九年级物理 简单机械滑轮 练习题 人教新课标版.docx
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九年级物理简单机械滑轮练习题人教新课标版
力和机械-简单机械-滑轮
教学目标:
⒈知道什么是定滑轮、动滑轮、滑轮组,并能识别;
⒉理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用,会根据滑轮组的挂线判断滑轮组的省力情况,会根据要求,正确组装滑轮组;
⒊认识滑轮的实质。
⒋了解其他一些简单机械的应用。
重点:
定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用,滑轮的实质。
难点:
正确判断滑轮组的省力情况
温习:
如下图,O是杠杆的中点,G=100N,在力F、F1的作用下,使杠杆水平静止,请画出各力的力臂,并计算求出F、F1的大小。
如下图所示利用滑轮匀速提升重物。
(一)定滑轮
⒈构造:
带有凹槽的轮、转轴、外框;
⒉定义:
工作时,滑轮的轴固定不动的滑轮。
⒊定滑轮的特点:
使用定滑轮不省力,但能改变动力的方向。
⒋定滑轮实质:
支点在转轴,力臂为轮子半径的等臂杠杆。
F3
L2
(二)、动滑轮
⒈定义:
动滑轮工作时,轴和重物一起移动。
⒉动滑轮的特点:
使用动滑轮可以省一半力,此时钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。
但是动滑轮不能改变动力的方向,且要多费距离。
⒊动滑轮实质:
支点在轮边缘,动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。
L2
(三)、滑轮组
⒈提问:
如果在实际生活中既想改变力的方向,又要省力,该怎么办?
⒉定义:
由定滑轮和动滑轮组合成滑轮组
⒊滑轮组的特点:
①优点:
既节省了力,又能改变动力的方向,要多费距离。
②缺点:
结构复杂,需要较多的滑轮
⒋滑轮组中F与G的关系
看有n段绳子支持物重(最后一段向下的不能算),那么F=G/n
⒌按照要求组成滑轮组
F=G/5
滑轮组虽然既节省了力,又能改变动力的方向,但是要多费距离。
如果F=G/n,那么S=nh
其他简单机械练习
1.定滑轮实质是________杠杆,不省力也不费力,但是可以改变________的作用方向;动滑轮实质是________________的杠杆,省力________,多费________的距离,不能改变________的作用方向。
思路解析:
定滑轮的动力臂与阻力臂都为滑轮的半径,所以为等臂杠杆,既不省力也不费力。
但可以改变力的作用方向。
动滑轮的动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径,所以是省一半力的杠杆,多费一倍的距离,且不能改变力的方向。
答案:
等臂 力 动力臂为阻力臂的二倍
一倍 力
2.滑轮组是由________和________组成的,________省力,________改变力的作用方向(选填“能”或“不能”);若滑轮组由n段绳子吊着物体,则提起物体所用的力是物重的________。
思路解析:
使用定滑轮可以改变力的方向,但不能省力;使用动滑轮能省力但不能改变力的方向,很多情况下单独使用很不方便,因此动滑轮与定滑轮组合起来使用。
滑轮组由几段绳子吊着物体时,提起物体所用的力是物重的几分之一。
答案:
定滑轮 动滑轮 能 能
3.如图13-5-1所示,标出了轮半径和轴半径,物体的质量都相同,则最大拉力是________。
图13-5-1
思路解析:
根据F1=G/4,F2=3G,F3=G/3,则最大的拉力是F2。
答案:
F2
强化训练
1.希望中学要安装升旗杆,下列简单机械中,适合安装在旗杆顶端的是( )
A.杠杆 B.动滑轮 C.定滑轮 D.斜面
思路解析:
旗杆顶端的滑轮应该是固定不动的,所以应使用定滑轮。
答案:
C
2.如图13-5-2所示,通过定滑轮匀速提起重物G时,向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3,则三个力大小关系是( )
图13-5-2
A.F1最大 B.F2最大 C.F3最大 D.一样大
思路解析:
由于定滑轮支点在轮中心,而轮中心到轮边的各点距离相等(半径),即三个力的力臂都相等且都等于物体重力的力臂。
答案:
D
3.要用30N的力刚好提起重40N的物体,下列简单机械中可以采用的是(不计机械本身重和摩擦)( )
