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第2節 滑輪
雙基過關
知識點一、定滑輪和動滑輪
1.認識滑輪
（1）定義：周邊有槽，并可以連續轉動，因此可以把它看成連續轉動的杠桿。
（2）實質：滑輪是一種變形杠桿，它可以連續轉動，因此可以把它看成連續轉動的杠桿。
（3）分類：定滑輪和動滑輪
（4）概念
定滑輪：使用時，滑輪的軸固定不動，這種滑輪叫作定滑輪。
動滑輪：使用時，滑輪的軸隨被吊物體一起運動，這種滑輪叫作動滑輪。
（5）圖示：
2.實驗探究:研究定滑輪和動滑輪的特點
【提出問題】
(1)使用定滑輪、動滑輪是否省力(或費力)
(2)使用定滑輪、動滑輪是否省距離(或需要移動更大的距離)
(3)在什么情況下使用定滑輪 在什么情況下使用動滑輪
【制訂計劃與設計實驗】
測出鉤碼的重力,然后使鉤碼分別在不使用滑輪、使用定滑輪、使用動滑輪時勻速向上運動。分別記下整個過程所用拉力的大小及方向、鉤碼移動的距離及方向,然后根據數據分析得出結論。
【進行實驗與收集證據】
(1)用彈簧測力計懸掛鉤碼,并使鉤碼勻速上升h＝10cm。
(2)記下鉤碼的重力G、彈簧測力計的示數F、拉力的方向以及彈簧測力計移動的距離s。
(3)用繞過定滑輪的輕繩將鉤碼與彈簧測力計相連(如圖所示)，并使鉤碼勻速上升h＝10cm。
(4)記下鉤碼的重力G、彈簧測力計的示數F、拉力的方向以及彈簧測力計移動的距離s。
(5)將鉤碼掛上(圖示)并使鉤碼速上升h＝10cm。
(6)記下鉤碼的重力G、彈簧測力計的示數力方向以及彈簧測力計移動的距離s。
(7)改變鉤碼的數量,分別重復上面的步驟，多做幾次實驗。
(8)數據記錄如下表所示。
使用滑輪的情況 不使用 用定滑輪 用動滑輪
鉤碼上升的距離h/cm 10 10 10
彈簧測力計移動的距離s/cm 10 10 20
鉤碼的重力G/N 4 4 4
彈簧測力計示數(拉力的大小)F/N 4 4 2.1
鉤碼運動的方向 向上 向上 向上
拉力的方向 向上 向下 向上
【數據分析】
(1)分析表格第3列可以得出定滑輪特點:
a.拉力F與鉤碼所受重力G的大小相等；
b.彈簧測力計移動的距離s和鉤碼上升的距離h相等；
c.拉力的方向與鉤碼運動的方向相反。
(2)分析表格第4列可以得出動滑輪特點:
a.拉力F與鉤碼所受重力G的關系近似為；
b.彈簧測力計移動的距離s和鉤碼上升的距離h的關系是s＝2h ；
c.拉力的方向與鉤碼運動的方向相同。
【實驗結論】
(1)使用定滑輪的特點:使用定滑輪不省力，也不省距離,但可以改變力的方向。
(2)使用動滑輪的特點:使用動滑輪可以省力,但不能改變力的方向，而且費距離。
(3)想要改變用力方向時可以用定滑輪，想要省力時可以用動滑輪。
【實驗注意事項】
(1)實驗時應勻速拉動彈簧測力計,使鉤碼勻速上升。
(2)實驗中彈簧測力計被拉動的方向應與并排的繩子平行。
(3)選擇質量較小的動滑輪以減小滑輪重力對實驗的影響。
(4)實驗時應選擇較光滑的繩子且要保證滑輪軸間足夠潤滑以減小摩擦對實驗的影響。
(5)需鉤碼的數量進行多次驗以避免實驗結論的偶然性，從而使實驗結論更具有普遍性。
3.定滑輪和動滑輪的實質
(1)定滑輪實質上是一個等臂杠桿。
如圖所示,定滑輪的軸相當于支點,作用于繩子端的拉力大小等于動力F1 ,物體對繩子的拉力等力大小等于阻力F2 ,動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，即。根據杠桿平衡條件可知F1＝F2＝G,即使用定滑輪不省力。
