4.1D 滑轮（含答案）—沪教（上海）版八年级物理下册学案

第四章4.1D 滑轮
[学习目标]
1． 知道定滑轮和动滑轮的特点及实质．会用杠杆平衡条件分析定滑轮和动滑轮的作用；
2． 理解力臂的概念，在实际杠杆中能根据力臂的定义正确画出力臂。
[知识解读]
1. 滑轮：周边有槽可以绕轴转动的圆轮叫做滑轮。滑轮实际上是一个可以连续转动的杠杆。根据使用的方法不同，滑轮又分为定滑轮、动滑轮和滑轮组三种类型。
2. 定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。定滑轮的实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力。图1中，定滑轮的支点是转轴O，动力臂是轮的半径OB，阻力臂是轮的半径OA。
3. 动滑轮：使用时，轴随重物一起移动的滑轮叫做动滑轮。动滑轮实际上是一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，所以使用动滑轮可以省一半力，但不能改变施力的方向。图2中动滑轮的支点是O（而不是A，动力臂是OB，阻力臂是OA。
[概念辨析]
1． 如何区别定滑轮和动滑轮？
从基本的判断方法着手，假象一下当通过滑轮拉动绳子末端，物体移动了，如果滑轮的轴也移动的话，该滑轮必定是动滑轮，反之就是定滑轮。
2． 定滑轮的使用
使用定滑轮匀速拉动物体时，无论拉力的方向是否竖直，绳子上的拉力大小始终不变，等于物体的重力，见下图，这是因为即使拉力方向改变，定滑轮仍旧是一个等臂杠杆。
3． 动滑轮的使用
使用动滑轮匀速拉动物体时，拉力的方向如果竖直，见图2，拉力的大小是物体和动滑轮总重力的一半，但绳子末端拉力作用点要多移动一倍的距离。若拉力的方向不是竖直方向，见图4，动滑轮的动力臂将小于阻力臂的2倍，因此拉力大于物体和动滑轮总重力的一半。
动滑轮使用时并不一定是省力的，当动力作用在轮缘上是省力的，但如果动力作用在滑轮的轴心上时，动滑轮就不省力了。如图5，若不计动滑轮重及摩擦，拉力F的大小是物体重G的2倍，因而，对动滑轮的使用特点应理解为：作用在动滑轮轮缘上的力是作用在轴心上的力的1/2．
[经典例说]
【例1】 如图所示，使用动滑轮提起重为100牛的物体时，拉力F=____牛（不计滑轮重和摩擦）。若滑轮的重力为10牛，则拉力F=____牛。若用斜向上的力拉绳子，所需拉力F____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【思路点拨】当拉力竖直向上拉时，动滑轮省一半力，但省的是动滑轮和重物总重力的一半，当拉力方向倾斜时，拉力大于总重力的一半。做题时需要注意的是，有的情况不考虑动滑轮重力。
【解答】本题正确答案为：50；55；变大。
【例2】如图所示，这是_____滑轮，利用此滑轮提升重力为100牛的物体A，
所用拉力F=____牛。
【思路点拨】本题考察判断滑轮性质的能力。
【解答】本题正确答案为：定； 100。
【例3】如图，物体A的质量为180克，弹簧秤的示数为1.5牛，水平面对物体A的支持力是多少？
【思路点拨】首先正确判定该滑轮为定滑轮，因此弹簧秤的1.5牛拉力通过了定滑轮后，拉物体A的力也是1.5牛；其次对物体A的进行受力分析，根据牛顿第一定律，物体A静止时受到的重力、绳子的拉力和地面的支持力的合力为零。
【解】G=mg=0.18kg×9.8N/kg=1.764N
F＇=G－F
=1.764N－1.5N=0.264N
【点评】在研究机械的受力时，除了需要掌握机械的特点外，往往还需要根据牛顿第一定律进行受力分析。
【例4】如图所示，物体A重10牛，滑轮重2牛，弹簧秤示数为20牛，则物体B的重力为（ ）
（A）30牛 （B）20牛
（C）12牛 （D）9牛
【思路点拨】这道题，若用滑轮的特点解，要费许多周章，我们可以以滑轮为研究对象，根据牛顿第一定律，当整个装置静止时，滑轮所受合力为零。从正解图图中可以看出滑轮一共受到4个力，要注意的是绕在滑轮上的一根绳子的力FA和FB大小相等,都等于FA。
竖直向上的力F=40N，竖直向下的力有三个，分别为G、FA和FB，因为总的合力为零，所以有F=G+ FA和FB，又因为F A=FB，得，即GB=FB=9N。
【解答】本题正确答案为：D 。
[跟踪训练]
一、填空题
1. 定滑轮实质上是一个______杠杆。使用定滑轮虽然不能____力，但可以改变__________。
