苏科版物理第11单元简单机械和功 --- 滑轮知识点及练习题解析

苏科版物理第11单元杠杆 滑轮知识点及练习题解析

一.定滑轮及其工作特点
1、定滑轮和动滑轮在构造上相同，只是在使用中，定滑轮是不随物体一起移动的滑轮；动滑轮是和物体一起移动的滑轮；
定滑轮的作用：改变力的方向；动滑轮的作用：省力；
动滑轮实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆，可以省力，但不能改变力的方向。
2、定滑轮的特点：①使用时，滑轮的位置固定不变；
②实质是等臂杠杆；
③不改变力的大小即不省力也不费力，但可以改变作用力的方向。
3、动滑轮的特点：①使用时，滑轮随重物一起移动；
②实质是省力杠杆，动力臂为阻力臂的2倍；
③省一半的力，多费1倍距离。
4、弹簧测力计读数时，都是在静止或匀速直线运动状态即平衡状态下使用，此时弹簧测力
计的示数等于作用在钩上的力的大小。
5、两个力同时拉弹簧测力计：弹簧测力计的示数只显示作用在钩上的力，弹簧测力计另
一侧的力只是起到平衡作用。
6、如果不计绳重与摩擦，使用定滑轮提升重物时的机械效率为100%。

练习题
【1】滑轮分为 和 两类，可以省力但不能改变施力方向的是 。
【2】当整个装置处于静止状态时，弹簧测力计的示数为 N。

【3】关于定滑轮的说法正确的是（ ）
A 定滑轮实质是个省力杠杆 B 定滑轮不但能省力还能改变力的方向
C 定滑轮的轴心与物体一起无运动 D 定滑轮不能省力，但可以改变力的方向【4】用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，下列说法中正确的是（ ）

A F1＞F2＞F3 B F2＞F3＞F1 C F2＞F1＞F3 D F3＞F1＞F2
【5】如图（不计绳重与摩擦且动滑轮G动小于物重G），用它们分别将重量相同的甲、乙两物体匀速提升相同高度，所用拉力分别为F甲、F乙，机械效率分别为η甲、η乙。则下列关系正确的是（ ）

A F甲＜F乙 η甲＜η乙 B F甲＞F乙 η甲=η乙
C F甲＞F乙 η甲＞η乙 D F甲=F乙 η甲＜η乙
【6】甲重50N、乙重20N，静止时不计弹簧测力计自重，则甲对地的压力和弹簧测力计的
示数分别是（ ）
A 30N 50N B 30N 10N C 70N 30N D 30N 20N

【7】沿三个不同的方向拉绳使物体匀速上升，所用的拉力分别是F1、F2、F3，则（ ）

A F1最大 B F2最大 C F3最大 D 三个力一样大
【8】小明研究定滑轮和动滑轮的特点做了以下实验：
（1）研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮 ．
（2）研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示，据此可知：使用动滑轮 ．

