2.滑 轮 第1课时 定滑轮和动滑轮
一、选择题
1．下列关于定滑轮的说法中错误的是( )
A．定滑轮不仅能省力而且能改变力的方向
B．定滑轮不能省力但是能改变力的方向
C．定滑轮是一个等臂杠杆
D．定滑轮不能省距离
2．如图18－K－1所示，古代护城河吊桥上安装的滑轮A是( )
图18－K－1
A．动滑轮，能省力
B．定滑轮，能改变力的方向
C．定滑轮，能省力
D．动滑轮，能改变力的方向
3．建筑工地上，工人用如图18－K－2所示的动滑轮来提升货物，目的是为了( )
A．改变拉力的方向 B．减少拉力的大小
C．减少物体移动的距离 D．以上都有可能
图18－K－2
4．如图18－K－3所示，动滑轮重为2 N，拉力F为8 N，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则重物G与弹簧测力计的示数分别为( )
图18－K－3
A．G为6 N，弹簧测力计示数为8 N
B．G为14 N，弹簧测力计示数为8 N
C．G为16 N，弹簧测力计示数为8 N
D．G为14 N，弹簧测力计示数为16 N
5．如图18－K－4所示，把重为20 N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12 N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是( )
图18－K－4
A．10 N 8 N B．12 N 4 N
C．16 N 8 N D．6 N 4 N
6．(多选)用如图18－K－5所示的滑轮将重3 N的物体匀速提升10 cm，如果动滑轮的重为1 N，则下列说法正确的是( )
图18－K－5
A．拉力F＝2 N
B．拉力F＝8 N
C．绳子向上移动的距离为20 cm
D．绳子向上移动的距离为5 cm
7．当用动滑轮拉物体时，不计绳重、摩擦和动滑轮自重，当沿不同方向将物体匀速拉起时，拉力分别为F1、F2、F3(如图18－K－6所示)，则这三个力之间的大小关系正确的是( )
A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3
C．F1＝F2＝F3 D．无法判断
图18－K－6
8.如图18－K－7所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧测力计的示数为10 N，不计滑轮重、绳重及滑轮与绳之间的摩擦，则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是( )
图18－K－7
A．F＝20 N，f＝20 N B．F＝10 N，f＝2 N
C．F＝20 N，f＝10 N D．F＝10 N，f＝10 N
二、填空题
9．赵明同学使用如图18－K－8所示的装置用力将钩码匀速拉起，这个装置的优点：________________；在不计绳重及摩擦的理想情况下，赵明同学对绳的拉力大小________铁块的重力大小；在实际使用中，赵明同学对绳的拉力大小________铁块的重力。(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
图18－K－8
10．图18－K－9是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，若拉船的力需要很大，则应选用________(选填“甲”或“乙”)方案，因为采用这种方案可以________。(不计机械的自重及摩擦)
图18－K－9
11．如图18－K－10所示，物体甲和乙的重力都是200 N，若滑轮重均为20 N(不计绳重和摩擦)，当用力分别匀速提升物体甲和乙时，F甲＝________N，F乙＝________N。如果物体被提升的高度为1 m，力F甲移动的距离为________m，F乙移动的距离为________m。
图18－K－10
12．如图18－K－11所示，物体A的质量为5 kg，在水平方向拉力F的作用下，物体恰好以0.1 m/s的速度匀速前进。已知拉力F的大小为20 N，物体A受到的摩擦力为________N，绳子自由端移动的速度为________m/s。(假设绳子足够长，滑轮重不计、绳子和滑轮间的摩擦不计)
图18－K－11
三、实验探究题
13．滑轮是工农业生产中常用的一种简单机械。某同学用定滑轮进行了如图18－K－12所示的三个实验。
图18－K－12
(1)此同学研究的问题是____________________________________________________。
(2)研究该问题时，弹簧测力计的操作方法可以是________。(填序号)
①拉着重物保持静止
②匀速向下拉动重物
③随意拉动重物
14．如图18－K－13所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示：
图18－K－13
实验次数
钩码重G/N
钩码升高高度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
0.2
丙
1
0.2
0.55
0.4
请你分析：
(1)比较甲、乙两图及实验数据，可得到的初步结论是：使用定滑轮________________________。
(2)比较甲、丙两图及实验数据，可得到的初步结论是：____________________________。