2. 物体A的重力为100牛，利用图装置匀速提起物体A，装置中使用的是_____滑轮(选填“动”或“定”)，拉力F的大小为________牛(不计滑轮重)。
3. 如图所示，当弹簧秤A的示数为5牛时，弹簧秤B的示数为________牛，图中的滑轮是________滑轮。
4. 如图所示，物体A的质量为1千克，在拉力F作用下匀速向上运动，则物体A的重力为________牛。拉力F的大小为________牛。
5. 如图所示，物体A和B所受重力都为200牛，滑轮重力为10牛。当用力分别匀速提起物体A和B时，力FA为________牛，力FB为________牛。
6. 在图中，如果不计滑轮受的重力及滑轮与绳之间的摩擦，拉力F1、F2均为10牛，则甲图中重物受到的重力G l =________牛，乙图中重物受的重力G 2 =________牛。
7. 甲、乙两同学分别匀速提起同一重物，如图所示。若物重300牛，滑轮重力不计，则甲同学所用的拉力为________牛，乙同学所用的拉力为________牛。
8. 如图所示，木块在桌面上匀速滑动，拉力F为2牛，木块所受摩擦力为____牛。
二、选择题
9．使用图所示的装置匀速提起重物G所用的拉力中，力　（ ）　
　　 A．F1最大　　B．F2最大 C．F3最大　　D．一样大　
10．如图所示甲、乙两个装置，已知A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）。要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为（ ）
A．40牛，20牛 　　B．20牛，40牛
C．40牛，40牛　　 D．20牛，20牛　
11. 如图所示，绳子的一端拴着弹簧秤接地，绳子的另一端挂着物体G。当用力F匀速提起滑轮（滑轮和绳子的重力及摩擦不计），弹簧秤示数为10牛，则物体重力G与力F的大小应为（ ）
（A）G=10牛，F=10牛
（B）G=10牛，F=20牛
（C）G=5牛，F=5牛
（D）G=20牛，F=10牛
*12．如图所示，动滑轮重0.5牛，物体G重3.5牛，当OA=2OB时，为使轻质杠杆保持水平平衡、在A端所加的力应为（不计摩擦）( )　　
A．4牛 　　B．2牛　　C．1牛　　 D．0.5牛
三、作图题
13． 如图有一动滑轮提升重物，要求在图中标明支点O，画出F1 F2的力臂L1 L2。
四、计算题
14．如图所示，物体A在拉力F=80牛的作用下以2米/秒的速度在水平地面上作匀速直线运动，物体B与水平地面之间的滑动摩擦力为15牛，求：（1）物体B运动的速度；（2）物体A受到的滑动摩擦力。
答案
一、填空题
1．等臂；省；力的方向。 2．动；100。 3．5；动。 4．9.8；9.8。
5．105；200。 6．20； 10 。 7．300；150。 8．4。
二、选择题
9．D 定滑轮不省力，所以选D。
10．A 甲图中使用的是定滑轮，所以不省力，拉力F甲等于摩擦力的大小，为40牛；乙图中使用的是动滑轮，所以省一半力，拉力F乙等于摩擦力的大小的一半，为20牛；选A。
11．B 弹簧秤的10牛拉力通过了滑轮后，拉物体G的力也是10牛，整个装置静止，所以G=10牛；对整个装置进行受力分析，根据牛顿第一定律，静止时竖直方向上拉力F与受到的重力G、绳子的拉力的合力为零。即F=2G=40牛。选B。
12．C 动滑轮省一半力，所以作用在杠杆上B点的力FB＝1/2（G+G动）=2牛，利用杠杆平衡条件，计算得出作用在杠杆上A点的力FA＝1/2 FB＝1牛。选C。
三、作图题
13．
四、计算题
14．
解：（1） ∵ 动滑轮
∴VB=2VA=2×2米/秒=4米/秒
（2）物体B受到的摩擦力为fB，物体A拉滑轮的力为T。
T=2fB=2×15N=30N
而物体A受到的力如图所示，物体A受到的摩擦力为fA，
∵物体A匀速运动
∴合力为零。
水平方向上F=T+ fA
fA=F- T=80N-30N=50N
答：（1）物体B运动的速度为4米/秒；
（2）物体A受到的滑动摩擦力为50牛。
图2
图1
图5
图4
图3
第4题图
第2题图
第5题图
第3题图
第8题图
第7题图
第6题图
第9题图
第10题图
第11题图
F2
F1
第12题图
第13题图
第14题图
第13题图答案
T
fB
fA
T
N
G