浙教版科学2022-2023学年上学期九年级“冲刺重高”讲义（三十）：滑轮及滑轮组【word，含答案】

一、滑轮的分类与作用
（一）滑轮的定义
滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子
（二）滑轮的分类和作用
使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。
定滑轮 动滑轮
定义 轴固定不动 轴随物体一起移动
特点 不省力，不省距离，但能够改变力的作用方向 省一半力， 费一倍距离，并且不能改变力的作用方向
应用 旗杆顶部的滑轮 起重机的动滑轮
（三）定滑轮和动滑轮的实质
(1)定滑轮可以看做一个变形的杠杆，如图所示，滑轮的轴相当于支点，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，根据杠杆的平衡条件可知:F=G,所以不省力。因此，定滑轮的实质是一个等臂杠杆。
(2)动滑轮也可以看做一个变形的杠杆，如图所示，支点o在滑轮的边缘上，动力臂为阻力臂的2倍，故动力F是阻力F的二分之一，即动滑轮能够省一半力。因此，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，使用动滑轮费一倍的距离，如物体上升距离为h，则绳子自由端移动的距离s=2h。
定滑轮 动滑轮
图示
表达式 F=G F=F摩，F摩物体与地面的摩擦力 F=(G+G轮)/2S绳=2h物v绳=2v物 F=F摩/ 2S绳=2h物v绳=2v物 F=2G+G轮S轮=s物/2v轮=v物/2 F=2F摩S轮=s物/2v轮=v物/2
例1、为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等
C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变
例2、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”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
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
例3、如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是 (　　)
A．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
例4、如图所示，用甲、乙两滑轮组匀速向上提升重物，物重都为600牛，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为 牛；F乙为 牛。若将重物提高1米，则甲滑轮组绳子的自由端移动的距离为 米，乙滑轮组绳子的自由端移动的距离为 米。
1.如图所示，用l0N的力F竖直向上拉动滑轮，物体A以0.2m/s的速度匀速上升2m，滑轮的效率为80％，下列说法正确的是 ( )
A．拉力做的有用功为8J B.拉力F的功率为4W
C. A的重力为5N D.滑轮重力为4N
2.如所示的滑轮组，挂上砝码a、b后恰好平衡，若不计动滑轮重和摩擦，在a、b下面再加挂一个质量相等的小砝码，将出现（　　）
A．a下降 B．a上升 C．仍保持平衡 D．条件不足，不能判断
3．工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（　　）
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m
D．质量为50kg的工人利用该滑轮组能提起120kg的砂石
4.如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确有（　　）
A．B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
B．滑轮移动的速度为0.2m/s
C．绳子拉物体A的功率为2W
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N
5.如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态。当只用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时，物体B以0.2m/s的速度匀速向右运动。当只用水平向左的力F2拉物体B时，物体A以0.3m/s速度匀速上升。若不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，则下列判断错误的是（　　）
A．物体B运动时受到的摩擦力为18N B．拉力F2大小为24N
C．拉力F1的功率为0.8W D．拉力F2的功率为2.4W
6．在探究使用滑轮组时拉力与物重的关系活动中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A，如图甲所示。然后用大小为F的拉力匀速竖直向上提升总重为G的钩码，当钩码上升的高度为H时，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测得AB两点间的距离为2H，如图乙所示。则以下物理量正确的是（　　）
A．拉力FG B．拉力FG
C．绳自由端移动距离为2H D．绳自由端移动距离为3H
7.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（　　）
A．20　N B．25　N C．30　N D．35　N
8.如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成一个滑轮组，把重为400牛的箱子匀速向上提升5米，动滑轮的质量为8千克(不计绳重和摩擦，g取10牛/千克)。
（1）在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组(要求：人用力向下拉细绳)。
（2）在匀速提升箱子的过程中，人的拉力做了多少功？
1．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（　　）