(3)把钩码提升相同的高度，比较乙和丙实验中测力计移动的距离，可得到的初步结论是：使用动滑轮可以________，但必须费________。
(4)如果要得到正确的结论，还必须进行多次测量，目的是________。
A．从实验中选取最准确的数据
B．取平均值，减小误差
C．排除结论的偶然性，得到普遍规律
D．利用控制变量法
15．如图18－K－14所示，弹簧测力计下端挂一滑轮，滑轮重为1 N，用细绳拴一重为100 N的物体G，细绳绕过滑轮后，在另一端拴一重力为1 N的小球，当滑轮静止时，弹簧测力计的示数为( )
图18－K－14
A．99 N
B．2 N
C．1.5 N
D．3 N
详解详析
1.A [解析] 定滑轮的特点是不能省力，但可以改变力的方向，故A说法错误，符合题意。
2.B [解析] 从图中可以看出，护城河吊桥上安装的滑轮是一个定滑轮，不能省力，能改变力的方向。
3.B [解析] 建筑工地上，工人用动滑轮来提升货物，目的是省力。
4.B [解析] 根据F＝（G＋G动），G＝2F－G动＝2×8 N－2 N＝14 N；弹簧测力计的示数等于拉力F的大小，即8 N。
5.B [解析] 绳子的拉力大小和弹簧测力计的示数大小相等，故拉力F＝12 N；
承担物重绳子的股数n＝2，
不计摩擦和绳重时，F＝（G物＋G动），
动滑轮重：G动＝2F－G物＝2×12 N－20 N＝4 N。
6.AC [解析] 不计摩擦和绳重，使用动滑轮时，动滑轮承担物重的绳子股数n＝2，拉力为动滑轮和重物总重的二分之一，所以拉力：F＝（G物＋G动）＝（3 N＋1 N）＝2 N，故A正确、B错误；绳子向上移动的距离：s＝2h＝2×10 cm＝20 cm，故C正确、D错误。
图11－2－6
7.B [解析] 固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，由图可知，F1的力臂为直径，力臂最大；F2的力臂较大，F3的力臂最小，由杠杆平衡条件可知，当阻力与阻力臂的乘积一定时，动力臂越大，动力越小。故三个力的关系：F1＜F2＜F3。
8.C [解析] 图中滑轮是一个动滑轮，绳子两端的力相等，都为10 N，轴上的力F等于绳子两端力的和为20 N；物体匀速运动，则绳子对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，大小相等为10 N。
9.可以改变拉力的方向 等于 大于
[解析] 由图可知，该滑轮为定滑轮，其特点是可以改变力的方向，但不能改变力的大小；在实际使用中，由于存在摩擦，赵明同学对绳的拉力大小大于铁块的重力大小。
10.甲 省力
11.200 110 1 2
12.40 0.2 [解析] 物体A受到的摩擦力f＝2F＝2×20 N＝40 N；绳子自由端移动的速度为v拉＝2v物＝2×0.1 m/s＝0.2 m/s。
13.（1）使用定滑轮提升同一重物时，拉力的大小与拉力的方向是否有关 （2）①②
14.（1）不省力也不费力，可以改变力的方向
（2）使用动滑轮能省力
（3）省力 距离 （4）C
15.D [解析] 因为小球的重力为1 N，而小球处于静止状态，则左边的绳子对小球施加了一个1 N的向上的拉力，同时，右边的绳子对物体G也施加了一个1 N的向上的拉力；由于力的作用是相互的，绳子对滑轮施加两个向下的1 N的拉力，滑轮的重力为1 N，所以弹簧测力计的示数：F＝1 N＋1 N＋1 N＝3 N。
2.滑 轮 第2课时 滑轮组
一、选择题
1．用如图18－K－15所示的装置来提升物体，既能省力又能改变施力方向的装置是( )
图18－K－15
2．如图18－K－16所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，若不计摩擦、绳重和滑轮重，物重最大的是( )
图18－K－16
3．如图18－K－17所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是( )
图18－K－17
4．如图18－K－18所示，物体A在同一水平面做匀速直线运动，图甲中人对绳的拉力是F1，图乙中人对绳的拉力是F2，比较它们的大小，正确的是( )
图18－K－18
A．F1＞F2 B．F1＝F2 C．F1＜F2 D．无法判断
5．A、B两物体所受的重力分别为60 N和140 N，如图18－K－19所示，当A、B两物体都静止时，它们所受的合力分别为( )
图18－K－19
A．60 N 140 N B．0 140 N C．60 N 0 D．0 0
6．(多选)如图18－K－20所示，在大小为50 N的拉力F作用下，滑轮组将80 N的重物匀速提升了1 m，忽略绳重及摩擦。在此过程中( )
图18－K－20
A．绳子自由端下降的距离是2 m
B．绳子自由端下降的距离是3 m
C．动滑轮的重力为20 N
D．将物体重力增加到160 N，则拉力变为100 N
7．用如图18－K－21所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动，如果拉力F＝3 N，物体A的速度v＝0.2 m/s，忽略滑轮重、绳重和摩擦。下列说法中正确的是( )
图18－K－21
A．物体A受到的合力不为零
B．物体A受到的拉力为1 N
C．物体A受到的摩擦力为9 N
D．竖直墙受到的拉力为9 N
二、填空题
8．如图18－K－22所示，用滑轮组匀速提升物体A时，弹簧测力计的示数为________N，如果不计滑轮重、绳重和摩擦，物体A的重力为________N。
