在绳子自由端的力就是物重和动滑轮总重的,用公式表示:F=(不计绳重和摩擦)
(
二
)　　[说明] (1)F=的适用条件是滑轮组竖直提升物体,且不考虑绳重、摩擦和动滑轮重;若考虑动滑轮重,不考虑绳重和摩擦,则F=,其中G动为动滑轮的总重力.(2)分析滑轮装置中力的关系所利用的物理知识有两条:①不计绳重及摩擦时,同一根绳上的拉力处处相等;②物体受力平衡.
二、轮轴
在生产、生活中,人们经常会用到轮轴.轮轴由具有　　　　　　　的轮和轴组成,也可看成　　　　的变形.动力作用在轮上时,由杠杆原理可知,当轮半径大于轴半径时,动力
　　　阻力,这时的轮轴相当于一个　　　　杠杆.
【应用示例】
类型一　探究定滑轮和动滑轮的特点
例1 如图所示是小海同学探究“定滑轮和动滑轮的特点”的实验装置,实验中测得的数据如图下表所示.
装置图 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 测力计示 数F/N 测力计移 动距离s/m
甲 1 0.2 1 0.2
乙 1 0.2 1.03 0.2
丙 1 0.2 0.55 0.4
请你分析:
(1)探究定滑轮的特点时,如图图乙所示,测力计的操作方法是　　　　(填序号).
①随意拉动测力计
②加速拉动测力计
③匀速向下拉动测力计
(2)比较弹簧测力计示数的大小可知,使用动滑轮的好处是　　　　　　　.
(3)比较弹簧测力计拉力的方向可知,使用定滑轮的好处是　　　　　　　　　　.
(4)把钩码提升相同的高度,比较图乙、丙中弹簧测力计移动的距离可知,使用动滑轮　.
(5)根据图丙实验的数据可计算出动滑轮的重力为　　　　N.(不计摩擦和绳重)
[实验点拨] (1)该实验中使用弹簧测力计拉绳时,应手拉测力计的拉环,用挂钩拉绳,这样弹簧测力计的示数才等于绳子末端所受拉力的大小.
(2)使用定滑轮可以改变施力的方向,即使用定滑轮时,可以将提升重物竖直向上的施力方向改变为水平、倾斜、竖直向下等.
(3)由于绳重、摩擦的存在,实验中用定滑轮匀速提升重物时,弹簧测力计的示数会略大于物重,拉力等于物重只在理想状态下成立.
(4)动滑轮的特点是“最多可以省一半力”,而不是“省一半力”,因为动滑轮“省一半力”的前提是不计滑轮重、绳重及摩擦,且拉力的方向与物体移动的方向相同.
类型二　定滑轮和动滑轮
例2 如图所示,某人用滑轮先后以甲、乙两种不同的方式匀速提升重物.如图果该人的体重为500 N,手臂所能发挥的最大拉力为600 N,绳重、滑轮重和摩擦均忽略不计,则以图甲方式最多可提升重为　　　　N的物体;而以图乙方式最多可提升重为　　　　N的物体.若人拉绳的速度相同,则图　　　　(选填“甲”或“乙”)方式中重物上升的速度大.若人拉绳的方向发生倾斜,不沿竖直方向,则图甲方式中所需拉力将　　　　,图乙方式中所需拉力将　　　　.(最后两空选填“变大”“变小”或“不变”)
[方法指导] 定滑轮和动滑轮的解题技巧
(1)判断滑轮类型的方法:观察滑轮装置图时,首先观察滑轮的轴位置是否固定,然后判断滑轮是定滑轮还是动滑轮,轴的位置固定的滑轮为定滑轮,轴的位置随被拉动的物体一起移动的滑轮为动滑轮.
(2)使用滑轮的几种情况
种类 图示 表达式
F =G(G为物体A所受的重力) s绳=s物,v绳=v物
F =f(f为物体A所受的摩擦力) s绳=s物,v绳=v物
F =,s绳=2s物,v绳=2v物
F =,s绳=2s物,v绳=2v物
（续表）
种类 图示 表达式
F =2G +G动,s动=,v动=
F =2f,s动=,v动=
　　注:以上几种情况均不计绳重及滑轮摩擦,物体A匀速移动.
类型三　滑轮组
例3 如图所示,小明利用滑轮组提升重为300 N的重物,该滑轮组提升动滑轮和重物的绳子的段数n=　　　　.若不计绳重及摩擦,动滑轮的重力为30 N,则拉力F=　　　N时,可以将重物匀速提升;若物体被提升的高度为9 m,则绳子自由端移动的距离为　　　m.
　　
[方法指导] 与承担总重的绳子段数n有关的计算(对于动滑轮相关的题目同样适用)
(1)确定承担总重的绳子段数n的方法:首先要分清哪个是定滑轮,哪个是动滑轮;然后看有几段绳子拉着动滑轮,则承担总重的绳子段数n就是几.
(2)绳子自由端拉力的计算
①不考虑摩擦和绳重:F=(G物+G动);
②不考虑摩擦、绳重及动滑轮重:F=G物.
得出上述结论的理论依据是物体受力平衡,具体分析如图下:
　　如图所示,首先要确定研究对象,通常取动滑轮和物体组成的整体为研究对象,然后对该研究对象进行受力分析,最后根据物体受力平衡得到力之间的平衡关系式.(竖直匀速提升物体,不计绳重和摩擦)
类型四　滑轮组的设计组装
例4 用滑轮组拉出陷入泥泞中的汽车,在中画出最省力的绳子绕法.
【课堂小结】
答案
二、 滑　轮
【新知梳理】
一、轴　不能　施力的方向　等臂　轴　一半 施力的方向　省力　省力　施力的方向
二、公共转轴　杠杆　小于　省力
【应用示例】
例1　(1)③　
(2)可以省力
(3)可以改变用力的方向
(4)费距离　(5)0.1
(2)在图丙中,拉力F=0.55 N例2　500　1200　甲　不变　变大
(1)人的体重为G=500 N,人的手臂能施加的最大拉力F=600 N.绳重、滑轮重和摩擦均忽略不计,使用定滑轮以图甲方式最多可提升物体的重力为G甲=G=500 N.(2)手臂所能发挥的最大拉力:F=600 N,绳重、滑轮重和摩擦均忽略不计,使用动滑轮以图乙方式最多可提升物体的重力为G乙=2F=2×600 N=1200 N.(3)图甲中重物上升的速度与人拉绳的速度相同,图乙中重物上升的速度为人拉绳速度的.(4)使用定滑轮提升重物时,改变拉力的方向,拉力的力臂不变,拉力的大小不变;使用动滑轮提升重物时,若不沿竖直方向向上拉,则拉力的力臂变小,拉力将变大.
例3　3　110　27
　　 本题取动滑轮和物体为研究对象,有三段绳子向上拉着动滑轮和物体组成的整体,因为处于平衡状态,所以有3F=G物+G动=330 N,F=110 N.因为有三段绳子向上拉着动滑轮和物体,所以物体上升9 m,绳子的自由端移动的距离为s=3h=3×9 m=27 m.
　　例4　如图图所示