第6讲《简单机械滑轮和滑轮组》教师版.docx
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第6讲《简单机械滑轮和滑轮组》教师版
第6讲简单机械——滑轮及滑轮组
一、滑轮
1.滑轮：
周边有凹槽，可以绕着中心轴转动的轮子。
（1）定滑轮：
中心轴（整个轮）不随物体移动而移动的滑轮；如图①
（2）动滑轮：
中心轴随物体移动而移动的滑轮。
如图②
①②
2.
动滑轮和定滑轮的性质
（1）探究定滑轮的工作特点
①实质：
定滑轮的支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，是一个等臂杠杆。
②特点：
使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。
③定滑轮中的力的关系：
（不计轮轴间摩擦）F=G
④定滑轮中的路程关系：
绳子自由端移动距离（速度）=重物移动的距离（速度）
（2）探究动滑轮的工作特点
①实质：
动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，因此动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂一半的杠杆。
②特点：
使用动滑轮能省一半的力，但不能改变力的方向，且多费一倍距离。
③动滑轮中力的关系：
（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：
F=1/2G
（只忽略轮轴间的摩擦则拉力）F=1/2（G物+G动）
④动滑轮中的路程关系：
绳子自由端移动距离（速度）=2倍的重物移动的距离（速度）二、滑轮组
1.滑轮组：
将定滑轮和动滑轮组合的一种装置，成为滑轮组。
2.滑轮组的作用：
既可以省力又能改变的力的方向。
3.自由端：
针对绕在滑轮上的绳子而言，未以任何方式与滑轮连接并且可以移动的一端。
4.滑轮组中的路程关系：
自由端移动距离（速度）是动滑轮移动距离（速度）的N倍。
（N为与动滑轮连接的绳子段数）
5.滑轮组中力的关系：
物体与动滑轮的重力共有n股绳子承担，则
1
（物
n
+G动）
（不计摩擦）
F=1G
2
（不计轮重及摩擦）
F=1G（不计轮重及摩擦）
3
题型一：
定滑轮和动滑轮
【例1】小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量为70千克，可以举起60千克的杠铃他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。
比赛结果应是（）
A．小李把小胖拉起B．小胖把小李拉起C．两个都拉不起D．两个都拉起
【答案】B。
【变式训练】
1.
如图所示，两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，已知M＞m，A静止在水平地面上。
不计滑轮质量，则（）
A.转轴O对滑轮的作用力大小为（M+m）g
B.转轴O对滑轮的作用力大小为2mg
C.水平地面对物体A的作用力大小为Mg
D.物体A对水平地面的作用力大小为（M+m）g
【答案】B。
2.如图，一体重为G的工人通过定滑轮拉着放在水平地面上的重物A，所用的力为F．若重物A所受重力为GA，重物A对地面的压力为FA，且F＜G＜GA，定滑轮所受总重力为G定，不计绳重及滑轮摩擦。
当整个装置处于静止平衡状态时，下列说法正确的是（）
A．FA与GA大小相等，方向相同
B．F与FA大小相等，方向相反
C．F和G是一对平衡力
D．天花板上的O点受到的向下拉力大小等于2F+G定
【答案】D。
3.
如图所示，在定滑轮两边分别挂上实心的铁球A、B，并使A球浸没在左杯的水中，B球浸没在右杯的酒精中（已知水的密度比酒精大），此时定滑轮恰好保持静止平衡状态，定滑轮体系内的摩擦忽略不计。
若将水杯、酒精杯同时撤掉，则定滑轮将（）
A．向逆时针转动B．仍保持静止平衡状态C．向顺时针转动D．无法判断
【答案】C。
4.
弹簧秤下挂有一个定滑轮，定滑轮重力为1牛，A、B处于静止状态，GA＝4牛，GB＝6牛，如图。
忽略绳重和摩擦，则弹簧秤的示数为（）
A．8牛B．9牛C．11牛D．12牛
【答案】B。
5.