A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3
2.如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦）。那么在此过程中（ ）
A．物体M与地面间的摩擦力为5牛 B．物体M与地面间的摩擦力为10牛
C．水平拉力F做功的功率为20瓦 D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
3.如图装置中，物体A重100N，物体B重5N，在物体B的作用下，物体A在水平作匀速直线运动，则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为10W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重） （ ）
A．3s B．9s C．1.5s D．6s
4.如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3 ， 则它们的大小关系正确的是(不计滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦)（ ）
A. F3＜F1＜F2 B. F1＜F2＜F3 C. F2＜F1＜F3 D. F3＜F2＜F1
5.如图所示，用滑轮提升重为G＝100N的物体，使物体以0.2m/s速度上升（绳重和各种摩擦不计），已知动滑轮重G动＝12N，则绳端拉力F和移动速度v的判断正确的是（ ）
A. 56N，0.1m/s B. 56N，0.4m/s C. 212N，0.1m/s D. 212N，0.4m/s
6.如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是（ ）
A. 绳端移动速度为0.2m/s B. 弹簧测力计读数为9N
C. 物体A和地面之间有摩擦力 D. 如果增大F2 ， 物体A可能向左运动
7.某兴趣小组用如图所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体的质量为100kg，受到的摩擦力为200N，用80N的拉力F，10秒内把物体拉动的距离为2m．（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），则动滑轮的重力为________N；拉绳的速度是________m/s
答案及解析
例1、【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；
B、由图可知n＝2，绳子自由端移动的速度v＝nv物，故B错误；
C、绳子最后绕过的是定滑轮，由定滑轮的特点可知，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，因此两次拉力大小相等，绳子自由端移动的距离相等，由W＝Fs可知，两次拉力做的功相等，故C正确；
D、对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重不变，摩擦几乎不变，将物体提升相同高度时，额外功几乎不变，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越高，故D错误。
故选：C。
例2、【解答】解：A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确
C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；
D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据v可知，甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。
故选：B。
例3、【答案】D
【解析】右侧动滑轮n＝2，当B向左运动的速度为0.1m/s时，F2的速度为0.2m/s，则F2的功率P＝3N×0.2m/s＝0.6W；左侧动滑轮n＝3，所以弹簧测力计的读数为3×3N＝9N；B物体受到向左的拉力为2×3N＝6N，B匀速运动，故A受到B向左的摩擦力为6N，向右的拉力F1＝4N，要使物体A静止，A必须受力平衡，所以A受到地面向右2N的摩擦力。如果增大F2，能加快B物体向左运动，但B对A的压力一定，接触面不变，则B对A的摩擦力不变，所以物体A不会向左运动。
例4、【答案】200；300；3；2
【解析】（1）根据甲图可知，承担重力的绳子段数n=3，则自由端的拉力。根据乙图可知，承担重力的绳子段数n=2，则自由端的拉力；
（2）甲滑轮组绳子自由端移动的距离s甲=n甲h=3×1m=3m；乙滑轮组绳子自由端移动的距离s乙=n乙h=2×1m=2m。
1.【答案】A
【解析】A.拉力做的总功为W总=Fs=l0N×1m=10J，W有用==10J×80％=8J，故A正确；
B.拉力F的功率为P=FV=l0N×=4W×0.2m/s=8W，故B错误；
C.A的重力为4N,由公式,解得G=4N，故C错误；
D.W额外=W总-W总=10J-8J=2J ，G动×1米=2J ，解得G动=2N，滑轮重力为2N ，故D错误。
2.【答案】B
【解析】由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重。不计动滑轮重，当ab平衡时，Gb=1/2Ga。
若ab处各加一个质量相等的砝码，设其重力为G，则：
定滑轮右端的拉力为：Fb=Gb+G；
显然：Fb＞Fa．所以a上升。
3．【解答】解：A、定滑轮能改变力的方向，但不能改变力的大小，故A错误；
B、动滑轮实质是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆，属于省力杠杆，故B正确；
C、由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h，若绳子自由端下拉1m，则桶上升0.5m，故C错误；
D、工人向下拉绳子时，绳子会对人施加向上的拉力，为避免人被绳子拉上去，
所以人提供的最大拉力F最大＝G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N；
不计绳重、动滑轮重和摩擦时，利用该滑轮组能提起的最大物重G最大＝2F最大＝2×500N＝1000N，
