苏教版九年级物理教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：03【基础】滑轮

滑轮（基础）
【学习目标】　　1、理解定滑轮、动滑轮特点、实质及其作用；
2、理解滑轮组的作用及滑轮组的装配图。 　　
【要点梳理】要点一、定滑轮和动滑轮
周边有槽，中心有一转动轴的轮子叫滑轮，因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
在工作过程中，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮；在工作过程中，轴的位置随物体移动的滑轮叫做动滑轮。
要点诠释：
1、定滑轮：如下图甲所示，我们可把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点，因此，定滑轮实质是等臂杠杆。　　定滑轮的特点是它的转轴（支点）不随货物上下移动。
2、动滑轮，如下图乙所示，特点是它的转动轴会随物体上下移动，它实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，它的转动轴是阻力作用点。 　　 　　3、定滑轮和动滑轮的作用　　使用定滑轮虽然不能省力，但可以改变用力方向，给工作带来方便。　　使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。
要点二、滑轮组
把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。要点诠释：
1、特点：既可省力，又可以改变用力方向。但费距离。　　2、结论：　　在使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是总重的几分之一。
如果考虑动滑轮的重力，则有。
要点三、根据要求设计滑轮组
1、根据要求确定动滑轮上绳的段数。　 2、根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。　　设想如果需要n段绳（n为偶数），那么就需要n/2个动滑轮和n/2个定滑轮穿绳组装时，绳的固定端要固定在定滑轮下的挂钩上（这叫做“偶定”），若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即个定滑轮。　　如果n为奇数，则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上（这叫做“奇动”），这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即个定滑轮。　　上述方法叫“奇动偶定”，如下图所示。

【典型例题】
类型一、定滑轮和动滑轮
1、关于如图中的两类滑轮甲和乙，下列说法正确的是（　　）

A．甲能改变拉力的方向 B．甲是等臂杠杆
C．甲比乙省力 D．甲比乙省距离
【答案】C 【解析】乙滑轮的轴是固定的，所以是定滑轮，定滑轮是等臂杠杆，使用乙滑轮不能够省力，但可以改变力的方向；甲滑轮的轴随物体一起运动，是动滑轮，使用甲滑轮可以省力但费距离，故C符合题意。
【总结升华】解决此类问题要结合定滑轮和动滑轮的特点进行分析解答。
举一反三：
【变式】如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（　　）

A．甲是动滑轮，使用时不能省力
B．乙是动滑轮，使用时可以省力
C．甲是定滑轮，使用时可以省力
D．乙是定滑轮，使用时不能省力
【答案】B
2、（2019?龙岩中考）如图所示，不计绳重和摩擦，沿三种不同的方向拉绳使物体匀速上升，所用的力分别是F1、F2、F3，则（　　）

A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．三个力一样大
【答案】D 【解析】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，沿三个不同方向，用的拉力大小相等。
【总结升华】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握。
举一反三：
【变式】如图所示，若在不计摩擦的情况下把物体匀速向上提起，则拉力F1与F2相比较（　　）

A．F1较小 B．F2较小 C．F1与F2一样大 D．无法确定
【答案】A 【解析】如图所示：F1的力臂L大于F2的力臂L′，由于提起的重物一定，根据杠杆平衡的条件，阻力和阻力臂的乘积一定，动力臂越长，动力越小.故F1较小。

3、如图用一个动滑轮提升重为20N的物体，当匀速向上拉动时，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，拉力F和动滑轮的重力的大小是（　　）

A．拉力F为12N，动滑轮重4N
B．拉力F为20N，动滑轮重2N
C．拉力F为20N，动滑轮重4N
D．拉力F为12N，动滑轮重2N
【思路点拨】在不计摩擦的情况下，绳子的绕线决定滑轮组的使用效果，有几段绳子承担动滑轮和物体的重力，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一。
【答案】A 【解析】同一根绳子上的拉力都相等，因此拉力F就等于弹簧秤的示数12N；
重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，则有2F=G物+G轮，G轮=2F-G物=2×12N-20N=4N
【总结升华】注意有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一是在不计摩擦的条件下。
举一反三：
【变式】如下图所示装置，用两个滑轮分别拉同一个物体在水平面上做匀速直线运动，物体重为60 N，水平面与物体间的摩擦力为20 N，不考虑其他摩擦，则F1= N，F2= N。