【9】两个滑轮完全相同，用它们提起同一个物体，不计绳重和摩擦，则（ ）
A 甲较费力 B 乙较省力 C 甲的机械功率大 D 乙的机械功率大

【10】用图中甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不。则F甲= N，F乙= N。



定滑轮练习题解析
1【答案】定滑轮、动滑轮、动滑轮。
2【解析】定滑轮的特点：不改变力的大小，所以左右两侧同时拉弹簧测力计的力，都等于下面所挂重物的重力，而弹簧测力计的示数只显示作用在钩上的力即200N，另一侧的力起平衡作用【答案】200。
3【解析】C定滑轮工作时，轮绕着轴心转动【答案】D。
4【解析】定滑轮的特点：不省力也不费力，但可以改变作用力的方向；动滑轮的特点：实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，能省一半力，但费距离；假设物体与地面的摩擦力为f，甲滑轮为定滑轮，F1处于绳端，则F1=f；乙滑轮为动滑轮，F2处于绳端，所以F2=f；丙滑轮为动滑轮，但F3处于滑轮底端，所以F3=2f；故F3＞F1＞F2【答案】D。
5【解析】甲图是定滑轮，不计绳重与摩擦，则F甲=G，则η甲=×100%=×100%=1；乙图是动滑轮，不计绳重与摩擦，则F乙=（G+G动），因G动＜G，所以F甲＞F乙，则η乙=×100%=×100%=×100%＜1，故F甲＞F乙，η甲＞η乙【答案】C。
6【解析】（1）由图可知，乙处于悬吊状态，由于自身的重力，乙对弹簧测力计施加了一个向右的20N的拉力；弹簧测力计处于静止状态，水平方向上受到的就是一对平衡力，所以甲也对弹簧测力计施加了一个20N的拉力，弹簧测力计的示数等于这个力，等于20N；
（2）甲物体受3个力的作用，处于静止状态，受力平衡，所以竖直向上的拉力和支持力与竖直向下的重力大小相等，则支持力N=G-F=50N-20N=30N，因支持力与压力是一对相互作
用力，大小等于30N【答案】D
7【解析】①找出支点O：固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点；②分析3个力的力臂的大小：F1的力臂为直径，F2的力臂较大，F3的力臂最小；③由杠杆平衡条件解题：由杠杆平衡条件知，当阻力与阻力臂的乘积固定时，动力臂越大，动力越小【答案】C。
8【解析】（1）从甲图中看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同；在实验过程中，不断改变拉力的方向，观察弹簧测力计的示数都为1N等于物重，可得出结论：定滑轮能改变力的方向，但不能省力；（2）在乙图中，拉力F=0.6N＜G=1N，故使用动滑轮时省力【答案】（1）能改变动力方向，但不能省力；（2）能省力，但不能改变力的方向。
9【解析】甲是动滑轮，使用动滑轮能省一半的力；乙是定滑轮，只能改变力的方向，而不能省力，所以甲更省力；不计绳重与摩擦，使用定滑轮提升货物时的机械效率为100%；而甲图中，在提升物体的同时也提升了动滑轮，即克服动滑轮的重力而做了额外功，故其机械效率小于1，所以定滑轮的效率高【答案】D。
10【解析】甲是定滑轮，不省力，所以拉力F甲等于物体重力，即F甲=100N；乙是动滑轮，可省一半的力，即拉力F乙等于物体、动滑轮总重的一半，即F乙=（100+20）N=60N【答
案】100、60。














二.动滑轮及其工作特点
1、忽略杠杆、滑轮的自重及它们与轴之间的摩擦，当提起相同重物时：
（1）使用杠杆时，动力臂是阻力臂的n倍，动力就是阻力的；
（2）定滑轮不省力，拉力等于重力；
（3）动滑轮可以省一半力；
（4）使用滑轮组时，承担物重的绳子有n段，拉力就是物重的。
2、动滑轮的特点：①省一半的力，即拉力F=（G物+G动滑轮）；②费距离，即s绳=ns物
使用动滑轮能省一半的力，是指当动力作用在动滑轮的边缘时；
3、动滑轮特殊使用（倒挂）的特点：①不省力，所用力是物重的2倍；②移动距离是物体移动距离的；要看清动力F作用在动滑轮的位置（是边缘还是轴），再结合题目（图）条件，解决动力与阻力（物重）之间的关系、两个距离之间的关系；

4、不同杠杆的优缺点不一样，省力杠杆费距离、费力杠杆省距离、等臂杠杆既不省距离也不费距离；但方向需要根据具体杠杆来分析是否可以改变，例如杠杆、定滑轮可以改变方向，而斜面、动滑轮、轮轴则不能改变方向．要想既改变力的大小又改变力的方向，就得使用滑轮组；


练习题
【1】既能省力又能改变施力方向的简单机械有 ；只能改变施力方向而不省力的有 （填字母） A 杠杆 B 定滑轮 C 动滑轮
【2】关于滑轮组的说法正确的是（ ）
A 使用定滑轮一定能省力 B 使用动滑轮一定能省力
C 使用滑轮组可以省力，也可以省距离 D 使用滑轮组可以省力，但不能省距离【3】在竖直向上大小为10N的力F作用下，重物A匀速上升且上升速度为0.2m/s，不计滑轮重、绳重及其擦，则物体A的重力大小为 ，滑轮上升的速度为 。

【4】工人用一个动滑轮往3m高的平台上运土，土质量是40kg，袋子和动滑轮共重100N，不计绳重和摩擦。工人匀速拉动绳子时，所用拉力是 N，拉力移动的距离是 m。
【5】不考虑滑轮重和摩擦力，物体B重20N，A为一动滑轮，绳的一端固定在地面上，当滑轮在力F的作用下匀速上升时1m时，则所用拉力F大小和物B上升高度分别为（ ）
A 15N、1m B 40N、2m C 30N、2m D 60N、1m

