第二节 滑轮及其应用
一、单选题
1.???如图所示,重为120N的物体M,在40N的拉力F作用下,以0.2m/s的速度在水平面上向左做匀速直线运动,则( )
?弹簧测力计的示数为40N????????????????????????????????????????
B.?物体M受到的摩擦力的方向是水平向左、大小为20N????????????????????????????????????????
C.?物体M所受到的拉力为80N????????????????????????????????????????
D.?拉力F的功率为4W
2.???如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最费力的是(不计机械自重和摩擦)( )
A.??????????????????????????
B.??????????????????????????
C.??????????????????????????
D.?
3.???如图所示,不计轮与轴的摩擦及滑轮的重力,物体处于平衡状态时( )
?m1=m2?????????????????????????B.?m1=2m2?????????????????????????
C.?m2=2m1?????????????????????????D.?m1=4m2
4.???如图所示,小明利用两个倾角不同的斜面进行实验,将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面项端,下列说法正确的是( )
A.?若甲、乙斜面光滑,则拉力的功率P甲<P乙
B.?若甲、乙斜面光滑,则拉力F甲=F乙
C.?若斜面粗糙程度相同,拉力所做的额外功?W甲额>W乙额
D.?若斜面粗糙程度相同,拉力所做的有用功W甲有<W乙有
5.???下列几种简单机械,不属于轮轴的是( )
A.?盘山公路?????????????????????????B.?扳手?????????????????????????
C.?水龙头?????????????????????????D.?方向盘
6.???如图所示,在研究动滑轮特点的实验中,如果物体重为1牛顿,不计动滑轮重、绳重及摩擦,则弹簧测力计的读数为( )
?1牛顿?????????????????????????B.?0.5牛顿?????????????????????????
C.?2牛顿?????????????????????????D.?1.5牛顿
7.???如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
A.??????????????????????????B.??????????????????????????
C.??????????????????????????D.?
二、多选题
1.???用图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为30cm2、重为80N的物体提升一定高度,当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
?动滑轮重力为30N?????????????????B.?0s~1s?内,物体对地面的压强是1.0×104Pa???????
C.?1s~2s内,拉力F做的功是15J?????????????D.?2s~3s内。拉力F的功率是8W
2.???下列关于简单机械的使用和应用,说法正确的是( )
A.?筷子使用时是一种杠杆,用筷子夹菜时可以省力????????????????????????????????????????
B.?旗杆顶的定滑轮相当于等臂杠杆,使用时可以改变力的方向??????????
C.?门把手属于轮轴,使用时可以省距离????????????????????????????????????????
D.?盘山公路相当于斜面,使用时会费距离
3.???小明用图中装置提升物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是( )
?两个滑轮均为定滑轮?????????????????????????
B.?使用定滑轮不能省力,是因为它是等臂杠杆???????
C.?动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆????????????
D.?使用该装置既能省力,又能改变力的方向
4.???分别用图中所示的装置甲和乙把同一重物吊到同一高度时( )
?用装置甲吊起重物比用装置乙省力????????????????????????????????????????
B.?用装置乙吊起重物比用装置甲省力????????????????????????????????????????
C.?用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力相同????????????????????????????????????????
D.?用装置乙吊起重物,动力移动的距离比用装置甲大
5.???下列关于滑轮和滑轮组的说法中,正确的是( )
A.?使用滑轮组有时既能省力,又能改变力的方向????????????????????????????????????????
B.?使用滑轮组一定比使用动滑轮省力????????????????????????????????????????
C.?组成滑轮组时,动滑轮和定滑轮的数目一定要相等????????????????????????????????????????
D.?滑轮实质上是变形的杠杆
三、填空题
1.???(1)如图甲所示的杠杆,已知OA=AC=CB,C点挂的物体重30N,不计杠杆自重与摩擦,则B点测力计的示数是______。
(2)如图乙所示的滑轮组,动滑轮重、绳与滑轮间的摩擦不计,物体20N,则拉力F=______N。
(3)如图丙所示,将物体A放在粗糙的水平面上,以1m/s的速度匀速拉动物体时受到的摩擦力f=12N,不计绳与滑轮间的摩擦,则水平拉力F为______N。
2.???物体重600N,如果用一个定滑轮提起它,需要______N的力;若用一个动滑轮竖直提起它,需要______N的力。(不计摩擦及滑轮和绳重)
3.???图中,A装置是______滑轮,使用它的目的是______。
???高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触,图为输电线的牵引装置钢绳通过滑轮组挂多个相同的坠砣,总重为5000N,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,每根钢绳受到的拉力为______N,输电线A端受到的拉力大小为______,若某段时间内输电线A端向右移动了10cm,则坠砣串上升了______cm(g取10N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)。
???????