又因為等臂杠桿既不省力也不省距離,所以使用定滑輪時,繩端移動的距離s等于物體上升的高度h。
(2)動滑輪實質上是一個動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。
如圖所示，用力向上拉繩子時，動力作用于滑輪的邊緣，而阻力 F2作用在滑輪的中心處；根據動滑輪的轉動情況可知，動滑輪與固定繩子一側相切的點O為杠桿的支點，所以動力臂等于滑輪的直徑，而阻力臂等于滑輪的半徑,即。根據杠桿平衡條件可知即使用動滑輪省一半的力。
又因為省力杠桿雖然省力但卻費距離，所以使用動滑輪時，雖然能省一半的力，但卻要費一倍的距離，即繩端移動的距離s等于物體上升的高度h的2倍。
4定滑輪和動滑輪的對比
名稱 定滑輪 動滑輪
作用力的關系 物重 G G
拉力大小 F＝G
拉力方向 與物體運動方向相反 與物體運動方向相同
移動距離的關系 物體移動的距離 h h
拉力移動的距離 s＝h s＝2h
特點 不省力但可以改變力的方向 省一半的力，但不能改變力的方向
實質 等臂杠桿 動力臂是阻力臂2倍的省力杠桿
基礎自測：
1．如圖所示，通過定滑輪沿三個不同方向拉同一重物G，所用的拉力分別為、、，則這三個力的大小關系是（　　）
A． B． C． D．無法判斷
【答案】C
【解析】因為定滑輪相當于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，所以，定滑輪拉同一重物G，沿三個不同方向，用的拉力大小相等，即、、都等于物體的重力，故ABD不符合題意，C符合題意。
故選C。
2．圖中利用了動滑輪的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】滑輪分為定滑輪和動滑輪，滑輪的軸心不隨著物體的移動而移動的滑輪是定滑輪，否則是動滑輪。
A．圖中物體移動時，滑輪的軸心不隨物體的運動而移動，是定滑輪，故A不符合題意；
B．圖中的滑輪位置不改變，屬于定滑輪，故B不符合題意；
C．圖中的滑輪軸心會隨著物體的上升而移動，所以是動滑輪，故C符合題意；
D．圖中滑輪的軸心不隨物體的移動而移動，是定滑輪，故D不符合題意。
故選C。
3．小明同學在做“研究動滑輪特點”的實驗時，進行了正確操作，并記錄數據如下表，分析數據后發現，實驗結果與課本中“使用動滑輪能省一半力”的結論不符。面對這一事實，下列做法中不可取的是（　　）
實驗次數 物重G/N 拉力F/N
1 1.0 0.65
2 1.5 0.90
3 2.0 1.15
A．與同學分析出現問題的原因
B．根據實驗數據推知課本結論是錯誤的
C．改進實驗條件，重新實驗
D．查閱資料，了解結論的適用條件
【答案】B
【解析】如果實驗結束后發現與結論不符，應該小組內討論分析原因，改進實驗條件重新實驗，查閱資料，了解結論的適用條件，不能直接根據實驗數據推知課本結論是錯誤的，這不符合科學探究的精神，故B項符合題意。
故選B。
4．學校每個星期一的早晨都要舉行莊嚴的升國旗儀式。當升旗手緩緩向下拉繩子時，國旗就會徐徐上升。這是由于旗桿頂部有一個______（選填“動滑輪”或“定滑輪”），它能改變力的______，但不省力。
【答案】 定滑輪 方向
【解析】[1][2]因為升國旗時，當升旗手緩緩向下拉繩子時，國旗就會徐徐上升。則需要能改變拉力的方向的滑輪，所以旗桿頂部的安裝的是定滑輪；使用定滑輪可以改變力的方向，但不能省力。