某种活动黑板的示意图如下，两块形状相同的黑板的质量相同，其上端分别用两根绕过两只定滑轮的细绳相连。
当其中一块黑板沿竖直方向匀速运动时，另一块黑板同时做等速反向运动，不计一切摩擦力，每根绳所能承受的最大拉力为750N，则每块黑板的最大质量为（）
A．150kgB．3000kgC．75kgD．37.5kg
【答案】A。
6.如图所示的实验装置，甲重40N，乙重10N，装置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；40NB．30N；10NC．40N；10ND．30N；50N
【答案】B。
7.
如图所示装置，滑轮下端挂重40N的物体，杠杆可绕水平轴无摩擦地转动，绳、杠杆和滑轮都不计重力，杠杆上标度的间距相等。
要在图示水平位置平衡，在杠杆A点所加的数值向下的力F应是（）
A．200NB．100NC．50ND．25N
【答案】C。
8.
如图，质量分别为m1、m2、m3（m1＞m2）的物体通过轻绳和弹簧连接起来，三个物体均处于静止状态。
不计弹簧自重、绳重和摩擦，关于此装置的说法错误的是（）
A.绳子对m2的拉力大小为m2g
B.绳子对m1的拉力大小为m1gC．弹簧中拉力大小为（m1﹣m2）g
D．地面对m3的支持力大小为（m2+m3﹣m1）g
【答案】A。
9.
如图所示，A重为100N，B重为40N，当B匀速下降时，弹簧测力计的示数为N，若在A端施加一个水平向左的拉力使B匀速上升，则该拉力应为N。
【答案】40；80。
【例2】如图所示，在竖直向上大小为10N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升，已知重物A上升速度为0.2m/s，滑轮重2N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（）
A．22N0.4m/sB．22N0.1m/sC．4N0.4m/sD．4N0.1m/s
【答案】D。
【变式训练】
1.如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子，则（）
A．F1最大B．F2C．F3最大D．一样大
【答案】C。
2.如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（）
A．20NB．25NC．30ND．35N
【答案】D。
3.
如图所示装置，绳子的一端拴着弹簧秤接地，绳子的另一端挂着物体G。
当用力F匀速提起滑轮（滑轮和绳子的重力及摩擦不计），弹簧秤示数为10牛，则物体重力G与力F的大小应为（）
A．G=10牛，F=10牛B．G=10牛，F=20牛
C．G=5牛，F=5牛D．G=20牛，F=10牛
【答案】B。
4.如图所示，重为100N的物体A，在大小为20N方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动，经过3秒，物体A在水平面上向左移动了30cm的距离，滑轮与绳子质量不计，滑轮与绳子之间摩擦不计．则下列结论正确的是（）
A.
物体运动的速度为10m/s
B.物体与地面之间的摩擦力为20NC．拉力F的功率为2W
D．拉力F做的功是12J
【答案】D。
5.
如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向右滑动时，弹簧测力计示数为10 N，不计滑轮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（）
A．F=20 N，f=20 NB．F=10 N，f=20 N
C．F=20 N，f=10 ND．F=10 N，f=10 N
【答案】C。
6.
如图所示，光滑的水平面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。
当拉力F为4牛时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到6牛时，下列分析正确的是（）
A．弹簧测力计的示数为12牛B．弹簧测力计的示数为6牛
C．木板仍向右做匀速直线运动D．小木块将继续保持静止
【答案】D。
7.
如图（甲）所示，重为80N的物体在大小为10N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。
如图（乙）所示，保持拉力F1不变，用水平向右的拉力F2，拉物体匀速向右运动1m。
若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）
A.物体向左运动时，拉力F1的功率P1=30W
B.物体向右运动时，物体与地面之间的摩擦力f=10NC．物体向右运动时，拉力F2=10N
D．物体向右运动时，拉力F2所做的功W2=40J
【答案】D。
8.
