第2课时 滑轮组
滑轮组
1.如图所示是工人提升重物的情景,若不计滑轮所受重力及摩擦力,其中最省力的是( )
A B C D
2.工人用如图所示的装置运送砂石,下列说法正确的是(g取10 N/kg) ( )
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1 m,桶上升2 m
D.质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石
3.利用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物,动滑轮重为10 N(不计绳重与摩擦),则拉力F的大小为 ( )
A.70 N B.100 N C.105 N D.110 N
4.(物理学与日常生活)如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,取下晒干的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。图中动滑轮有 个,动滑轮 (选填“能”或“不能”)改变施力的方向。定滑轮实质是一个
杠杆,动滑轮实质是一个 杠杆(后两空均选填“省力”“费力”或“等臂”)。
滑轮组的组装
5.如图所示,某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起,请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子绕法。
1.如图所示,利用两个滑轮提升同一重物到同一高度。不计滑轮重、绳重及摩擦,下列组合中最省距离的是 ( )
A. B.
C. D.
2.小明用图中的装置提升重为400 N的物体,不计摩擦、绳重和滑轮自重,下列说法中正确的是( )
A.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200 N
B.人将绳子拉过2 m,物体上升4 m
C.两个滑轮均为定滑轮
D.使用该装置不但能省力,还能省距离
3.利用图中的滑轮组竖直匀速向上提升重力为12 N的物体,动滑轮重力未知但不可忽略,则拉力大小不可能是选项中的 ( )
A.4 N B.6.5 N C.12 N D.15 N
4.如图所示,弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中,若拉绳的力为F,则两弹簧测力计的示数( )
A.FA=FB=F B.FA=3F,FB=2F
C.FA=2F,FB=3F D.FA=FB=5F
5.(2025徐州阶段练习)用绳和木棍体验“滑轮组”的威力:两位男同学各持一根较光滑的木棍,在相距1 m处面对面站立。另外一位女同学取一根绳子,将绳子的一端系在其中一根木棍上,再按图所示依次绕过两根木棍,然后缓慢地拉动绳子的另一端,结果两位男同学竟然互相靠近并撞在一起了。请解释一下原因: 。
6.中国高铁运营里程突破4万公里,稳居世界第一,高速铁路的输电线,采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置工作原理图,图中 (选填“A”或“B”)为定滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣配重为200 N,若某段时间内坠砣串下降了20 cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,输电线P端受到的拉力大小为 N,输电线P端向左移动了 cm。
7.(2024白银中考)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60 N,B重10 N,则A所受地面的摩擦力为 N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为 N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
8.用图甲的滑轮组提升重500 N物体,已知拉力F为200 N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。使用图甲中A滑轮的好处是可以 ,B滑轮重为 N。图乙中反映绳子自由端运动的图线是 (选填“a”或“b”)。
9.如图所示是一个由两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,质量为50 kg的人站在地上用力向下拉绳,用220 N的力提起重为600 N的物体,3 s使重物上升1 m。
(1)在图中画出滑轮组的绕绳方法(要求三个滑轮都要使用)。
(2)若不计摩擦和绳重,求动滑轮的重力以及绳子自由端移动速度。
(3)求该同学拉起重物的最大重力。(g取10 N/kg)
10.(科学思维)如图所示,重为G的木板和各个滑轮均处于静止状态,三个滑轮质量均相等,则甲、乙、丙、丁四点中所受拉力最大的点是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【详解答案】
课堂达标
