4.1E 滑轮组（含答案）—沪教（上海）版八年级物理下册学案

※第四章4.1E 滑轮组
[学习目标]
1． 会判断滑轮组的省力情况;
2． 能根据给定的条件和要求装配滑轮组。
[知识精讲]
1．滑轮组及特点：两个或两个以上的滑轮组成的装置叫做滑轮组．初中阶段只要求知道由一个定滑轮和一个动滑轮组成的最简单的滑轮组。
2．滑轮组的省力
把定滑轮和动滑轮组合起来组成滑轮组．一般可以既省力又改变力的方向，若不计动滑轮重和摩擦，有几股绳子承担重物，所用的力就是物重的几分之一。显然，判断用力情况的关键是弄清几股绳子承担重物的重，这要看滑轮组的组装方式，如图所示，（a）图中动滑轮上有两股绳子，重物由两股绳子承担，Ｆ＝Ｇ／２，而绳子自由端作用在定滑轮上向下拉，这股绳子只改变用力的方向，所以并不承担物重；（b）图中动滑轮上有三股绳子，重物由三股绳子承担，Ｆ＝Ｇ／３，此时绳子自由端向上拉，这股绳子承担物重，但不能改变力的方向。
所以判断滑轮组的省力情况，主要是判断滑轮组中的动滑轮上有几股绳子。
３．滑轮组可以省力，也可以改变力的方向，但省力的同时要多移动距离。使用滑轮组时，拉力是物重的几分之一，绳的自由端移动的距离S就是物体移动距离h的几倍。见下图。
［例题精讲］
【例1】用图所示的滑轮组和一段最大承受200 N拉力的绳子，提起重500 N的物体，在图中画出绳子的绕法．（滑轮重、摩擦不计）
【解】由滑轮组的特点可算出绳子的段数（绳子的段数必须是正整数，如除不尽不能用“四舍五入法”取整数，应用“进一法”取整数）．由图示知，此题定滑轮与动滑轮各只有1个，要有三股绳子承担物体的重力，绳头应系在动滑轮的挂钩上，如图所示．
【点评】在滑轮组中，确定提着动滑轮和物重的绳的段数n。是解决滑轮组的各种问题的基础。n就是吊着动滑轮的即几段绳子，包括拴在动滑轮框上（钩）的和最后从动滑轮引出的拉绳。
设计一个滑轮组必须明确两点：①要求知道承担动滑轮绳的段数n，②要求拉绳的力的方向怎样。另外，绳的固定端一般都是系在滑轮的钩上（有时也系在被移动的物体上）。如果系在动滑轮的钩上，绕出来的n必然是奇数。如果系在定滑轮的钩上，绕出来的n必然是偶数。可简称为“定偶，动奇”。按照这个方法，我们就不难设计出符合题目要求的滑轮组。
【例2】爱动手的小明学过滑轮有关知识后，用如图所示的装置，每个滑轮重为1N，在绳子自由端系一条重为10N的鲤鱼，然后用力F匀速向下拉，若不计摩擦及绳重，请问小明用的力F至少多大才能拉动？
【解答】此滑轮组不同于一般的滑轮组用法，拉力不在绳子的自由端，因此不能用公式来计算，很明显，鱼挂在绳子的自由端，属于动滑轮边缘上的力。力F通过动滑轮的轴心，根据 （得到，即F=2G- G动=2×10N-1N=19N，若动滑轮重忽略不计，则根据 ，可得到 即：F=2G＝2×10N=20N
【例3】重力均为1牛的A、B滑轮如图所示组装，重物G重20牛，绳端拉力为F。若不计摩擦，在匀速提起重物时，下面结论中正确的是　（ ）
A．A、B均为定滑轮，F=20牛
B．A、B均为动滑轮，F=5.5牛
C．A为定滑轮、B为动滑轮， F=10.5牛
D．A为定滑轮、B为动滑轮， F=9.5牛
【解答】首先根据滑轮的定义判断A、B滑轮的性质，假想当力F拉动绳子向下运动，A滑轮在转动中轴心相对地面不动，是定滑轮，而B滑轮在转动中轴心相对地面要向下运动，是动滑轮。其次运用受力平衡可知2F+G滑轮=G，算出F=9.5牛。正确答案为D。
[跟踪训练]
1、 填空题
1． 滑轮组是由___________和___________组成的。最简单的滑轮组应包含____个___________和____个___________。
2． 使用滑轮组可以___________，但不能_________________________________。
3． 使用最简单的滑轮组提升重600牛的物体，不考虑滑轮的重力和摩擦，至少要用_________牛的拉力。
2、 选择题
4． 某同学用如图所示的滑轮组提升重物，不考虑滑轮的重力和摩擦，
该同学所用拉力大小为150牛，则物体的重力为（ ）
A．150牛。
B．300牛。
C．450牛。
D．600牛。
5． 如图所示的滑轮组提升重600N的工件，如果存在摩擦，
则实际拉力F （ ）
A．等于200N
B．一定大于200N
C．小于200N
D．一定大于300N
6． 接上题，如果该同学用力将物体提升了2米，那么他的手需要拉着绳头向上拉（ ）
A．2米。 B．4米。 C．6米。 D．8米。
3、 作图题
7． 根据图中的省力要求，画出绕绳子的方法（不计摩擦及滑轮重）
8． 汽车陷入烂泥中，附近有一棵大树，车上有滑轮两只，绳子一根，如何用最小的力把汽车拉出来？在图17中画出滑轮组绕法。
4、 计算题
8．如图所示，利用图中的滑轮组将G＝100牛的物体匀速升高，若不计滑轮重及摩擦，拉力F可使绳子自由端拉下10米，求物体升高多少？拉力F为多少牛？如果滑轮重20牛，绳子重和摩擦力不计，拉力F又为多少牛？
[答案]
1、 填空题
1．定滑轮；动滑轮； 一；定滑轮；一；动滑轮。 2． 省力；省功。 3．200．
2、 选择题
4．C 。 因为滑轮组中的动滑轮上由三段绳子，所以物体的重力由三股绳子承担，F=G／3，即G=3F=3×150牛=450牛。所以选C。
5．B 。 动滑轮上有三段绳子承担总重，在不考虑摩擦时F=G/3=200牛，若考虑摩擦，F一定大于200牛。所以选B。
6．C 。当使用滑轮组拉力F=G／3时，F移动距离就是G移动距离的3倍。所以选C。
3、 作图题
7． 8．
4、 计算题
9．解：该滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，作用在动滑轮上有两段绳子。
所以
滑轮组省了一半的力，要费距离，所以绳子自由端上升的距离是物体上升距离的两倍，
即物体上升距离
若考虑滑轮的重力，则
答：（1）物体升高5米；（2）拉力F=50牛；（3）60牛。
正解图
例题1图
例题2图
例题3图
第4题图
第5题图
F=G/3
F=G/2
第7题图
第8题图
第9题图
第7题答案
F=G/2
F=G/3
第8题答案
F