如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9×103kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。
若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：
（1）作用于绳端的拉力F是多少？
（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？
（g＝10N/kg）
【答案】
（1）作用于绳端的拉力F是345N；
（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是1380J。
题型二：
滑轮组
【例4】小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为5N的物体匀速提高了1m，每个滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，则有关绳端移动距离s、绳端拉力F、悬挂定滑轮处拉力F′的大小正确的是（）
A．s=3m，F=2N，F′=7NB．s=3m，F=1.7N，F′=5NC．s=2m，F=3N，F′=10ND．s=2m，F=2.5N．F′=7.5N
【答案】C。
【变式训练】
1.
用4只完全相同的滑轮和2根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳的自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将同一重物在相同的时间内，匀速提升相同的高度，两滑轮组绳子的自由端移动的速度分别为v1和v2。
若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）
A．甲乙滑轮组绳子自由端移动的距离相同B．F1大于F2
C．v1大于v2
D．F1和F2做的功不相等
【答案】B。
2.
如右图所示，绳及滑轮重不计，绳与滑轮的摩擦不计．若已知用F=30N的拉力可使物体沿水平地面匀速运动2米，那么，下列所述正确的（）
A．物体的重为60NB．拉力做的功为60JC．物体受的摩擦力为60ND．绳子自由端移动6m
【答案】C。
3.
如图所示，弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中，若拉绳的力为F，则两弹簧测力计的示数为（）
A．FA=FB=FB．FA=3FFB=2F
C．FA=2FFB=3FD．FA=FB=3F/2
【答案】C。
4.如图所示，一根细线绕过三个滑轮，两端固定在A、B两点，两动滑轮下所挂物体质量分别为m1、m2，两动滑轮上细线的夹角分别为α和β（α＞β），不计一切摩擦，则m1、m2的大小关系是（）
A．m1＞m2B．m1＜m2C．m1=m2D．无法确定
【答案】B。
5.如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）。
使用时：
（1）瘦子固定不动，胖子用力F1拉绳使货物G匀速上升。
（2）胖子固定不动，瘦子用力F2拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是（）
A．F1＜F2B．F1=G
C.滑轮A、B、C都是定滑轮D．滑轮A、C的作用相同
【答案】D。
6.体重是600N的人站在重为200N的木板上，小滑轮重力60N，如图所示。
则站在木板上的人要N
的拉力才能使木板水平静止，此人对木板的压力为N。
（不计滑轮重和绳与滑轮的摩擦）
【答案】185；415。
7.
如图所示，由于施工需要，某工人坐在筐子里用滑轮将自己吊起，他用100牛顿的力拉绳子，使自己匀速升高1米，他所做的功是焦耳，他和筐子的总重是牛顿。
【答案】500；500。
8.
如图所示，物体A重100N，物体B重20N．若不计滑轮和绳重及滑轮轴间的摩擦，当B以0.2m/s的速度匀速下降20cm时，A受到的摩擦力是N，A速度为m/s，A移动的距离为cm。
【答案】
（1）10；0.4；40。
9.
有一个矿井，深20m，有两个工人将一个重为400N的矿石从井底匀速拉向井面，如图所示，动滑轮重20N，不计其他摩擦。
如果两个工人始终保持相同的速度拉矿石，则两个工人用的拉力F＝N；当矿石拉出井面时，则其中一个工人将绳子移动了m。
【答案】
（1）210；20。
【例5】如图所示，有一根绳子从一黑箱的左侧穿进去，又有一根绳子从箱子右侧孔中穿出。
左侧的线上拴一个玩具卡车，右侧的线上拴一个玩具汽车，用手拉右侧的玩具，左侧的玩具也向前动了一动，当继续把汽车向前拉时，汽车才走出约10cm，卡车已前进了20cm。
黑箱里有什么神秘的东西使卡车走得比汽车快？
试画出该装置的示意图。
【答案】
【变式训练】
1.
在我校物理科技节上，玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”。
如图所示，当一学生握住中间细细的圆柱体并保持静止时，玲玲老师用两弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线，使“整根”细线向右做匀速运动，神奇的是：
左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N．“同一根”细线右端受拉力小，为何细线还能向右匀速运动呢？
原来中空的细圆柱体内部另有“机械”，你认为内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中（不计绳重及摩擦）（）
A．
B．
C．
D．
【答案】B。
2.