1.D 2.B 3.C
4.2 不能 等臂 省力
5.如图所示:
课后提升
1.B 解析:滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计;A图中,动滑轮上有2段绳子,物重G由2段绳子承担,所以拉力移动的距离与重物上升高度的关系是s=2h;B图中,两个滑轮都是定滑轮,不省力也不费距离,s=h;C图中,动滑轮上有3段绳子,物重G由3段绳子承担,所以s=3h;D图中,动滑轮上有2段绳子,物重G由2段绳子承担,所以s=2h;故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
2.A 解析:A.由图可知,由2段绳子吊着动滑轮,不计摩擦、绳重和滑轮自重,则物体匀速上升时,人对绳子的拉力为F===200 N,故A正确;B.人将绳子拉过2 m,物体上升高度为h===1 m,故B错误; C.如图,滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,故C错误;D.使用该装置可以省力,但是要费距离,故D错误。故选A。
3.A 解析:由题图可知,滑轮组的绳子承重段数为n=3,根据F=(G+G动)=×(12 N+G动)=4 N+G动>4 N,可知,拉力不可能等于4 N,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
4.C 解析:由图可知,弹簧测力计A受到2段绳子的拉力作用,则A的示数FA=2F,动滑轮受到3段绳子的拉力作用,则FB=3F,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
5.绳和木棍组成了滑轮组,使用滑轮组可以省力
解析:绳子绕在光滑的木棍上就相当于绕在滑轮上,可以把一根木棍当作定滑轮,另一根木棍当作动滑轮,绕的圈数越多,相当于动滑轮个数越多,就会越省力,因此缓慢地拉动绳子的另一端,结果两位男同学竟然互相靠近并撞在一起了。
6.A 8×103 10
解析:由图可知,滑轮A为定滑轮;20个坠砣的总重力G砣=200 N×20=4 000 N,由图知,使用的滑轮组承担P端拉力的绳子段数n=2,坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,则输电线P端受到的拉力大小FP=2G砣=2×4 000 N=8×103 N;坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度h=2sP,则输电线P端向左移动的距离sP=h=×20 cm=10 cm。
7.20 40
解析:物体A和B通过动滑轮相连,动滑轮上有2段绳子,已知B重10 N,物体B恰好匀速下降,则A匀速向右运动,说明物体A处于平衡状态,则A所受地面的摩擦力与动滑轮拉A的力是一对平衡力,即f=F拉=2GB=2×10 N=
20 N。若对A施加一个水平向左的拉力F,则物体A受到三个力的作用:水平向左的拉力F、水平向右的拉力2GB和水平向右的摩擦力f=20 N,刚好使A匀速向左运动,所以水平向左的拉力F=f+F拉=f+2GB=20 N+2×10 N
=40 N。
8.改变力的方向 100 a
解析:图甲中A为定滑轮,使用图甲中A滑轮的好处是可以改变力的方向。由图甲知,承担物重的绳子段数n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h,由图乙知,t=2 s时,sa=3sb,因此图乙中图线a是绳子自由端运动的s-t图像,图线b是物体运动的s-t图像。不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力为G动=3F-G=3×200 N-500 N=
100 N。
9.解:(1)如图所示:
(2)不计摩擦和绳重,由F=(G物+G动)可得,动滑轮的重力
G动=nF-G物=3×220 N-600 N=60 N,
绳子自由端移动的距离
s=nh=3×1 m=3 m,
绳子自由端移动速度
v===1 m/s。
(3)人的重力G人=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,
当绳子的拉力等于人的重力时,拉力最大,即F最大=G人=500 N,
该同学拉起重物的最大重力
G物最大=nF最大-G动=3×500 N-60 N=1 440 N。
答:(2)动滑轮重60 N,绳子自由端移动速度为1 m/s;
(3)该同学拉起重物的最大重力是1 440 N。
10.A 解析:三个滑轮质量均相等,设滑轮的重力为G动,假设丁点受力为F,根据同绳同力,甲点受力为G定+2F;乙点受力为F;分析中间滑轮可得2F=G动+F丙,则F丙=2F-G动,所以甲点所受拉力最大,故选A。第2节 滑轮
第1课时 定滑轮、动滑轮
定滑轮
1.(五育文化)如图所示,旗杆顶部装有一个滑轮,下列说法正确的是( )
A.它可以上下移动 B.用它改变力的大小
C.用它为了更美观 D.用它改变力的方向
2.如图所示,定滑轮与细绳间的摩擦忽略不计,沿着绳方向向下匀速拉动,质量为50 g的钩码将
(选填“向上”或“向下”)运动,弹簧测力计的示数是 N。(g取10 N/kg)