【6】忽略杠杆、滑轮自重及与轴之间摩擦，当提起相同重物时，最省力的机械是（ ）
A B C D
【7】在拉力F作用下，重100N的物体向上匀速运动，已知动滑轮重5N，不计绳子的重力
及滑轮与绳间摩擦，则F为 N。

【8】物体A质量为2kg，在力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，速度为2cm/s，弹簧测力计读数为5N，则拉力F为 N，A受地面的摩擦力为 N，拉力F的功率
为 （不计绳与轮之间的摩擦力）（g取10N/kg）。

【9】拉同一个物体使它在同一水平面上做匀速运动，己知物重为150N，摩擦力为30N，则F1= N，F2= N。

【10】用滑轮在4秒钟内使重200N的重物A在水平地面上匀速前进2米，重物A与地面
的摩擦力是50牛，不计滑轮和轮轴的摩擦，则拉力F是（ ）

A F=25N B F=25N C F=50N D F=50N
【11】动滑轮重0.5N，物重3.5N，当AO=2BO时，为使轻质杠杆保持水平平衡，则在A端所加的力应为 N（不计摩擦）。

【12】物重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升。求：（1）拉力F（2）拉力做功的功率（3）动滑轮的机械效率。



动滑轮练习题解析
1【解析】A杠杆可以同时改变力的大小和方向；B定滑轮只能改变力的方向，不能改变力的大小；C单纯的动滑轮只能改变力的大小，不能改变力的方向【答案】A、B。
2【解析】B使用动滑轮能省一半的力，如果动力作用在动滑轮的挂钩上就不能省力，而是省距离；CD使用滑轮组可以省力，但不能省距离【答案】D。
3【解析】由图可知，该动滑轮特殊使用，根据动滑轮的特点可知，F=2G=10N，则G=5N；F移动距离是物体移动距离的，故A上升速度为0.2m/s，F上升的速度是0.1m/s【答案】5N、0.1m/s。
4【解析】动滑轮的特点：①省一半的力，即拉力F=（G物+G动滑轮）；②费距离，即s拉=2s物；G物=mg=40kg×10N/kg=400N，F=G总=×（400N+100N）=250N，s=2h=2×3m=6m【答案】250、6。
5【解析】一般情况下，使用动滑轮能省一半的力，是指当动力作用在动滑轮的边缘时；倒挂的动滑轮是动滑轮的特殊使用，①此题中，不考虑滑轮重和摩擦力，动力作用在动滑轮的轴上，根据物体受力平衡可知，F与两段绳子向下的力相等，两段绳子的力都等于物体的重力30N，故F=2G=2×20N=40N；②使用此动滑轮是费力的，但能省距离；即力移动的距离（即动滑轮移动距离）是物体移动距离的一半，即物体上升距离是动滑轮移动距离的2
倍，故h=2×1m=2m【答案】B。
6【解析】A杠杆动力臂是阻力臂的3倍，则动力F1=G；B定滑轮不省力，则F2=G；C动滑轮省一半的力，则F3=G；D滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2股，则F4=G【答案】A。
7【解析】动滑轮的特点：省一半的力，即拉力F=（G物+G动滑轮）；使用动滑轮时，若不考
虑摩擦和绳子重力，则F=G总=×（100N+5N）=52.5N。
8【解析】①弹簧测力计的读数为5N，说明绳子自由端的拉力F=5N；动滑轮能省一半的力，
则f=2F=2×5N=10N；②动滑轮，绳子自由端移动的速度是物体运动速度的2倍，则v′=2v=2×2cm/s=4cm/s=0.04m/s；P=Fv=5N×0.04m/s=0.2W【答案】5、10、0.2W。
9【解析】左图是定滑轮，则F1=f=30N；右图动滑轮，则F2=f=15N【答案】30、15。
10【解析】由图可知，滑轮为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力．由于图中是动滑轮，不计滑轮和轮轴的摩擦，根据动滑轮的特点可知：F的大小等于物体A与地面摩擦力的一半，则拉力F=25N；【答案】B。
11【解析】由图可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，不计摩擦，杠杆B端受到的力FB=G总=×（0.5N+3.5N）=2N；杠杆平衡，由杠杆平衡条件得FB×OB=F×OA，则F=1N。
12【解析】（1）F=G总=（G物+G动滑轮）=×（180N+20N）=100N；
（2）绳子自由端移动的速度v绳=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力的功率P=Fv绳=100N×0.2m/s=20W；
（3）η==×100%=×100%=×100%=×100%=90%。