图18－K－22
9．如图18－K－23所示，使用该滑轮组提升重物，________(选填“能”或“不能”)改变施力方向；若手拉绳子自由端的速度为12 cm/s，则2 s内物体上升的高度为________ cm。
图18－K－23
10．如图18－K－24所示，利用滑轮组匀速提升重物，经过10 s，重物被提升了3 m，则绳子自由端移动的距离为________m，绳子自由端移动的速度是________m/s。
图18－K－24
11．如图18－K－25所示，某人将重为150 N的物体匀速提起，在2 s内绳子自由端移动了6 m，则重物上升的速度为________m/s，若拉绳的力为60 N，则动滑轮重为________N。(不计绳重和摩擦)
图18－K－25
12．用如图18－K－26所示滑轮组匀速提升重为200 N的物体，人对绳的拉力为125 N，不计绳重和摩擦。如果人的体重为600 N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重为________N。
图18－K－26
13．如图18－K－27所示，建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶，其中动滑轮重为20 N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉起6 m，则泥桶上升________m，手拉绳子的力为________N。
图18－K－27
14．如图18－K－28所示，在水平拉力F作用下，使重40 N的物体A匀速移动1 m，物体A受到地面的摩擦力为15 N，不计绳重、滑轮重及滑轮与绳间的摩擦，则拉力F的大小为________N，拉力F前进的距离为________m。
图18－K－28
三、作图题
15．如图18－K－29所示，小颜用滑轮组提升重物，试画出此滑轮组最省力时的绕线情况。
图18－K－29
四、计算题
16．小明利用如图18－K－30所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5 N的物体匀速提高了1 m，每个滑轮重均为1 N，不计绳重及摩擦，求：
(1)绳子自由端移动的距离s。
(2)绳端拉力F。
(3)悬挂定滑轮处拉力F′。
图18－K－30
17．如图18－K－31所示的滑轮组上挂砝码A、B后恰好静止(滑轮和绳子的重及摩擦不计)。若再在A、B下面各挂上一个质量相等的小钩码，将出现的情况是( )
图18－K－31
A．A下降 B．A上升
C．保持静止 D．砝码质量未知，无法确定
18．如图18－K－32所示，不计绳重、滑轮重及滑轮间的摩擦，若拉力F＝5 N，则弹簧测力计A的示数是________N，B的示数是________N。
图18－K－32
详解详析
1.C
2.C
3.B
4.A [解析] 同一物体A在同一水平面做匀速直线运动，则物体A对水平面的压力相等，接触面的粗糙程度相同，所以物体A受到的滑动摩擦力f大小相等，由图甲知，摩擦力由2股绳子承担，则F1＝f；由图乙知，摩擦力由3股绳子承担，则F2＝f。故F1＞F2。
5.D
6.AC [解析] 由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，则s＝2h＝2×1 m＝2 m，故A选项正确，B选项错误；忽略绳重及摩擦，根据F＝得：G动＝nF－G物＝2×50 N－80 N＝20 N，故C选项正确；若将物体重力增加到160 N，则拉力F′＝＝＝90 N，故D选项错误。
7.C [解析] 由图可知，n＝3，因为物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，则物体A受到的合力为0，故A错误；物体A受到的拉力：F拉＝3F＝3×3 N＝9 N，故B错误；物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，故物体A受到的拉力大小等于摩擦力大小，即物体A受到的摩擦力为9 N，故C正确；由图可知，竖直墙受到2股绳子的拉力，所以墙受到的拉力F′＝2F＝2×3 N＝6 N，故D错误。
8.5.4 16.2
9.不能 8
10.6 0.6
11.1 30
12.1150
13.2 80
[解析] 由图知，滑轮组由3股绳子承担物重，所以s＝3h，则h＝s＝×6 m＝2 m；
手拉绳子的力F＝（G物＋G动）＝（220 N＋20 N）＝80 N。
14.5 3
[解析] 由图可知，n＝3，
不计绳重、滑轮重、绳与轮之间的摩擦，则
F＝f＝×15 N＝5 N；
s＝nL＝3×1 m＝3 m。
15.如图所示
图11－2－8
16.（1）该滑轮组由2股绳子承担物体和动滑轮的总重，故绳子自由端移动的距离：
s＝2h＝2×1 m＝2 m。
（2）绳子自由端的拉力：
F＝＝＝3 N。
（3）滑轮组处于平衡状态，故其受到的向上的拉力F′和向下的力相等，分析可知，滑轮组受到向下的力：
F向下＝G物＋G滑轮＋F＝5 N＋1 N×2＋3 N＝10 N，
所以F′＝F向下＝10 N。
17.B [解析] 由图知，此滑轮组由2股绳子承担物重，所以绳端拉力是物重的二分之一。又不计滑轮重，所以物体静止时，GB＝GA，若A和B处各挂上质量相等的小钩码，则GB′＞GA′，所以A将上升。
18.10 15