5.???如图甲、乙所示的滑轮应用情景中,不计摩擦,滑轮重均为1N.分别用力F1、F2匀速提起重为10牛的物体,图______中的滑轮可以看作等臂杠杆;图乙中力F2的大小为______牛。
四、实验探究题
1.???在探究“两类滑轮的作用”时,小明用同一个滑轮做了四次实验,前两次按图甲进行,后两次按图乙进行,并将测得的数据记录在表格中(忽略绳重及摩擦)。
实验序号
钩码重G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
1
1.0
20.0
1.0
20.0
2
2.0
20.0
2.0
20.0
3
1.0
20.0
0.7
40.0
4
2.0
20.0
1.2
40.0
(1)分析第1、2次的数据,得出的结论是:使用定滑轮不能______;若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)用图乙进行实验时,一定要沿着竖直方向______拉动绳子自由端;分析数据时发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这说明滑轮的重力为______N;若要拉动3N的钩码,拉力的大小应为______N。
2.???某小组同学探究“使用动滑轮匀速提起物体时,所用竖直向上拉力F的大小与哪些因素有关”。他按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验,并将相应的滑轮重力G滑、物体重力G物和拉力F的大小记录在表一、表二中。(不计绳重和摩擦)
表一:G滑=1N
表二:G滑=2N
实验序号
G物/N
F/N
实验序号
G物/N
F/N
1
4
2.5
6
4
3
2
5
3
7
5
3.5
3
6
3.5
8
6
4
4
7
4
9
7
4.5
5
8
4.5
10
8
5
(1)分析比较表一(或表二)中F与G物的数据及相关条件,可得出的初步结论是怎样的?
(2)分析比较实验序号1、6(或2、7或3、8或4、9或5、10)的数据及相关条件,可得出的初步结论是怎样的?
(3)该同学分析F和G物的关系时发现F始终小于G物,所以得出使用动滑轮匀速提起物体能省力,但她发现并没有省一半力,这其中的原因是什么?若要得出的结论尽可能接近使用动滑轮能省一半力,可以从哪些方面进行调整(答出一方面即可)?
(4)若G滑=3N,G物=9N,请计算出拉力F的大小。
3.???小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,装置图如图所示。
实验
次数
物重
G/N
测力计的
示数F/N
1
1.00
0.65
2
1.50
0.90
3
2.00
1.15
(1)在探究定滑轮时,照图乙操作,觉得读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会______(选填“变大”、“变小”或“不变”),其理由是______。
(2)在探究动滑轮时,照图丙操作,记录数据如上表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是______。
第二节 滑轮及其应用
【单选题答案】
1.??D???????2.??A???????3.??B???????4.??C???????5.??A???????
6.??B???????7.??C???????
【解析】
1.??
解:
A、物体M做匀速直线运动,动滑轮也进行匀速直线运动,受到平衡力作用,动滑轮受到水平向左的拉力40N,受到弹簧测力计的拉力和物体M对动滑轮的拉力,这三个力是平衡力,并且弹簧测力计的拉力和物体M对动滑轮的拉力是同一根绳子上的拉力,两个力大小相等,所以弹簧测力计的示数、物体M对动滑轮的拉力都等于20N,故A错误。
BC、物体M对动滑轮的拉力为20N,根据物体间力的作用是相互的,所以动滑轮对物体M的拉力也是20N,物体受到水平向左的拉力和水平向右的摩擦力,这两个力是平衡力,大小相等,所以物体M受到的摩擦力是20N,故BC错误。
D、拉力F端移动的速度是物体M移动速度的1/2,物体移动速度是0.2m/s,所以拉力F端移动的速度是0.1m/s,拉力做功功率:P==Fv=40N×0.1m/s=4W,故D正确。
故选:D。
(1)对动滑轮进行受力分析,根据力的平衡条件求出弹簧测力计示数和物体M对动滑轮的拉力。
(2)根据物体间力的作用是相互的,求出动滑轮对物体M的拉力,根据二力平衡条件求出物体M受到的摩擦力。
(3)拉力F端移动速度等于物体移动速度的1/2,再利用P=Fv求拉力的功率。
本题考查了平衡力、相互作用力的特点和功率公式的应用,一定要明确谁是被研究的物体、谁受力平衡,易错题!