A.一个定滑轮B.一个动滑轮
C.杠杆D.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
思路解析:
定滑轮不省力;一个动滑轮省力一半,不必用30N的力;一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,提起重40N的物体时只需用力20N或
N。
答案:
C
4.如图13-5-3所示,G=200N,滑轮重G′=40N,要使物体能匀速上升2m,则下列说法正确的是(不计滑轮的摩擦)( )
图13-5-3
A.F=440N,并向上移动4mB.F=140N,并向上移动4m
C.F=440N,并向上移动1mD.F=480N,并向上移动1m
思路解析:
动滑轮两侧绳中拉力均为T=G=200N,所以向上的拉力为F=G′+2T=G′+2G=40N+2×200N=440N。
物体上升2m,动滑轮每侧绳子只需缩短1m,所以施力端向上移动1m。
答案:
C
5.如图13-5-4,滑轮A上挂一重10N的物体B,C为固定点(地面),当滑轮A在力F的作用下向上匀速上升时,滑轮A的速度为重物B上升时速度的________,力F应为_______N(滑轮A和绳重及摩擦均不计)。
图13-5-4
思路解析:
在相等的时间t内,B上升的速度vB=
,A上升的速度vA=
,显然vA=
vB。
又因为滑轮A和绳重及摩擦均不计,故F=2GB=20N。
答案:
20
6.如图13-5-5所示,若拉力F=900N,物体A重1500N,不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。
当绳子自由端移动3m,则沿水平方向匀速拉动物体A前进时,物体A与地面间摩擦力是_________N,物体A移动_________m。
图13-5-5
思路解析:
这是一类滑轮组常见的问题。
不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦,但是物体A与地面间是有摩擦力的。
分析可知:
有3段绳子分担了对A向左的拉力,即F=
F拉,因为物体A沿水平方向匀速前进,根据二力的平衡条件可知:
水平方向上物体A受的拉力与摩擦力大小相等,题中物体A的重力是干扰条件,所以f=F拉。
由此可知:
f=3F=3×900N=2700N,绳子自由端移动距离s与物体A移动距离s′间有如下关系:
s=3s′,所以
s′=
=
=1m。
答案:
2700 1
课后作业
30分钟训练(巩固类训练,可用于课后)
1.如图13-5-6所示,简单机械均不计摩擦,图B中R=2r,其中最省力的是( )
图13-5-6
思路解析:
图A中动力F=
G;图B中,由F·R=G·r,得动力F=
;图C中F=
;图D中F=
。
答案:
D
2.如图13-5-7所示,人对绳的拉力都是F,将各重物匀速提起。
不计动滑轮重,物重最大的是( )
图13-5-7
A.G1B.G2C.G3D.G4
思路解析:
图
(1)是定滑轮:
其作用是不省力。
拉力大小与物重相同,即G1=F。
图
(2)是动滑轮:
其作用是省一半力,拉力F是物重的1/2,即G2=2F。
图(3)是滑轮组:
承担重物和动滑轮的绳子有三段拉力F是物重的1/3,即G3=3F。
图(4)的滑轮组:
承担重物和动滑轮的绳子有两段,拉力F是物重的1/2,即G4=2F。
物重最大的是G3,正确的选项是C。
答案:
C
3.如图13-5-8所示,用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,所用的拉力分别是F1、F2、F3。
则( )
图13-5-8
A.F1>F2>F3B.F1<F2<F3
C.F2>F1>F3D.F2<F1<F3
思路解析:
图
(1)是定滑轮,其作用是不省力,但能改变力的方向,即物体前进过程中所受的地面摩擦力f=F1。
图
(2)是动滑轮,其作用是省一半力,拉力F2是摩擦力f的1/2,即f=2F2或F2=f/2。
图(3)是动滑轮,拉力F3是摩擦力f的2倍,即f=F3/2或F3=2f。
比较F1、F2、F3可知,F3>F1>F2
答案:
D
4.如图13-5-9所示,若每个滑轮重均为1N,在绳的自由端用力将重25N的物体匀速提起,不计摩擦,则拉力F=________N。
图13-5-9
思路解析:
滑轮A是定滑轮,滑轮B是动滑轮,承担重物和动滑轮的绳子有两段,拉力F是总重的1/2。
即F=
=
=13N。
答案:
13N