3.如图所示,小亮同学正在做“探究定滑轮的使用特点”实验:
(1)实验时,他应该 (选填“匀速”或“变速”)拉动绳子,让物体匀速上升。
(2)如图所示,保持钩码不变,小亮同学使用 分别测量不同方向的拉力大小,使用前要对它进行 。
(3)测出的三次示数大小关系是F甲 F乙 F丙。(均选填“>”“<”或“=”)
动滑轮
4.如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物,这样做 ( )
A.省力,不改变施力的方向
B.不省力,改变施力的方向
C.既省力,也改变施力的方向
D.既不省力,也不改变施力的方向
5.用动滑轮提起货物,分别沿三个不同方向匀速拉绳子,关于这三个力的大小关系正确的是( )
A.F1>F2=F3 B.F3>F2>F1
C.F1>F2>F3 D.F1=F2=F3
6.(2024河北中考改编)如图所示为电动起重机的工作场景。图中所示的滑轮属于 。
7.图中使用的滑轮是 (选填“动”或“定”)滑轮,用该滑轮把重300 N的物体匀速提起2 m时,人对绳子的拉力F为 N,绳子自由端移动的距离为 m。(不计绳重、摩擦和滑轮重)
1.如图所示,弹簧测力计下挂有一定滑轮,定滑轮重为1 N,A、B均处于静止状态,GB=100 N,GA=10 N,则弹簧测力计的示数为 ( )
A.100 N B.111 N
C.21 N D.20 N
2.如图,甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上,不计滑轮重、绳重和摩擦,下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两人用力一样大
B.甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离
C.乙用力比甲小
D.甲、乙使绳索移动的距离相等
3.(2024牡丹江中考)如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m。物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是 ( )
A.使用动滑轮可以省距离
B.物体运动的速度为4 m/s
C.拉力的大小为5 N
D.绳子自由端移动的距离为8 m
4.如图1、2、3所示,不计滑轮和绳子的重力以及摩擦,利用滑轮用不同方法拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,若物体与地面间的摩擦力为5 N,则拉力大小分别是F1= N,
F2= N,F3= N。若物体在拉力作用下都运动了6 m,则绳子自由端通过的距离分别是s1= m,s2= m,s3= m。
5.如图所示,两弹簧测力计均为竖直方向,不计摩擦及弹簧测力计自重,滑轮的重力为2 N,若弹簧测力计2的示数为5 N,则物体A的重力为 N,弹簧测力计1的示数为 N。
6.如图所示,不计滑轮和绳子的重力以及摩擦,重力为100 N的重物位于水平地面上,在拉力F的作用下水平向左做匀速直线运动,已知拉力F大小为10 N,则水平地面对重物的滑动摩擦力大小为
N,绳子A所受拉力大小为 N。若绳子自由端10 s内移动了1 m,则重物运动的速度为 m/s。
7.如图所示,已知动滑轮的重力为2 N,不计摩擦和绳重,当竖直向上的力F=20 N时,恰能使重物匀速上升,则重物的重力G= N,重物上升10 cm,F向上移动 cm。
8.如图所示,某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为60 kg的物体往上拉,此人的质量为50 kg。当此人用450 N的拉力拉物体时,则物体 (选填“能”或“不能”)被拉上来,此时物体对水平地面的压力为 N。若此人用最大的拉力往上拉物体,则 (选填“能”或“不能”)将物体拉上来(g取10 N/kg)。
9.(科学探究)在“探究定滑轮和动滑轮工作时的特点”实验中:
(1)在探究定滑轮工作的特点时,如图乙所示,使用弹簧测力计的操作方法是 (填序号)。
①随意拉动钩码;②拉着钩码保持静止;③匀速向下拉动。
(2)在探究定滑轮工作的特点时,按照图乙操作,觉得读数不方便,于是把弹簧测力计倒过来,即弹簧测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,弹簧测力计的示数会 (选填“变大”“不变”或“变小”),其理由是 。
(3)在探究动滑轮工作的特点时,先测出 的总重力,然后按照图丙组装动滑轮。实验时,
拉弹簧测力计,使钩码 上升,读出弹簧测力计的示数。根据实验步骤将记录表格的第一行栏目补充完整(不要求填入实验记录数据)。该实验至少要测量三组数据的目的是 。
此次实验能否直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论 答: 。
实验次序
1
2
3
【详解答案】
课堂达标
1.D
2.向上 0.5
3.(1)匀速 (2)弹簧测力计 调零 (3)= =
4.A
5.B
6.动滑轮
7.动 150 4
课后提升