2.??
解:设物体重力为G,不计机械自重和摩擦:
A、图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,此时费一倍的力,则F1=2G;
B、图中为斜面,设斜面长为L,由功的原理可得F2×L=G×Lsin30°,解得F2=1/2G;
C、图中为动滑轮,可以省一半力,因此F3=1/2G;
D、由图可知,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,
综上所述,最费力的是A。
故选:A。
(1)动滑轮逆用费一半力;
(2)根据功原理判断斜面的省力情况;
(3)动滑轮可省力;
(4)动力臂和阻力臂的大小,判断省力情况。
此题主要是考查各种简单机械省力情况及省力的原理,属于基础知识的考查。
3.??
解:由图知,G1由两根绳子承担,G2的力作用在绳子上,故G2=1/2G1,即mg1=2mg2。
所以m1=2m2 。
故选:B。
乙对绳子的拉力等于乙的重力,通过定滑轮后,作用在动滑轮上,拉着甲不动。动滑轮能省一半的力。由此入手解决问题。
本题考查了滑轮组的特点。在滑轮组中,拉物体的力由几根绳子承担,则绳子自己端的力为拉物体的力的几分之一。
4.??
解:
AB、若甲、乙斜面光滑,将木块从斜面底端匀速拉至斜面项端,拉力做的功等于克服重力做的功,即:Fs=Gh,
将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面项端,拉力做的功相等;
由于甲斜面的长度较大,s甲>s乙,由W=Fs可知甲的拉力较小,即F甲<F乙;
由于甲乙从两斜面底端到斜面项端的时间,不能判断拉力的功率大小关系,故AB错误;
CD、若斜面粗糙程度相同,斜面的高度相同,由W=Gh可知拉力所做的有用功相等,即W甲有=W乙有,
因为两斜面的粗糙程度相同,甲斜面的倾斜程度较小,木块对该斜面的压力较大,所以甲斜面对木块的摩擦力较大,同时甲斜面的长度较大,由公式W额=fs可知,拉力做的额外功W甲额>W乙额,故C正确、D错误.
故选:C。
(1)沿光滑斜面将物体由底端接到顶端,不做额外功,Fs=Gh,但不知道所用时间大小关系,据此判断拉力、拉力的功率的大小关系。
(2)沿粗糙的斜面将物体由底端拉到顶端的过程中,克服摩擦力做的功是额外功。利用W=Gh判断有用功的大小。已知斜面的粗糙程度相同,倾斜程度越小时物体对斜面的压力越大,据此可以确定摩擦力的大小关系,额外功的大小用公式W=fs比较。
本题通过使用斜面考查了拉力、有用功、额外功、功率的大小比较,要知道斜面的倾斜程度越小,物体对该斜面的压力越大。
5.??
解:
由轮和轴组成,能绕共同轴线旋转的机械,叫做轮轴,扳手、水龙头、方向盘都属于轮轴,盘山公路属于斜面模型,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选:A。
轮轴是由一个轴和一个大的轮组成,实质是一个能够连续转动的杠杆。
此题主要考查了对轮轴概念的理解,与生活中常见的机械联系在一起,很具有现实意义。
6.??
解:
使用动滑轮时,承担物重的绳子有2股,已知不计动滑轮重、绳重及摩擦,
所以提起物体的力,即弹簧测力计的示数为F=1/2G=1/2×1N=0.5N。
故选:B。
动滑轮相当于一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆,不计动滑轮重、绳重及摩擦,可以省一半力。
此题考查了动滑轮的特点和应用,计算过程简单,是一道基础题。
7.??
解:不计机械自重和摩擦说明不考虑机械效率的问题,即指的是理想状况下:
A、因为F1s=Gh,所以F1==1/2G
B、因为有三段绳子承担物重,所以F2=1/nG=1/3G
C、由杠杆得平衡条件F3×4m=G×1m,所以F3=G=1/4G
D、因为两段绳子拉力都为G,所以F4=2G
四个选项中,提起的是同一物体,故C最小。
故选:C。理想状况下:①斜面上的拉力F=;
②滑轮组绳子末端的拉力F=1/n×G
③根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知动力:F1=由图可知L1:L2=(1m+3m):1m=4:1,F1=1/4G
④动滑轮的特殊使用方法(物体挂在动滑轮一侧绳子上,拉动滑轮的轮轴)时的拉力:F=2G。
此题主要是考查各种简单机械省力情况及省力的原理。
【多选题答案】
1.??BC???????2.??BD???????3.??BCD???????4.??BD???????5.??AD???????