【答案】20 10
类型二、滑轮组
4、（2019?巴彦淖尔校级二模）下列几种说法中正确的是（　　）
A．任何一个滑轮组都具备既省力又改变动力方向的优点
B．滑轮组的省力情况决定于动滑轮的个数
C．滑轮组的省力情况决定于承担物重的绳子段数
D．任何滑轮组都具有既省力又省距离的优点
【思路点拨】滑轮组是将动滑轮和定滑轮结合在一起使用，既省力又能改变力的方向，滑轮组的省力特点是滑轮组由几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一，根据功的原理可知使用任何机械都不省功。
【答案】C【解析】将动滑轮和定滑轮结合在一起使用时组成滑轮组，根据滑轮组的省力特点，承担物重的绳子段数越多，越省力,与动滑轮的个数无关,且当承担物重的绳子段数是奇数时，并不能达到改变动力方向的优点，所以A、B错误，C正确，功的原理告诉我们使用任何机械都不省功，所以滑轮组使用时，一样不能既省力又省距离的，即D错误，故选C。
【总结升华】此题主要考查了滑轮组的省力特点，是一道很好的题目。
5、如图所示，用滑轮组提起物重相等的物体，若忽略动滑轮的重和摩擦时，所用的拉力最大的是（ ）　　　　　　　　
【答案】D 【解析】本题考查作用在绳子末端的拉力大小如何确定。运用隔离法，假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子吊着重物，则每段绳子的拉力F=G/n。（动滑轮重和摩擦力不计）同学们要特别注意第四幅图，根据滑轮定义此图中两个滑轮均为定滑轮，所以并不省力，拉力F=G。
【总结升华】根据题意，不考虑滑轮重力及摩擦，理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G/n。 举一反三：
【变式】用图所示的装置先后匀速提升同一物体G，若不考虑滑轮重力及摩擦，则作用于绳子自由端的拉力F1、F2和F3的大小是　　A. F1较大 　　　　　　　　B. F2较大　　C. F3较大　　　　　　　　 D. F1=F2=F3　　　　　　　　　　　　【答案】A 6、（2019?衡阳中考）如图所示，某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F=100N，物体B重300N（不计滑轮重和绳重，不计摩擦力），画出滑轮组的绕线。
【答案与解析】不计滑轮重和绳重，不计摩擦力，承担物重的绳子段数为n===3，
滑轮组由3段绳子承担物重，绕线如图所示：

【总结升华】本题考查了滑轮组的组装，组装滑轮组要按照“奇动偶定”的原则。
举一反三：
【变式】 如图所示，用滑轮组提升重物，请在图中画出滑轮组最省力的绕线方式。
【答案】

类型三、综合应用
7、如图所示，物体A的重力为G，不计滑轮重和摩擦。当F= G时，才能把物体A匀速提起；若，则重物对地面的压力为 G。

【思路点拨】根据动滑轮的特点：省一半力和物体的受力情况分析。
【答案】 【解析】

【总结升华】本题考查了动滑轮的应用、平衡状态的物体的受力分析及相互作用力的应用。
【巩固练习】
一、填空题
1、（2019?锡山区校级一模）学校升旗仪式上，当升旗手缓缓向下拉绳子时，国旗就会徐徐上升，这是由于旗杆顶部有一个 滑轮，它的作用是 。
2、使用定滑轮 力，但能够 力的方向，给工作带来方便。
3、使用时，滑轮的轴随物体（阻力）一起 ，这样的滑轮叫动滑轮，动滑轮实质是一个 杠杆。
4、使用动滑轮可以 的力，但是要 的距离。（不考虑滑轮和绳子的重力，也不考虑摩擦）
5、在使用滑轮组时，动滑轮和重物（阻力）由几段绳子来承担，那么所需要的拉力就为它们的 。
6、某小组同学研究动滑轮的 使用特点，他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码，如图(a)所示，再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙()缓慢提起相同钩码，如图(b)、(c)、(d)所示．请仔细观察图示的操作和弹簧测力计的示数，然后归纳得出结论。
(1)比较图(a)与(b)[(a)与(c)或(a)与(d)]两图可得：________________；
(2)比较图(b)、(c)与(d)三图可得________________。
7、（2019?河南中考）如图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，则应选用方案　 　（选填“甲”或“乙”），因为采用这种方案可以　 　。（不计机械的自重及摩擦）
二、选择题
8、（2019春?湘潭期末）对于使用滑轮组，下列说法中正确的是（　　）
A．不能省力，但可以改变用力方向
B．可以省力，但不能改变用力方向
C．可以省力，同时又可省距离
D．可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离
9、下图所示的机械中，一定不省力的是( )