5．如圖所示，小明分別用甲滑輪、乙滑輪把重力相同的物體勻速提升到相同的高度，則使用 ________滑輪可以省力，使用 ________滑輪能改變力的方向，使用 ________滑輪的機械效率更高（選填“甲”或“乙”）。
【答案】動 定 乙
【解析】[1][2]不計繩重和摩擦，由圖可知：乙圖為定滑輪
不能省力，可以改變力的方向；甲圖為動滑輪
所以
故使用甲圖中滑輪的好處是可以省力。
[3]乙圖為定滑輪，額外功為克服繩重和摩擦做的功，用甲滑輪、乙滑輪把重力相同的物體勻速提升到相同的高度，有用功相同，甲圖為動滑輪，克服動滑輪的重力、繩重及摩擦做功為額外功，甲的額外功大于乙的額外功，所以甲的機械效率小于乙的機械效率，即機械效率更高的是乙。
6．如圖所示拉力 F1、F2 都是 100 牛，滑輪的重和摩擦不計，勻速提升重物 A 和 B，則 A 重為______牛，B 重為______牛。
【答案】200 100
【解析】[1]左圖為動滑輪，兩段繩子分擔A的物重，故物體A的重力為200N。
[2]右圖為定滑輪，只改變力的方向，不改變力的大小，故物體B的重力為100N。
7．如圖所示，利用滑輪起吊重物。該滑輪為______（選填“動”或“定”）滑輪；若彈簧測力計的拉力為圖所示大小時，重物能在空中靜止，則重物及滑輪的總重為______N。
【答案】動 4.8
【解析】[1]工作時，滑輪的軸隨物體一起運動，為動滑輪。
[2]拉力大小為2.4N，重物及滑輪的總重為
G+G動=2F=2×2.4N=4.8N
8．如圖所示，物體A重力為20牛，在力F作用下，以0.5米/秒的速度在水平面上作勻速直線運動，彈簧秤示數為2牛，若不計滑輪重力以及滑輪與繩子之間的摩擦，則F=___________牛，物體A所受摩擦力f=___________牛，繩子自由端移動的速度為___________米/秒。
【答案】1 2 1
【解析】[1]彈簧測力計的示數為2N，當F通過滑輪拉動物體時，此時的滑輪對彈簧測力計來說相當于是一個動滑輪，不計滑輪重力以及滑輪與繩子之間的摩擦，使用動滑輪可以省一半的力，則
[2]彈簧測力計拉動物體A的力為2N，物體A在水平面上做勻速直線運動，此時的滑動摩擦力和拉力是一對平衡力，所以地面對物體的摩擦力f=2N。
[3]繩子自由端移動的速度是物體運動的速度的2倍，所以繩子自由端移動的速度為1m/s。
9．如圖所示，用滑輪拉動物體在5s內勻速升高0.2m，繩子自由端所用的拉力F為6N。（忽略繩重和摩擦）求：
（1）物體的重力；
（2）拉力F所做的功；
（3）繩子自由端移動的速度。
【答案】（1）6N；（2）1.2J；（3）0.04m/s
【解析】解：（1）如圖為定滑輪，忽略繩重和摩擦時，物體的重力等于繩子的拉力為6N。
（2）繩子自由端移動的距離等于物體上升的高度為0.2m，拉力做功為
（3）繩子自由端移動的速度為
答：（1）物體的重力為6N；
（2）拉力F所做的功為1.2J；
（3）繩子自由端移動的速度為0.04m/s。
知識點二、滑輪組
1.滑輪組
人們常常把動滑輪和動滑輪組合在一起，構成滑輪組。
2.滑輪組的特點
（1）使用滑輪組時，既可以省力，也可以改變施力的方向。
（2）使用滑輪組提起重物時，動滑輪上有幾（n）段繩子承擔物重，提起物體的力就是物重的幾（n）分之一（忽略繩重及各處的摩擦力）。
①不考慮滑輪重力有：，。
②考慮動滑輪的重力，則有：，。
3.滑輪組的組裝
（1）確定繞繩的有效段數：根據可得繩子的有效段數為，也可以根據得，計算后本著“只入不舍”的原則取整數值n，即繩子的有效段數。
由以上繞線情況歸納總結如下：
（2）繞繩方式的判斷——“奇動偶定”
①承重繩的段數n是偶數時，繩的起始端拴在定滑輪的掛鉤上；