【解析】
1.??
解:由图甲可知,动滑轮上承担物重的绳子股数n=3;
A、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,由图乙可知,此时拉力F2=40N,不计绳重和绳与轮之间的摩擦,则绳端拉力F=1/3(G+G动),
所以,G动=3F2-G=3×40N-80N=40N,故A错误;
B、由图乙可知,0s~1s内,拉力F3=30N,由图丙可知,此时重物处于静止状态,则物体和动滑轮受到向上的总拉力F总=3F3=3×30N=90N,
所以,0s~1s内,物体对地面的压力:F压=G+G动-F总=80N+40N-90N=30N,物体对地面的压强是为:p=1.0×104Pa,故B正确;
C、由图乙可知,在1~2s内,拉力F1=50N,由图丁可知重物上升高度h1=0.1m,则拉力端移动的距离:s1=3h1=3×0.1m=0.3m,拉力做的功:W=F1s1=50N×0.3m=15J,故C正确;
D、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v物=0.2m/s,由图乙可知此时拉力F2=40N,绳子自由端移动速度:v绳=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s,
所以拉力做功功率(总功率):P总=F2v绳=40N×0.6m/s=24W,故D错误。
故选:BC。
由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h。
(1)由F-t图象得出在2~3s内的拉力F,根据F=1/3(G+G动)计算动滑轮重力;
(2)由F-t图象得出在0s~1s时的拉力F,然后根据利用力的合成计算物体对地面的压力,再根据压强公式求出压强的大小;
(3)由图乙可知,在1~2s内的拉力F,由图丁得出重物上升高度,利用s=nh求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;
(4)由F-t图象得出在2~3s内的拉力F,由v-t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P=Fv求拉力做功的功率。
本题是一道力学综合题,涉及到功、功率、机械效率的计算,能从题目提供的图中得出每段时间内的相关信息是本题的关键。
2.??
解:
A、筷子是杠杆,使用筷子时动力臂小于阻力臂,省距离、但费力,是费力杠杆,故A错误;
B、旗杆顶的滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,故B正确;
C、门把手由一个大轮和轴组成是轮轴,将力作用在轮上,省力费距离,故C错误;
D、盘山公路属于斜面,省力费距离,故D正确。
故选:BD。
(1)使用筷子时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,它的好处是省距离;
(2)定滑轮的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力的方向;
(3)由一个大轮和一个轴组成,轮和轴固定在一起,在轮上用力,带动轴转动,这种简单机械叫做轮轴;
(4)盘山公路,这是一种变形的斜面,通过把路弯来弯去,将上山的路拉得更长,斜面更平缓,从而使汽车上山时更省力。
此题考查了几种常见的简单机械,掌握其使用特点,才能正确进行区分,是基础性题目。
3.??
解:
A、由图可知,该装置为滑轮组,一个定滑轮和一个动滑轮,故A错误;
B、定滑轮的实质是一个等臂杠杆,不省力不费力,不省距离也不费距离,故B正确;
C、动滑轮为省力杠杆,其实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆,故C正确;
D、该装置中既有动滑轮,又有定滑轮,既能省力,又能改变力的方向,故D正确。
故选:BCD。
定滑轮是等臂杠杆,动力臂等于阻力臂,也就是说动力等于阻力。
动滑轮是动力臂是阻力臂2倍的杠杆,省力但费距离。
本题考查动滑轮和定滑轮的工作特点;关键是明白动滑轮和定滑轮的工作特点,属于基础知识。
4.??
解:此图是滑轮组,甲图绕在动滑轮上的绳子有2股,则F=1/2G,
乙图绕在动滑轮上的绳子由3股,则F=1/3G;
故用装置乙吊起重物比用装置甲省力,则动力移动的距离甲图为2h,乙图为3h,
故AC错误,BD正确。
故选:BD。
根据滑轮组绳子拉力的计算,甲图绕在动滑轮上的绳子由2股,乙图绕在动滑轮上的绳子由3股,由此确定用装置甲或装置乙吊起重物所用拉力情况和动力移动的距离关系。
此题主要考查滑轮组绳子拉力的计算,难度不大,属于基础知识。
5.??