三.滑轮组及其工作特点
练习题
【1】滑轮组自重及绳与滑轮的摩擦力不计，物重300N，在F=4N的拉力作用下，物体以5m/s的速度匀速运动，则A在运动的过程中受到的摩擦力为 N；在10s内滑轮组对物体做的功是 J。

【2】（多选）不计滑轮、绳、弹簧测力计重及轮与轴间的摩擦，当拉物体A向左匀速运动的过程中，若物体与地面间的摩擦力的大小f=18N，绳端移动速度为0.6m/s，则（ ）

A 弹簧测力计的示数是18N B 拉力的大小是6N
C 物体A移动的速度是0.6m/s D 物体在4内通过的距离是0.8m
【3】如图，A是 滑轮，B是 滑轮，F=10N，物体匀速前进，则与地面之间的摩擦力为 N，若物体移动1.2m，绳子自由端移动 m．（忽略线与滑轮之间的摩擦）。

【4】将质量为30Kg的物体匀速提高2m，动滑轮重、绳重及滑轮之间的摩擦不计（g取10N/㎏），求：（1）拉力F的大小；（2）绳自由端移动的距离。

【5】用如图滑轮组匀速提升重为1000N的货物，所用拉力F为525N，绳子自由端在50s内被拉下2m，不计绳重和一切摩擦，求：（1）货物被提升的距离；（2）动滑轮重。

【6】建筑工地用如图的简易滑轮组提升砖块，工人将500N重的砖块一次匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力是200N，所用时间是20s，求这次提升砖块过程中：
（1）绳末端移动距离；（2）有用功；（3）总功；（4）滑轮组的机械效率。

【7】工人用滑轮组匀速提升200N的货物，所用拉力为60N，绳子自由端在1s内被拉下4m。求：（1）拉力F的功率；（2）机械效率；（3）若不计绳重和摩擦，每个动滑轮重。



练习题解析
1【解析】（1）F=f，A在运动过程中受到的阻力f=3F=3×4N=12N；（2）物体移动的距离s物=v物t=5m/s×10s=50m，拉力F移动的距离s绳=3s=3×50m=150m，滑轮组对物体A所做的功W=Fs绳=4N×150m=600J【答案】12、600。
2【解析】B由图可知，与动滑轮相连的绳子股数n=3，不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳子自由端的拉力F=f=×18N=6N；A每股绳子上的拉力都相等，则弹簧测力计示数应为6N；C s绳=3s物，v绳=3v动，则A移动的速度v物=v绳=×0.6m/s=0.2m/s；D物体运动的距离s物=v物t=0.2m/s×4s=0.8m【答案】BD。
3【解析】（1）由图可知，滑轮组使用过程中，A滑轮的位置保持不变，是定滑轮；B滑轮随物体一起运动，是动滑轮；（2）由图可知，滑轮组上绳子的有效股数n=3，则物体与地面间的摩擦力f=nF=3×10N=30N；绳子自由端移动的距离为s绳=3s物=3×1.2m=3.6m【答案】定、动、30、3.6。
4【解析】（1）由图可知，由3段绳子吊着物体，G=mg=30kg×10N/㎏=300N，则F=G=×300N=100N；（2）s绳=3h=3×2m=6m
5【解析】（1）如图滑轮组中绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离s绳=2m，则货物移动的距离h=s绳=1m；（2）G物=1000N，F=525N，n=2，由F=G总=（G物+G动滑轮），解得G动=50N；
6【解析】（1）s绳=3h=3×4m=12m；（2）W有用=Gh=500N×4m=2000J；（3）W总=Fs绳=200N×12m=2400J；（4）η==×100%≈83.3%。
7【解析】（1）拉力F移动速度v绳===4m/s，P===Fv绳=60N×4m/s=240W；（2）η====×100%≈83.3%；（3）由F=G总=（G物+G动滑轮）可得G动=×（4F-G）=×（4×60N-200N）=20N。