10、（2019?金华中考）如图，用同一滑轮匀速提升同一重物（不计摩擦），图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是（　　）

A．F1=F2 B．F3=F4 C． D．
11、在水平桌面上放一个200 N的物体，物体与桌面间的摩擦力为40 N，现用如图所示的装置匀速移动物体，在不计滑轮重力和滑轮间摩擦的情况下，水平拉力F是( )
A．200 N B．100 N C．80 N D．20 N
12、（2019?泰州中考）如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计．用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是（　　）
A．50N B．60N C．70N D．120N
13、使用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组来提升重物，则 ( )
A．最多可以省的力
B．最多可以省的力
C．最多可以省一半的力
D．条件不足，无法确定
14、小明用一个滑轮组把重物提起了0.5 m，绳子的自由端移动了1.5m，则小明所用的滑轮组可能是图中的哪一个? ( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．三个都可以
15、在不计机械自重和摩擦的情况下，用10 N的拉力不能刚好提起重20 N物体的简单机械是( )
A．一个动滑轮 B．一个定滑轮
C．杠杆 D．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
三、作图题
16、请你设计一个滑轮组，并画出组装图，具体要求如下：
(1)穿绕滑轮的绳子最大承受力是800N，需要挂重物的重力是3300 N(滑轮重及摩擦、绳重不计)；
(2)所用滑轮的个数最少。
【答案与解析】
一、填空题
1、【答案】定；改变力的方向
【解析】因为升国旗时，当升旗手缓缓向下拉绳子时，国旗就会徐徐上升．则需要能改变拉力的方向的滑轮，所以旗杆顶部的安装的是定滑轮；使用时它可以改变力的方向，但不能省力，也不能省功；故答案为：定；改变力的方向。
2、【答案】不省 改变
3、【答案】运动 动力臂为阻力臂二倍
4、【答案】省一半 多费一倍
5、【答案】几分之一
6、【答案与解析】
(1)(缓慢提起相同重物)使用动滑轮能省力，但不能改变用力方向；
(2)使用动滑轮(缓慢)提起相同重物时，动滑轮的重力越小，所用的拉力越小。
7、【答案】甲 省力
【解析】（1）从图甲中可以看出，该装置固定端在海滩上，相对应于直接拉船要省一半的力，因此该装置的优点是省力，缺点是费距离。（2）从图乙中可以看出，该装置相对应直接拉船要费力，因此该装置的优点是省距离，缺点是费力；由此可知：甲方案设计合理，省力，固定端也便于固定。故答案为：甲；省力。
二、选择题
8、【答案】D
【解析】滑轮组可以省力，也可以改变力的方向，由功的原理可知，既省力又省距离的机械不存在，即不能省功，故选D。
9、【答案】A
【解析】选项A中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮不能省力。
10、【答案】B
【解析】甲图是一个动滑轮，能够省一半的力，故F1= （G物+G动）；当拉力与竖直方向有夹角，由于夹角越大，拉力越大，所以F2＞F1；乙图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F3=F4=
G物。故选B。
11、【答案】D
【解析】动滑轮可以省一半的力，而动滑轮克服的是物体与桌面间的摩擦力。
12、【答案】B
【解析】图中绳子股数n=2，不计绳重及摩擦，所以拉力为：。
故选B。
13、【答案】B
【解析】当所用的力为轮重与物重和的时最省力，此时可以省的力。
14、【答案】A
【解析】使用滑轮组提起重物，凡是与动滑轮相连的绳子均被提起，因此承担重物的绳子有几股，手移动的距离就是重物移动距离的几倍。图甲重物由3段绳子来承担，手移动的距离是物体移动距离的3倍。
15、【答案】B
【解析】使用定滑轮不省力，故它不能用10N的力提起20N的物体。
三、作图题
16、【答案与解析】承担总重的绳子段数，故需要两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组，且绕线起自动滑轮。如图所示。