解:A、由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组能省力,当用向下的拉力提升重物时,又能改变动力的方向,故A正确;
B、使用只有两股绳子的滑轮组时,其省力情况与使用动滑轮相同,故B错误;
C、组成滑轮组时,动滑轮和定滑轮的数目不一定要相等。故C错误;
D、滑轮实质上是一个变形的杠杆,根据轴的位置是否固定,滑轮分为定滑轮和动滑轮。故D正确。
故选:AD。
滑轮组结合了定滑轮和动滑轮,这样既可以改变力的方向,又能省力地拉动物体。滑轮组中动滑轮用的越多越省力。滑轮组是由一定数量的定滑轮和动滑轮以及绕过它们的绳索组成,滑轮组中定滑轮和动滑轮的个数不一定相等,根据需要安排滑轮的个数。
本题考查滑轮组的工作特点,要结合现实生活去分析问题,不要总是停留在理想情况下。
第二节 滑轮及其应用
【答案】
1.??20N? 10? 4???????
2.??600? 300???????
3.??定? 改变施力的方向???????
4.??5000;1×104N;20。???????
5.??甲? 5.5???????
【解析】
1.??
解:(1)OB是杠杆,O是支点,OB是动力臂,OC是阻力臂,阻力是30N,根据杠杆平衡条件得,
F1×OB=F2×OC,
因为OC=2/3OB,
所以,F1×OB=30N×2/3OB,
所以弹簧测力计示数为:F1=20N。
(2)物体有两段绳子承担,n=2,
F=1/nG=1/2×20N=10N。
(3)摩擦力有3段绳子来承担,n=3,
F=1/nf=1/3×12N=4N。
故答案为:(1)20;(2)10;(3)4。
(1)知道动力臂、阻力臂和阻力,根据杠杆平衡条件求出动力。
(2)知道物体有几段绳子承担,根据F=1/nG求出拉力大小。
(3)知道摩擦力有几段绳子来承担,根据F=1/nf求出拉力大小。
本题考查了两个知识点,一是杠杆平衡条件,二是F=1/nG问题,是比较简单的习题。
2.??
解:
已知物体重600N,如果用一个定滑轮匀速提起它,不计摩擦及绳重,需要的拉力F=G=600N;
如果用一个动滑轮竖直提起它,不计摩擦及滑轮和绳重,需要用的拉力F′=1/nG=1/2*600N=300N。
故答案为:600;300。
不计摩擦及滑轮和绳重,根据使用定滑轮不省力但能改变力的方向求出需要的拉力;动滑轮绳子的有效股数为2,根据F=1/nG求出拉力的大小。
解决此类题目要结合定滑轮和动滑轮的工作特点进行分析。
3.??
解:旗杆顶部有一个滑轮,它的轴固定不动,是定滑轮,利用它来升国旗,不能省力,但可以改变力的方向。
故答案为:定;改变施力的方向。
定滑轮使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向
本题考查了定滑轮及其工作特点;知道使用定滑轮不省力,定滑轮实际上是一个等臂杠杆。
4.??
【分析】
(1)不计滑轮和钢绳自重及摩擦,每根钢绳受到的拉力等于坠砣的总重力;
(2)由图知滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,由此根据滑轮组的特点求输电线A端受到的拉力大小;
(3)坠砣串上升高度h=2sA,据此可求坠砣串上升高度。
本题考查了水平使用滑轮组时拉力与提升物重的关系以及拉力端移动距离与物体升高高度的关系,注意与竖直使用滑轮组的区别。
【解答】
(1)不计滑轮和钢绳自重及摩擦,则每根钢绳受到拉力等于坠砣的总重力,为5000N;
(2)由图知滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,则G=2FA,
所以输电线A端受到的拉力大小:FA=2G=2×5000N=1×104N;
(3)图中坠砣挂在钢绳的自由端,且n=2,输电线A端向右移动,坠砣上升,
则坠砣串上升高度h=2sA=2×10cm=20cm。
故答案为:5000;1×104N;20。
5.??
