34简单机械滑轮浙教版九年级科学上册学案.docx
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34简单机械滑轮浙教版九年级科学上册学案
3.4简单机械-滑轮
起重机上安装着一种叫做滑轮的简单机械。
滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。
为了认识滑轮的作用,我们先来学习最简单的两种滑轮。
一、定滑轮和动滑轮
【活动一】
(1)如图3-46甲所示,用弹簧测力计测出钩码的重G1。
(2)如图3-46乙所示,通过定滑轮用弹簧测力计匀速向下拉动钩码,记录弹簧测力计的读数F1,并与钩码的重相比较。
改变拉力的方向,如图3-46丙所示,观察弹簧测力计的读数是否发生变化?
(3)先用弹簧测力计测出钩码和滑轮的总重G2。
如图3-46丁所示,通过动滑轮用弹簧测力计匀速向上拉动钩码,记录弹簧测力计的读数F2,并与钩码和滑轮的总重相比较。
1、定滑轮
(1)定义:
中间的轴固定不动的滑轮。
(2)实质:
等臂杠杆(如图3-47)
(3)特点:
定滑轮不省力(使用定滑轮提升重物G时,若不计绳重及摩擦,则绳子自由端所用的拉力F=G),不省距离(使用定滑轮提升重物时,若重物被提升h,则绳子自由端移动的距离s=h),能改变力的方向(不管沿哪个方向拉绳子,在不计绳重及摩擦时,拉力F=G)。
2、动滑轮
(1)定义:
和重物一起移动的滑轮(可上下移动,也可左右移动)。
(2)实质:
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆(如图3-47)。
(3)特点:
动滑轮省力(使用动滑轮提升重物G时,若不计绳重及摩擦,则绳子自由端所用的拉力F=1/2G),费距离(使用动滑轮提升重物时,若重物被提升的高度为h,则绳子自由端移动的距离s=2h),不能改变力的方向。
二、滑轮组
【活动二】
(1)用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重G。
(2)按如图3-48甲所示方式匀速拉动绳子,记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F1。
(3)按如图3-48乙所示方式匀速拉动绳子,记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F2。
分析实验数据可得:
使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几股绳子承担,提起重物所用的力就是总重的几分之一。
1、滑轮组
(1)构成:
实际应用时,常常将动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组。
(2)特点:
使用滑轮组,可以省力,有的可以改变力的方向,但费距离。
(3)使用时,动滑轮和物体的总重由几股绳子承担,那么拉起物体所用的力就是总重的几分之一。
2、轮组承重绳子的股数的确定方法及组装方法
(1)承重绳子的股数的确定方法:
①首先要分清哪些是定滑轮,哪些是动滑轮;
②在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线(如上右图),看跟动滑轮相连的绳子有几股,那么承重绳子的股数n就是几。
在图甲中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组中隔离,以重物和动滑轮为研究对象,有四根绳子承担动滑轮及重物,所以作用力F=
。
同理,分析图乙可知,提起重物及动滑轮的力F=
。
(2)滑轮组的简单组装方法:
①当承重绳子的股数n为奇数时,绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上,然后依次绕过滑轮。
②当承重绳子的股数n为偶数时,绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上,然后依次绕过滑轮。
【例1】如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦),其中所需动力最小的是(D)
1、如图所示,动滑轮重为1N,拉力F为5N,则重物G和弹簧测力计的读数为(不计摩擦)(D)
A.G为4N,弹簧测力计读数为5N
B.G为9N,弹簧测力计读数为10N
C.G为10N,弹簧测力计读数为5N
D.G为9N,弹簧测力计读数为5N
【例2】如图所示,同一物体沿相同水平地面被匀速移动,拉力分别为F甲、F乙、F丙,不计滑轮与轻绳间的的摩擦,比较它们的天小,则(B)
A.F甲F乙>F丙C.F甲>F乙=F丙D.F甲=F乙>F丙
1、如图所示,一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点,轻杆的延长线过球心O,轻杆的长度是铁球半径的三分之二。
要使铁球刚好离开墙壁,施加在铁球上的力至少为(g取10N/kg)(B)
A.27NB.45NC.72ND.90N
【例3】如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧测力计读数为10N,物体M的运动速度为1m/s(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦)。
那么在此过程中(C)
A.物体M与地面间的摩擦力为5NB.物体M与地面间的摩擦力为10N
C.水平拉力F做功的功率为20WD.1s内滑轮对物体M做功为10J
1、如图所示,在水平面上通过下列装置匀速拉动物体G向前运动,绳与滑轮的质量及滑轮转动时的摩擦均不计,向上拉绳的速度是1.2m/s,拉绳的力F是6N,由此可知( D )
A.物重G是12N,物体的速度是0.4m/s
B.物重G是18N,物体的速度是0.6m/s
C.物体G受到的摩擦力是12N,物体的速度是0.6m/s
D.物体G受到的摩擦力是18N,物体的速度是0.4m/s
1、图所示是汽车起重机,其中A,B组成滑轮组(结构如示意图),C杆伸缩可改变吊臂的长短,D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度,O为吊臂的转动轴。
装在E里的
电动机牵引钢丝绳,利用滑轮组提升重物,H为在车身外侧增加的支柱,F为吊臂顶端受到竖直向下的力。
下列有关汽车起重机的叙述中错
误的是( A )
A.滑轮组中A滑轮用于改变力的方向
B.当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大
C.当D杆伸长时力F的力臂将变小
D.H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
2、如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,G1=60N,G2=38N,甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。
则每个动滑轮的重力为( B )
A.3NB.6NC.11ND.22N
3、把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后(B)
A.A上升B.