如图，一人站在地上利用滑轮向下用力拉绳子，把重物G吊起，请在图上画出绳子的绕线方法，并使拉力最小。
【答案】
3.
某工人体重600牛，站在地面上欲将1200牛的物体提升到楼上，每个滑轮重300牛，（不计绳重以及摩擦）请你在方框中帮他设计滑轮组。
【答案】
4.一条绳子最多能承受1000N的拉力，请设计一个滑轮组，用这条绳子吊起3300N的重物，画出滑轮组安装示意图。
（滑轮重及摩擦不计）
【答案】
；
5.
如图，用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法；物块移动的距离为cm；物体的重力为24N，物块运动时所受到的摩擦18N，则绳子自由端的最小拉力为N。
（不计绳子与滑轮间的摩擦）。
【答案】
；3.10；6。
【例6】重为400N的物体，用如图所示的滑轮组在F=25N作用下，物体以0.8m/s的速度匀速前进，不计滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦
求：
（l）物体受到的摩擦力。
（2）F的功率。
【答案】100N；80W。
【变式训练】
1.
如图所示，工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的木箱从地面匀速吊上4m高的阳台，所用的拉力为220N，不计绳重和摩擦，求：
（1）木箱匀速上升的速度；
（2）动滑轮的重。
【答案】0.1m/s；60N。
2.工人利用如图所示的滑轮在10s内将重450N的物体向上匀速提起2m，所用拉力为250N；求：
（1）
绳子自由端移动的速度为多少？
（2）若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升，不计绳重和摩擦力，拉力应为多大？
【答案】0.4m/s；475N。
3.用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进10厘米，已知小车的重力G＝10N，拉力大小F＝15N，求
（1）绳子自由端的距离为多少？
（2）小车与地面之间摩擦力？
（3）
拉力做的功多少？
（不计滑轮的重力及绳与滑轮之间的摩擦）
【答案】30cm；45N；4.5J。
4.
如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。
运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N。
动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。
）求：
（1）绳子自由端运动速度？
（2）绳子自由端受到的拉力大小？
（3）人对地面的压力？
【答案】0.4m/s；110N；400N。
1.
古代护城河上有座吊桥，它的结构原理如图所示。
用力拉动绳子就可以将桥从水平位置缓慢向上拉起。
利用滑轮A、B的目的是（）
A．A可以省力，B可以改变力的方向
B．A、B都可以省力
C．A、B都可以改变力的方向
D.可以省功
【答案】C。
2.
如图所示，水平桌面上有一铁块，由绕过定滑轮的细绳与重6N的沙桶相连且保持静止。
不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，以下分析正确的是（）
A.使用定滑轮是为了省力
B.若剪断绳子，铁块由于惯性将向左运动
C.铁块对桌面的压力和铁块的重力是一对平衡力D．铁块受到绳子的拉力为6N
【答案】D。
3.
如图所示为一种健身拉力器。
在拉杆处用力往下拉，能把配重提起从而起到锻炼身体的作用，配重由若干金属块（每块质量为10kg）组成。
小科同学体重为85kg，他用200N的拉力向下拉动拉杆，使20kg的配重块在2s内匀速升高40cm，一分钟内这样连续做了30次，不计摩擦、拉杆和绳的重力，则小科同学（）
A.认为此健身器上的滑轮A的作用是省力
B.一次最多能拉起9块金属块
C.锻炼时的功率为50W
D.锻炼1分钟对每块配重块做的功为1200J
【答案】D。
4.