解:
由图知,甲滑轮不随货物一起升降是定滑轮,本质是等臂杠杆;
乙是动滑轮,本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆;
不计滑轮重和摩擦,能省一半力,拉力F2=1/n(G+G动)=1/2×(10N+1N)=5.5N。
故答案为:甲;5.5。
定滑轮的本质是等臂杠杆,不省力,也不省距离;动滑轮的本质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,可以省一半的力,但是费距离。
本题考查了定滑轮和动滑轮的实质,属于基础内容的考查。
【探究题答案】
1.??省力? 不变? 匀速? 0.4? 1.7???????
2.??解:(1)由表一和表二数据知,F=1/2(G物+G滑)。
(2)由F=1/2(G物+G滑)知,比较1、6(或2、7或3、8或4、9或5、10)的数据得到:在物体重力一定时,动滑轮重力越大,拉力越大。
(3)因为F=1/2(G物+G滑),使用动滑轮匀速提起物体能省力,但是动滑轮有重力,所以并没有省一半力。
要得出的结论尽可能接近使用动滑轮能省一半力,使动滑轮重力在公式中所占的比例更小,所以使用轻质动滑轮或增大提起物体的重力。
(4)F=1/2(G物+G滑)=1/2(9N+3N)=6N。
故答案为:(1)F=1/2(G物+G滑);(2)物体重力一定时,动滑轮重力越大,拉力越大;(3)动滑轮有重力;使用轻质动滑轮或提起更重的物体;(4)6N。???????
3.??变小? 测力计的重力? 动滑轮本身有重力???????
【解析】
1.??
解:(1)第1、2次的数据中拉力不变,则说明使用定滑轮不能省力;但能改变力的方向,所以若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将不变。
(2)用图乙进行实验时,一定要沿着竖直方向匀速拉动绳子自由端;分析数据时发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,根据F=1/2(G物+G轮)可得:
滑轮的重力G动=2F-G物=2×0.7N-1N=0.4N;
若要拉动3N的钩码,拉力的大小应为F=1/2(G+G轮)=1/2(3N+0.4N)=1.7N。
故答案为:(1)省力;不变;(2)匀速;0.4;1.7。
(1)定滑轮的使用特点是:不省力但能改变力的方向。
(2)知道弹簧测力计做匀速运动,物体受力才平衡。在理想状态下使用动滑轮能省一半力,但费距离。实际上使用动滑轮时,由于动滑轮重力不能忽略,则绳子自由端拉力的大小等于物重与动滑轮重力的一半。
本题考查定滑轮、动滑轮的工作特点,关键是知道不计绳重和摩擦,使用动滑轮时绳子的拉力F=1/2(G+G动),属于基础题目。
2.??
(1)根据物体重力、动滑轮重力和拉力总结三者之间的关系。
(2)根据F=1/2(G物+G滑)进行分析,物体重力一定时,动滑轮重力越大,拉力越大。
(3)根据F=1/2(G物+G滑)进行分析,是因为动滑轮重力不为零,要得出的结论尽可能接近使用动滑轮能省一半力,使动滑轮重力在公式中所占的比例更小。
(4)根据F=1/2(G物+G滑)进行计算。
本题的关键在于总结出F=1/2(G物+G滑),对于根据实验数据总结结论时,能总结出定量关系,一定要总结出定量关系,不能只总结出定性关系。
3.??
解:(1)测力计倒过来使用时,弹簧测力计受力情况是:受到向上绳子的拉力,受到向下的重力和手的向下拉力。这时测力计测量的是手向下的拉力,大小等于绳子自由端的拉力与测力计的重力之差。所以在匀速拉动时,根据二力平衡条件可知实验会造成测量值会小于钩码的重力。
(2)人在提升重物时把动滑轮也提起了,所以动滑轮本身的重力是存在差异的最主要原因;由于转轴之间有摩擦,绳也有一定重量,导致拉力增大。
故答案为:(1)变小;测力计的重力;
(2)动滑轮本身有重力。
(1)把测力计倒过来使用时,根据对弹簧测力计进行受力分析可以找到问题所在。
(2)使用动滑轮提升重物省一半力,但本题的实验数据与这一结论有偏差,考查同学对数据产生的误差进行合理分析的能力。
本题考查了学生对实验测量数据的分析能力,属实验评估类题目范畴。使用动滑轮提重物,人对绳自由端施加的动力受多方面因素的影响,忽略绳重、摩擦、动滑轮重时,动力是物重的一半。