②承重繩的段數n是奇數時，繩的起始端拴在動滑輪的掛鉤上。
（3）動滑輪個數的確定：當需要n段繩子承擔物重時，需要動滑輪的個數N為
①（n為奇數時）
②（n為偶數時）
（4）定滑輪個數的確定：
①施力方向向上（與物體運動方向相同）
a.n為偶數時，定滑輪比動滑輪少一個；
b.n為奇數時，定滑輪的個數和動滑輪的相同。
②施力方向向下（與物體運動方向相反）
a.n為偶數時，定滑輪的個數和動滑輪的相同；
b.n為奇數時，定滑輪比動滑輪多一個。
基礎自測
10．如圖所示，已知F=20N，若不計動滑輪重力和摩擦，提起的重物G為（　?。?br/>A．10N B．20N C．40N D．60N
【答案】C
【解析】由圖可知，承擔重物的繩子股數n=2，不計動滑輪重力和摩擦，繩端的拉力，則提起的重物的重力為
G=nF=2×20N=40N
故C符合題意，ABD不符合題意。
故選C。
11．用滑輪組將陷在泥中汽車拉出來，試在圖中畫出最省力的繞繩方法。
【答案】
【解析】只有一個動滑輪，要求最省力，繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，然后繞過左邊的定滑輪，再繞過動滑輪。如圖所示：
12．如圖，物體A重為100N，在力F的作用下做勻速直線運動，彈簧測力計示數為2N，動滑輪移動速度為，不計繩與滑輪間摩擦以及滑輪和彈簧測力計的重量。求
（1）物體A所受的摩擦力；
（2）物體A移動5s的距離；
（3）拉力F在5s內所做的功。
【答案】（1）2N；（2）1m；（3）2J
【解析】解：（1）因物體A做勻速直線運動，繩子的拉力F拉等于彈簧測力計示數，等于A所受摩擦力，則
（2）如圖所示，作用在動滑輪軸上的拉力
物體移動的距離是動滑輪移動距離（力F）的2倍，為
物體A移動5s的距離為
（3）如圖所示，F運動的距離為物體A運動距離的一半，為0.5m；則
答：（1）物體A所受的摩擦力為2N；
（2）物體A移動5s的距離為1m；
（3）拉力F在5s內所做的功為2J。
知識點三、輪軸與斜面
1.輪軸
（1）定義：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸，如下圖所示。
（2）作用：可以省力和改變力的方向。
（3）實質：是一個可連續轉動的杠桿。
（4）原理：當動力施加在輪上、阻力作用在軸上時，如上圖2所示，由杠桿平衡可知，則，由于輪半徑R大于軸半徑r，所以作用在輪上的力F1小于作用在軸上的力F2,即可以省力；反之當動力施加在軸上、阻力作用在輪上時費力。輪軸邊緣的速度關系是。
2.斜面
（1）定義：斜面是一個與水平面成一定夾角的傾斜平面，如圖所示。
（2）特點：可以省力，但費距離。
（3）原理：根據做功公式可知，把如圖所示的物體從地面提升到某高度需要做功，從斜面上把物體推到同樣的高度做功，不考慮摩擦則有，因為，所以，斜面可以省力，但費距離。
基礎自測
13．下列幾種簡單機械，不屬于輪軸的是（　?。?br/>A．盤山公路 B．扳手 C．水龍頭 D．方向盤
【答案】A
【解析】A．盤山公路屬于斜面模型，故A符合題意；
BCD．扳手、水龍頭、方向盤都可以歸類為輪軸模型，故BCD不符合題意。
故選A。
14．下列各種機械中，不省力的機械是（　　）
A．鋼絲鉗 B．動滑輪
C． 旗桿頂定滑輪 D． 斜面
【答案】C
【解析】A．鋼絲鉗屬于省力杠桿，故A不符合題意；
B．理想動滑輪可以省一半力，故B不符合題意；
C．定滑輪可以改變力的方向，但不省力，故C符合題意；