如图，小明在研究定滑轮和动滑轮的特点时，发现使用定滑轮时稍费力，使用动滑轮时远远不能省一半力，下列原因分析中正确的是（）
A.小明做实验的误差太大了，他不会做实验
B.使用定滑轮应该不省力也不费力，小明实验结果错误，应该重做实验
C.因为动滑轮转动过程中没有摩擦，导致弹簧测力计示数远大于钩码重的一半D．小明研究动滑轮时，没有考虑到动滑轮的重是远不能省一半力的主要原因
【答案】D。
5.如图所示：
人用200牛的水平拉力拉绳，使人与木板一起向左做匀速直线运动，则木板底部受到地面对它的摩擦力（）
A．400NB．200NC．0ND．100N
【答案】A。
6.如图所示，a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于静止状态。
下列判断中，正确的是（）
A.有可能N处于压缩状态而M处于不伸不缩状态
B.有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态
C.有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态
D.有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态
【答案】D。
7.
重力均为1N的A、B滑轮如图所示组装，重物G重20N，绳端拉力为F。
若不计摩擦，在匀速提起重物时，下面结论中正确的是（）
A．B均为定滑轮，F=20N
B．B均为动滑轮，F=5.5N
C．A为定滑轮、B为动滑轮，F=10.5N
D．A为定滑轮、B为动滑轮，F=9.5N
【答案】D。
8.
如图所示的滑轮组上挂砝码A、B后恰好静止（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砝码，将出现的情况是（）
A．A下降B．A上升
C．保持静止D．砝码质量未知，无法确定
【答案】B。
9.
如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（）
A.物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B.物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C.物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D.物体B密度是3×103千克/米3
【答案】D。
10.
用图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=3N，物体A的速度v=0.2m/s，忽略滑轮重、绳重和轴摩擦。
下列说法中正确的是（）
A．物体A受到合力不为零B．物体A受到的拉力为1NC．物体A受到的摩擦力为9ND．竖直墙受到的拉力为9N
【答案】C。
11.如图所示，物体A重80N，物体B重72N，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动。
如果在物体A上加一个水平向左的力，拉动物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，则此时拉力F及3s内拉力F所做的功W分别是（已知动滑轮重18N，绳重以及绳与滑轮之间的摩擦不计）（）
A．F=90N；W=27JB．F=60N；W=54JC．F=30N；W=27JD．F=60N；W=18J
【答案】B。
12.
如图所示，放在桌面上的物体M1重100牛顿，通过滑轮挂有重为30牛顿的物体M2，刚好能使M1在桌面上做匀速运动，则物体M1和桌面间的摩擦力为（忽略滑轮重及滑轮摩擦）（）
A．30牛B．60牛顿C．100牛顿D．15牛顿
【答案】B。
13.
如图中的三种装置分别将重物G1G2G3匀速提起，不计摩擦和绳重及滑轮重。
若用拉力F1=F2=F3，则G1G2G3的关系是（）
A．G1=G2=G3B．G1＜G2＜G3C．G1＜G2=G3D．G1＞G2＞G3
【答案】B。
14.如图，若不计滑轮的重，且忽略绳子的重和摩擦，下列说法错误的是（）
A．使用该滑轮组能省一半的力，并且能改变动力的方向。
B．使用该滑轮组时，拉力F克服物体的重力做了功。
C．提升重物过程中，重物的重力势能增加。
D．如果将重物提升1米，要拉过3米的绳子。
【答案】D。
15.
如图甲所示，重为80N的物体在大小为30N、水平向左的拉力F1作用下，在水平面上以0.4m/s的速度做匀速运动，滑轮与绳子质量及滑轮轴处摩擦均不计。
改用如图乙所示滑轮组后，该物体在水平向右的拉力F2作用下，在相同的水平面上向右匀速运动0.5m，下列说法不正确的是（）
A．物体与地面之间的摩擦力为60NB．拉力F1的功率为24W
C.拉力F2的大小为90N
D.拉力F2做的功是45J
【答案】D。
16.小明利用滑轮组吊起1000N的物体，并要站在二楼向上用力，小明所用的绳子最大能承受的拉力
300N，如果你是小明，在下列滑轮组中，可以选择的有（）
【答案】CD。
17.如图是一个上肢力量健身器示意图。
配重A受到的重力为1200N，其底面积为5×10﹣2m2。
D是动滑轮；杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动，OE：
0H=2：
5
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