5.使用图13-5-10所示的滑轮,将重200N的物体M沿水平地面匀速拉动时,物体受到的摩擦力是120N,则拉力F=________N。
(绳子、滑轮重及摩擦不计)
图13-5-10
思路解析:
题图中所示的滑轮是动滑轮,其作用是省一半力,即拉力F是摩擦力f的1/2。
F=
f=
×120N=60N。
答案:
60
6.如果物体和动滑轮的总重是90N,用一定滑轮和一个动滑轮组合起来提升这个物体,所用的力可以是_________N和_________N。
(不计摩擦)
思路解析:
用一个定滑轮和一个动滑轮组合起来提升这个物体,绳子的绕法有两种。
一种是由2段绳子承担重物和动滑轮,所用的拉力是总重的
,即F=G总/2=
=45N。
另一种绕法是由3段绳子承担重物和动滑轮,所用的拉力就是总重的
,
即F=G总/3=
=30N。
答案:
45N 30N
7.如图13-5-11所示四个滑轮组,如果滑轮的重力和一切摩擦及丙组的板重不计,重物G的重力为600N。
要将重物匀速提起,四种情况下拉力F分别为F甲=_________,F乙=_________,F丙=_________,F丁=_________。
图13-5-11
思路解析:
根据同一根绳子中拉力处处相等和每个滑轮的受力平衡可知:
图甲,3F=G,F=
G=
×600N=200N
图乙,8F=G,F=
G=
×600N=75N
图丙,7F=G,F=
G=
×600N=85.7N
图丁,2F=G,F=
G=×
600N=300N。
答案:
200N 75N 85.7N 300N
8.如图13-5-12所示,利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。
已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=50N。
则:
图13-5-12
(1)不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时,提升的物重分别是G甲=________N,G乙=________N,G丙=________N。
(2)动滑轮重3N,不计绳与滑轮之间摩擦,提升的物重分别是G甲=________N,G乙=________N,G丙=________N。
(3)当物体被提升2m时,绳子自由端移动的距离分别是s甲=_______m,s乙=_______m,s丙=________m。
(4)如果物体被提升的速度都是0.2m/s时,绳子自由端移动的速度分别是:
v甲=________m/s,v乙=________m/s,v丙=________m/s。
思路解析:
定滑轮的实质是等臂杠杆,它的作用:
不省力,但是可以改变用力方向。
动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆,它的作用是:
省力,但不能改变用力方向。
首先分清滑轮是定滑轮还是动滑轮,然后找F与G的关系。
答案:
(1)50 100 150
(2)47 97 147 (3)2 4 6 (4)0.2 0.4 0.6
9.如图13-5-13所示,若加在绳的自由端的拉力F=G/3,试画出绳子的绕法。
图13-5-13
思路解析:
若使拉力F=G/3,则承担重物和动滑轮的绳子段数应是三段。
绳子的起始端应先勾在动滑轮上,然后,再依次通过定滑轮和动滑轮,如下图。
答案:
如下图所示。
10.如图13-5-14所示,当水平拉力F为20N时,刚好使放在水平地面上的200N的物体匀速直线运动,求物体与地面的摩擦力。
图13-5-14
思路解析:
本题考查学生能否根据物体的运动状态对物体进行受力分析,及对滑轮组的知识能否灵活运用。
因为物体在水平方向上受到滑轮组拉力F′和地面的摩擦力f作用,做匀速直线运动。
拉力等于摩擦力,即F′=f。
又因为动滑轮由两段绳子承担阻力F′,那么F′=2F,所以f=2F。
答案:
摩擦力f=2F=2×20N=40N
11.一根绳子只能承担5000N的力,用它提起1.8×104N的重物,应选什么样的滑轮组?
怎样绕线?
画出绕线图。
思路解析:
先利用滑轮组计算拉力的公式F=G总/n算出绳子的段数n。
n=G总/F=1.8×104N/5×103N=3.6,
应取4段绳子。
由此可以断定应把绳子固定在定滑轮上。
再确定滑轮组。
要使用2个动滑轮,才能有4段绳子承担重物。
如不改变力的方向,则只要1个定滑轮,如题图(甲)所示。
如果改变用力的方向,则要2个定滑轮,如题图(乙)所示。