D．斜面屬于省力機械，故D不符合題意。
故選C。
15．輪軸的平衡條件：R為輪半徑，r為軸半徑，F1為作用在輪上的力，F2為作用在軸上的力，根據杠桿的平衡條件有：____________，表達式為______。如圖所示：
【答案】 輪上力×輪半徑=軸上力×軸半徑
【解析】[1][2]輪軸的平衡條件是輪上的力×輪半徑=軸上的力×軸半徑，表達式為。
16．在生產、生活中，人們經常會用到輪軸，輪軸是一種__________杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）；人們修建盤山公路的目的是為了________．
【答案】 省力 省力
【解析】輪軸是一種省力杠桿，動力臂大于阻力臂．修建盤山公路增大了運動的距離，但是省力．
17．如果用F表示力，s表示斜面長，h表示斜面高，物重為G。不計摩擦力時，根據功的原理（使用任何機械都不省功），可得斜面的表達式為：_________。
【答案】Fs=Gh
【解析】使用任何機械都不省功，所以在不計摩擦時，對斜面有Fs=Gh。
18．指出下列工具分別屬于哪種簡單機械，指甲鉗______、螺絲______、螺絲刀______（杠桿/滑輪/斜面/輪軸）；使用釣魚竿的好處是可以省______（力/距離）；無論使用哪種簡單機械都不能省______（距離/力/功）。
【答案】杠桿 斜面 輪軸 距離 功
【解析】[1][2][3]簡單機械主要有：杠桿、滑輪、斜面和輪軸等，指甲鉗屬于杠桿，螺絲屬于斜面，螺絲刀屬于輪軸。
[4]釣魚竿是費力杠桿，使用時，省距離，費力。
[5]根據功的原理，無論使用哪種簡單機械，都不能省功。
考點突破
考點1.定滑輪、動滑輪的特點及應用
方法：抓住特點理解滑輪應用
（1）定滑輪
①特點：軸固定、改變力的方向、不改變力的大小。
②應用：需要改變力的方向而對力的大小沒有要求時用定滑輪。
（2）動滑輪
①特點：軸隨重物移動，省一半的力，費一倍的距離，不改變力的方向。
②應用：需要省力，求較小的力的情況。
例1.（2022·浙江·中考真題）如圖是廣泛應用于建筑的強夯機，使用時夯錘從高處下落撞擊地面，從而起到夯實地基的作用。（g取10N/kg）
（1）如圖所示，a是 _____滑輪；
（2）為確保安全，應考慮鋼繩的承受力。若強夯機使用了質量為4×104千克的夯錘，則鋼繩能承受的拉力至少多大？（不計滑輪、鋼繩自重及摩擦）( )
（3）夯實地基所需能量來自于夯錘的重力勢能。若質量為4×104千克的夯錘，從10米高處下落至地面，重力做了多少功？( )
【答案】動 2×105N 4×106N
【解析】（1）[1]由圖可知，強夯機工作時a滑輪的軸心會上下移動，因此a是動滑輪。
（2）[2]不計滑輪、鋼繩自重及摩擦，動滑輪本身是一個動力臂等于阻力臂2倍的省力杠桿，可以省一半的力，因此鋼繩至少能承受的拉力為
（3）[3]根據W=FS可知，質量為4×104kg的夯錘，從10米高處下落至地面，重力做的功為
W=FS=Gh=mgh=4×104kg×10N/kg×10m=4×106N
例2.（2022·貴州黔西·統考中考真題）如圖所示，通過滑輪沿水平方向拉動重為20N的物體A，不計滑輪重及其摩擦。當拉力F為4N時，物體A受到的拉力為 ___________N；用這種方法使用滑輪是為了 ___________。
【答案】 8 省力
【解析】[1]由圖可知，繞在動滑輪上繩子的有效股數n=2，則物體A受到的拉力為
F1=2F=2×4N=8N
[2]動滑輪可以省一半的力，但不可以改變動力方向。
考點2.對滑輪組的考查