则提升物体的最大质量：m最大100kg，故D错误。
故选：B。
4.【答案】D
【解析】以B为研究对象，本题中它在水平方向受到两个力的作用：弹簧测力计对它向左的拉力，物体A对它的向右的摩擦力。当B与A发生相对运动时，无论如何拉滑轮，B相对于地面是静止的，所以B始终处于平衡状态，拉力和摩擦力是一对平衡力，根据弹簧测力计的示数，可以知道B受到的摩擦力为3N，方向向右。此滑轮是动滑轮，绳子移动速度是滑轮移动速度的2倍，所以滑轮移动速度为0.1m/s。若不计各种摩擦和滑轮重、弹簧测力计重、绳重等，A对绳子的拉力等于拉力F的一半，绳子拉物体A的力为5N，拉力的功率为1w
5.【答案】C
【解析】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，
A、不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，
当B水平匀速向右运动时，由力的平衡条件得物体B运动时受到的摩擦力：
f=n（F1+GA）=3×（4N+2N）=18N，故A正确；
B、水平向左匀速拉物体B时，因B对水平面的压力不变、接触面的粗糙不变，所以B受到的摩擦力仍然为18N，
由力的平衡条件可得拉力F2：F2=nGA+f=3×2N+18N=24N，故B正确；
C、用力F1竖直向下拉物体A时，物体A的速度：vA=nvB=3×0.2m/s=0.6m/s，
则拉力F1的功率：P1=F1vA=4N×0.6m/s=2.4W，故C错误；
则拉力F2的功率：P2=F2vB′=24N×0.1m/s=2.4W，故D正确。
6．【解答】解：CD、由图可知，物体的重由三段绳子承担，钩码升高H，则绳子自由端移动的距离为：s＝3H，故C错误，D正确；
AB、若不计摩擦和绳重，则绳端的拉力F（G+G轮），故AB错误。
故选：D。
7.【答案】D
【解析】由题图可知：拉力F的方向不是竖直向上的，则力F的力臂将不再是动滑轮的直径，而是小于直径，如图所示，根据杠杆的平衡条件Fl=（G+G轮）r，
8.【答案】 （1）自由端的绳子拉力向下，则绳头系在定滑轮上，如下图所示：
（2）箱子和动滑轮的总重力G总=G箱子+G动=400N+8kg×10N/kg=480N；
人的拉力做的功：W总=G总h=480N×5m=2400J。
【解析】（1）根据人的拉力方向确定绳头所系的位置，然后按照从里到外的顺序完成绳子的连接即可；
（2）在提升箱子的过程中，其实就是克服箱子和动滑轮的重力做功，根据W总=G总h计算即可。
1．【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，不计摩擦，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正确，BCD错误。
故选：A。
2.【答案】C
【解析】A、B项，该滑轮为动滑轮，且；由于物体做匀速运动，摩擦力等于牵引力，，故A、B项均错误；
C、D项，1s内物体移动的距离：，力移动的距离：，拉力做功：，拉力做功的功率为：，故C项正确，D项错误。综上所述，本题正确答案为C。
3.【答案】A
【解析】物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时：
拉动A向左运动时，A受力如图：
则有：
又因为，则：
因此拉力F做功为：
由得，所用时间为：
故BCD项错误，A项正确；
4.【答案】 C
【解析】根据动滑轮和定滑轮的工作特点计算出三个拉力，然后比较大小即可。
【解答】左图；定滑轮不省力不费力，那么拉力等于地面对A的摩擦力，即F1=f；
中图：动滑轮可以省一半的力，那么拉力等于地面对A摩擦力的一半，即F2=；
右图：动滑轮受到两个向左的拉力，都等于地面对A的摩擦力，向右的一个拉力F3。根据二力平衡的知识得到，拉力F3=2f。
因此三个拉力的大小关系为：F2＜F1＜F3。
故选C。
5.【答案】 C
【解析】根据图片可知，此时动力作用在动滑轮的中心处，可根据二力平衡的知识计算出绳端的拉力F，再根据滑轮的特点计算它的移动速度。
【解答】根据图片可知，动滑轮受到竖直向上的拉力F，竖直向下的绳子上的拉力两个，都等于重力G，还有自身向下的重力G动 ，
根据二力平衡的知识得到：F=2G+G动=2×100N+12N=212N；由于212N>100N，所以此时动滑轮费力，那么应该省距离；因此绳子移动的速度为：。故选C。
6.【答案】 D
【解析】（1）根据v=nvB计算计算绳子端移动的速度；
（2）对定滑轮进行受力分析，根据F拉=nF2计算测力计的示数；
（3）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识分析它是否受到静摩擦力；
（4）根据影响滑动摩擦力的因素判断它是否发生改变即可。
【解答】根据图片可知，动滑轮上承担拉力的绳子有2段，那么绳端移动的速度：v=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正确不合题意；
定滑轮上连接的绳子有3段，那么测力计的示数F拉=nF2=3×3N=9N，故B正确不合题意；
物体B在A上做匀速直线运动，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即摩擦力f=2F2=2×3N=6N；物体A受到水平向右的拉力F1=4N，水平向左的B施加的摩擦力6N，二者的合力为：6N-4N=2N，且方向向左。根据二力平衡的知识可知，此时物体A肯定受到地面的静摩擦力为2N，方向向右，故C正确不合题意；
增大F2 ， 物体B对物体A的压力和接触面的粗糙程度保持不变，因此二者之间的摩擦力保持不变，物体A不可能向左运动，故D错误符合题意。
故选D。
7.【答案】 40；0.6
【解析】当物体做匀速直线运动时，根据二力平衡计算出物体与滑轮相连的绳子上的拉力F拉；然后根据nF=G动+F拉计算出动滑轮的重力，再根据v=nv物计算出拉绳的速度。
【解答】当物体做匀速直线运动时，它受到的拉力和摩擦力相互平衡；
即F拉=f=200N；
那么动滑轮的重力为：；
物体移动的速度为：；
那么拉绳的速度为：v=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s。
2022-2023学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（三十）
滑轮及滑轮组