A下降C.A、B均静止D.无法判断
4、(2019•绍兴)如图是上肢力量健身器示意图。
杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AB=3BO,配重的重力为120牛。
重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时,杠杆在水平位置平衡,配重对地面的压力为85牛。
在B点施加竖直向下的拉力为F2时,杠杆仍在水平位置平衡,配重对地面的压力为60牛。
已知F1︰F2=2︰3,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。
下列说法正确的是(C)
A. 配重对地面的压力为50牛时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为160牛
B. 配重对地面的压力为90牛时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为120牛
C. 健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时,配重对地面的压力为35牛
D. 配重刚好被匀速拉起时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为540牛
5、如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面
向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、
滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。
下列说法错误的是( D )
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
6、(2019·常德)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图,下列有关说法正确的是( B )
①刀刃很薄可以减小压强②铡刀实质上是一种省力杠杆
③甘蔗放在a点比b点更易被切断④手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
A.只有②④正确B.只有②③正确C.只有③④正确D.只有①②③正确
7、如图所示,绳子OO′悬吊着质量可以忽略不计的杆,在杆的点a挂着重物G,在O右侧某点b处挂上钩码。
重物G的质量及a到O的距离不变。
要使杆保持水平平衡,图中能描述b点挂的钩码(各个钩码质量相同)个数和b到O的距离关系的图像是(B
G
gG
a
b
o′′
o
8、小明在水平地面上推如图所示的一只圆柱形油桶,油桶高40cm,底部直径为30cm,装满油后总重2000N.下列说法中正确的是( A )
A.要使底部C稍稍离开地面,他至少应对油桶施加600N的力
B.他用水平力虽没推动油桶,但他用了力,所以他对油桶做了功
C.他用水平力没推动油桶,是因为推力小于摩擦力
D.油桶匀速运动时,地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力是平衡力
9、(2019·宁波)有些漫画,富有哲理,又蕴含科学知识。
如图所示,一块一半伸出地面的匀质板上站着甲、乙两人,人与板均保持静止。
下列对于图中所蕴含的科学知识的说法,不符合实际的是( A )
A. 乙没有掉下,说明甲对板的压力一定等于乙对板的压力
B. 乙踢甲的同时,也会受到甲对乙的反作用力,乙可能因此坠落
C. 乙踢甲时,甲受到向前的作用力,可能会向前运动离开板
D. 若甲被踢出板,板会逆时针转动,乙因此坠落
10、作图题
(1)如图所示,要用向下的力提升重物,请画出滑轮组绳子的绕法。
(2)
如图所示,某人在A处提起物体,请在图中画出最省力的绳子绕法。
答案:
(1)
;
(2)
11、(2019·毕节)某大桥设计车速为60km/h,图甲为该大桥的实景图,其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步抽象成图乙、图丙、图丁所示的模型。
(1)可以看出它用到了 (选填“杠杆”或“斜面”)的物理知识。
为了减小钢索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当 (选填“增加”或“减小”)桥塔的高度。
(2)若某汽车质量为5×103kg,在大桥上按设计车速水平匀速直线行驶时受到的阻力为汽车重力的0.06倍,则汽车通过该大桥时汽车发动机的功率为 W.(g取10N/kg)
甲乙丙丁
【答案】
(1)杠杆;增加;
(2)5×104
12、陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像,其质量为5.4t,吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。
已知提升雕像时,拉力F的功率为6×103W,绳子自由端移动速度为0.3m/s。
(g=10N/kg)求:
(1)滑
轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒?
(2)滑轮组对雕像做的功是多少?
【答案】
(1)滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为30秒;
(2)滑轮组对雕像做的功是1.62×105J;