1.C 解析:看图可知,滑轮受到两段绳子的拉力和重力三个向下的力,以及弹簧测力计向上的拉力;A处于静止状态说明A对绳子左端施加一个10 N的向下的拉力,由定滑轮的特点知,绳子处于静止状态说明绳子右端也受到一个向下的10 N的拉力,B对定滑轮的拉力为10 N,定滑轮的重力为1 N,定滑轮处于静止状态,所以弹簧测力计的示数为F=10 N+10 N+1 N=21 N,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
2.C 解析:由甲、乙两图可知,甲图的滑轮是定滑轮,乙图的滑轮是动滑轮,不计滑轮重和摩擦,则甲的拉力等于物体重力,乙的拉力等于物体重力的,所以乙用力比甲小,故A错误,C正确;将同一物体拉到楼顶,即物体上升高度相同,甲使绳索移动距离等于物体上升的高度,乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍,所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离,故BD错误。故选C。
3.D 解析:A.使用动滑轮可以省力,但费距离,故A错误;B.物体在10 s内匀速上升4 m,物体运动的速度为v===0.4 m/s,故B错误;C.由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,故拉力的大小为F===6 N,故C错误;D.绳子自由端移动的距离为s=nh=2×4 m=8 m,故D正确。故选D。
4.5 2.5 10 6 12 3
解析:图1:滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,所以根据二力平衡,此时拉力大小等于物体与地面间的摩擦力大小,即F1=f=5 N;图2:滑轮为动滑轮,因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆,省一半的力,所以根据二力平衡,此时拉力为F2=f=×5 N=2.5 N,此时要费2倍的距离,所以,绳子自由端通过的距离为s2=2×6 m=12 m;图3:滑轮为动滑轮,拉力的作用点在动滑轮的轴上,因此是个费力杠杆,费2倍的力,省2倍的距离,因此此时拉力为F2=2f=2×5 N=10 N,绳子自由端通过的距离为s3=×6 m=3 m。
5.5 12
解析:如图所示,是定滑轮,只能改变力的方向,无法改变力的大小,故A物体所受的拉力为5 N,拉力与重力是平衡力,故A物体的重力为5 N。对定滑轮受力分析,其受到了弹簧测力计向上的拉力、2段绳子向下的拉力、定滑轮的重力,故弹簧测力计1的示数为F=5 N+5 N+2 N=12 N。
6.10 20 0.1
解析:绳端拉力为10 N,则拉动重物的绳子拉力也为10 N,因为重物做匀速直线运动,所以重物受到的拉力与滑动摩擦力互为平衡力,所以地面对重物的滑动摩擦力为f=F=10 N;不计滑轮和绳子的重力以及滑轮和轮轴之间的摩擦力时,绳子A承受的拉力为FA=2F=2×10 N=20 N;重物移动距离与绳子自由端移动距离相等,即重物移动的距离为s=1 m,运动时间为t=10 s,所以重物运动的速度为v===0.1 m/s。
7.9 5
解析:如图所示,不计摩擦和绳重,2G+G动=F,所以重物的重力为G===9 N;因拉力作用在轴上,省一半的距离,所以,重物上升10 cm,力F向上移动5 cm。
8.不能 150 不能
解析:当此人用450 N的拉力拉物体时,绳子上的拉力为450 N,此时物体受到绳子向上的拉力小于物体的重力G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N,故物体不能被拉上来。物体此时受到了绳子对物体向上拉力,地面对物体的支持力和本身的重力,因为物体处于静止状态,故受力平衡,所以F+N=G,故N=G-F=600 N-450 N=150 N,此人在竖直方向上拉力最大等于人的重力500 N。仍小于物体的重力,则不能将物体拉上来。
9.(1)③ (2)变小 忽略了弹簧测力计的重力 (3)钩码和动滑轮 竖直向上 匀速 钩码和动滑轮的总重力G/N 弹簧测力计的示数F/N 寻找普遍性规律,避免实验结论的偶然性 不能
解析:(1)在探究定滑轮工作的特点时,要匀速向下拉动弹簧测力计,此时钩码受力平衡,故选③。(2)因为弹簧测力计自身有重力,所以倒过来拉时,上方拉力等于下方拉力加弹簧测力计的重力,所以弹簧测力计示数会变小。(3)在探究动滑轮工作的特点时,由于绳子拉起动滑轮和物体,故先测出钩码和动滑轮的总重力,然后按照图丙组装动滑轮。实验时,应竖直向上拉弹簧测力计,使钩码匀速上升,读出弹簧测力计的示数。实验中需要测量钩码和动滑轮的总重力以及绳子的拉力,故第一行为钩码和动滑轮的总重力G/N和弹簧测力计的示数F/N。实验至少要测量三组数据的目的是得到普遍的规律,防止偶然性的发生。“使用动滑轮能省一半力"是在不考虑动滑轮重力和摩擦的理想情况下才成立的,在实际实验中,动滑轮重和摩擦是客观存在的,动滑轮的重力可以尽量减小,但不可能为零。所以此次实验不能直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论。