方法：（1）對滑輪組的繞線問題：①若圖形中有人的位置，一般從人手開始，經定滑輪、動滑輪從外向內（若人站在定滑輪一端，則繞線應先經動滑輪、定滑輪從外向內），最后到達定滑輪（動滑輪）的掛鉤；注意畫線不重疊。②若沒有確定人的位置，畫最省力的組裝，則
a.定滑輪數目大于等于動滑輪數目：從動滑輪掛鉤開始從內向外繞；
b.定滑輪數目小于動滑輪數目：從定滑輪掛鉤開始從內向外繞。
（2）滑輪組計算的考查
先確定繩子的段數n，然后根據和及和進行解題。
例3.（2022·廣西河池·統考中考真題）如圖所示，請畫出最省力的滑輪組繩子的繞法。
【答案】
【解析】根據題滑輪組的工作特點可知，使用滑輪組提升重物時，不計繩重和摩擦，繩端拉力F大小與繞過動滑輪且施加拉力的繩子股數n的關系為
因此繞過動滑輪且施加拉力的繩子股數n越大，滑輪組越省力，由圖示可知，題中繞過動滑輪且施加拉力的繩子股數最大為n=3，故最省力的滑輪組繩子的繞法如圖所示：
例4.（2022春·重慶·八年級重慶巴蜀中學?？计谥校┤鐖D甲所示的裝置，A是重15N的空吊籃，繩子B和C能承受的最大拉力分別為100N和60N。質量為50kg的小周同學將A提升到高處，施加的拉力F隨時間變化關系如圖乙所示，A上升的速度v隨時間變化關系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦，則動滑輪的重力為_______N，該裝置最多能勻速提升_______N的重物。
【答案】5 85
【解析】[1]在t=1~2s內，物體A勻速運動，故A處于受力平衡狀態；繩子的股數為2，則
故求得動滑輪重力
[2]由于繩子B承受最大拉力為FB=100N，故可知在滿足繩子B不斷的前提下，吊籃內可以放的重物最大重力為
則此時繩子C上的拉力為
所以，繩子C不會斷開，故該裝置最多能勻速提升85N的重物。
考點3.定滑輪、動滑輪、滑輪組及斜面省力情況的比較
方法：緊扣各自特點判斷機械省力與否（忽略機械自重和摩擦）
（1）定滑輪不省力；
（2）動滑輪省一半的力；
（3）滑輪組根據公式進行判斷。
（4）斜面省力，但費距離。
例5.（2022春·山東青島·八年級統考期末）下列機械在使用時不能省力的是（　　）
A．核桃夾
B．旗桿頂端的滑輪
C．用斜面將重物推上車
D．起重機的滑輪組
【答案】B
【解析】A．核桃夾在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，省力但費距離，故A不符合題意；
B．旗桿頂滑輪的軸固定不動，為定滑輪，定滑輪相當于等臂杠桿，既不省力，也不費力，既不省距離，也不費距離，但它能改變用力的方向，故B符合題意。
C．使用斜面可以省力，故C不符合題意；
D．圖示是滑輪組，其中含有動滑輪，動滑輪可以省力，故D不符合題意。
故選B。
例6.（2022·陜西漢中·統考一模）關于簡單機械的使用，說法錯誤的是（　?。?br/>A．使用撬棒可以省力
B．使用定滑輪不能省距離
C．使用動滑輪可以省力
D．使用滑輪組既可以省力又可以省距離
【答案】D
【解析】A．撬棒是一個費距離省力的杠桿，所以使用撬棒可以省力，故A正確，A不符合題意；
B．定滑輪實質上是一個等臂杠桿，既不省力也不省距離，但能夠改變力的方向，故B正確，B不符合題意；
C．動滑輪可以可以看作動力臂是阻力臂2倍的杠桿，能省一半的力，所以使用動滑輪可以省力，故C正確，C不符合題意；
D．使用滑輪組省力的同時費距離，故D錯誤，D符合題意。
故選D。第2節 滑輪
雙基過關
知識點一、定滑輪和動滑輪
1.認識滑輪
（1）定義：周邊有槽，并可以連續轉動，因此可以把它看成連續轉動的杠桿。
（2）實質：滑輪是一種變形杠桿，它可以連續轉動，因此可以把它看成連續轉動的杠桿。
（3）分類：定滑輪和動滑輪
（4）概念
定滑輪：使用時，滑輪的軸固定不動，這種滑輪叫作定滑輪。
動滑輪：使用時，滑輪的軸隨被吊物體一起運動，這種滑輪叫作動滑輪。
（5）圖示：
2.實驗探究:研究定滑輪和動滑輪的特點
【提出問題】
(1)使用定滑輪、動滑輪是否省力(或費力)
(2)使用定滑輪、動滑輪是否省距離(或需要移動更大的距離)
(3)在什么情況下使用定滑輪 在什么情況下使用動滑輪
【制訂計劃與設計實驗】
測出鉤碼的重力,然后使鉤碼分別在不使用滑輪、使用定滑輪、使用動滑輪時勻速向上運動。分別記下整個過程所用拉力的大小及方向、鉤碼移動的距離及方向,然后根據數據分析得出結論。
【進行實驗與收集證據】
(1)用彈簧測力計懸掛鉤碼,并使鉤碼勻速上升h＝10cm。
(2)記下鉤碼的重力G、彈簧測力計的示數F、拉力的方向以及彈簧測力計移動的距離s。
(3)用繞過定滑輪的輕繩將鉤碼與彈簧測力計相連(如圖所示)，并使鉤碼勻速上升h＝10cm。
(4)記下鉤碼的重力G、彈簧測力計的示數F、拉力的方向以及彈簧測力計移動的距離s。
(5)將鉤碼掛上(圖示)并使鉤碼速上升h＝10cm。
(6)記下鉤碼的重力G、彈簧測力計的示數力方向以及彈簧測力計移動的距離s。
(7)改變鉤碼的數量,分別重復上面的步驟，多做幾次實驗。
(8)數據記錄如下表所示。
使用滑輪的情況 不使用 用定滑輪 用動滑輪
鉤碼上升的距離h/cm 10 10 10
彈簧測力計移動的距離s/cm 10 10 20
鉤碼的重力G/N 4 4 4
彈簧測力計示數(拉力的大小)F/N 4 4 2.1
鉤碼運動的方向 向上 向上 向上
拉力的方向 向上 向下 向上
【數據分析】
(1)分析表格第3列可以得出定滑輪特點:
a.拉力F與鉤碼所受重力G的大小相等；
b.彈簧測力計移動的距離s和鉤碼上升的距離h相等；
c.拉力的方向與鉤碼運動的方向相反。
(2)分析表格第4列可以得出動滑輪特點:
a.拉力F與鉤碼所受重力G的關系近似為；
b.彈簧測力計移動的距離s和鉤碼上升的距離h的關系是s＝2h ；
c.拉力的方向與鉤碼運動的方向相同。
【實驗結論】
(1)使用定滑輪的特點:使用定滑輪不省力，也不省距離,但可以改變力的方向。
(2)使用動滑輪的特點:使用動滑輪可以省力,但不能改變力的方向，而且費距離。
(3)想要改變用力方向時可以用定滑輪，想要省力時可以用動滑輪。
【實驗注意事項】
(1)實驗時應勻速拉動彈簧測力計,使鉤碼勻速上升。
(2)實驗中彈簧測力計被拉動的方向應與并排的繩子平行。
(3)選擇質量較小的動滑輪以減小滑輪重力對實驗的影響。
(4)實驗時應選擇較光滑的繩子且要保證滑輪軸間足夠潤滑以減小摩擦對實驗的影響。
(5)需鉤碼的數量進行多次驗以避免實驗結論的偶然性，從而使實驗結論更具有普遍性。
3.定滑輪和動滑輪的實質
(1)定滑輪實質上是一個等臂杠桿。
如圖所示,定滑輪的軸相當于支點,作用于繩子端的拉力大小等于動力F1 ,物體對繩子的拉力等力大小等于阻力F2 ,動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，即。根據杠桿平衡條件可知F1＝F2＝G,即使用定滑輪不省力。
又因為等臂杠桿既不省力也不省距離,所以使用定滑輪時,繩端移動的距離s等于物體上升的高度h。
(2)動滑輪實質上是一個動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。
如圖所示，用力向上拉繩子時，動力作用于滑輪的邊緣，而阻力 F2作用在滑輪的中心處；根據動滑輪的轉動情況可知，動滑輪與固定繩子一側相切的點O為杠桿的支點，所以動力臂等于滑輪的直徑，而阻力臂等于滑輪的半徑,即。根據杠桿平衡條件可知即使用動滑輪省一半的力。
又因為省力杠桿雖然省力但卻費距離，所以使用動滑輪時，雖然能省一半的力，但卻要費一倍的距離，即繩端移動的距離s等于物體上升的高度h的2倍。
4定滑輪和動滑輪的對比
名稱 定滑輪 動滑輪
作用力的關系 物重 G G
拉力大小 F＝G
拉力方向 與物體運動方向相反 與物體運動方向相同
移動距離的關系 物體移動的距離 h h
拉力移動的距離 s＝h s＝2h
特點 不省力但可以改變力的方向 省一半的力，但不能改變力的方向
實質 等臂杠桿 動力臂是阻力臂2倍的省力杠桿
基礎自測：
1．如圖所示，通過定滑輪沿三個不同方向拉同一重物G，所用的拉力分別為、、，則這三個力的大小關系是（　　）
A． B． C． D．無法判斷
2．圖中利用了動滑輪的是（ ）
A． B． C． D．
3．小明同學在做“研究動滑輪特點”的實驗時，進行了正確操作，并記錄數據如下表，分析數據后發現，實驗結果與課本中“使用動滑輪能省一半力”的結論不符。面對這一事實，下列做法中不可取的是（　?。?br/>實驗次數 物重G/N 拉力F/N
1 1.0 0.65
2 1.5 0.90
3 2.0 1.15
A．與同學分析出現問題的原因
B．根據實驗數據推知課本結論是錯誤的
C．改進實驗條件，重新實驗
D．查閱資料，了解結論的適用條件
4．學校每個星期一的早晨都要舉行莊嚴的升國旗儀式。當升旗手緩緩向下拉繩子時，國旗就會徐徐上升。這是由于旗桿頂部有一個______（選填“動滑輪”或“定滑輪”），它能改變力的______，但不省力。
5．如圖所示，小明分別用甲滑輪、乙滑輪把重力相同的物體勻速提升到相同的高度，則使用 ________滑輪可以省力，使用 ________滑輪能改變力的方向，使用 ________滑輪的機械效率更高（選填“甲”或“乙”）。
6．如圖所示拉力 F1、F2 都是 100 牛，滑輪的重和摩擦不計，勻速提升重物 A 和 B，則 A 重為______牛，B 重為______牛。
7．如圖所示，利用滑輪起吊重物。該滑輪為______（選填“動”或“定”）滑輪；若彈簧測力計的拉力為圖所示大小時，重物能在空中靜止，則重物及滑輪的總重為______N。
8．如圖所示，物體A重力為20牛，在力F作用下，以0.5米/秒的速度在水平面上作勻速直線運動，彈簧秤示數為2牛，若不計滑輪重力以及滑輪與繩子之間的摩擦，則F=___________牛，物體A所受摩擦力f=___________牛，繩子自由端移動的速度為___________米/秒。
9．如圖所示，用滑輪拉動物體在5s內勻速升高0.2m，繩子自由端所用的拉力F為6N。（忽略繩重和摩擦）求：
（1）物體的重力；
（2）拉力F所做的功；
（3）繩子自由端移動的速度。
知識點二、滑輪組
1.滑輪組
人們常常把動滑輪和動滑輪組合在一起，構成滑輪組。
2.滑輪組的特點
（1）使用滑輪組時，既可以省力，也可以改變施力的方向。
（2）使用滑輪組提起重物時，動滑輪上有幾（n）段繩子承擔物重，提起物體的力就是物重的幾（n）分之一（忽略繩重及各處的摩擦力）。
①不考慮滑輪重力有：，。
②考慮動滑輪的重力，則有：，。
3.滑輪組的組裝
（1）確定繞繩的有效段數：根據可得繩子的有效段數為，也可以根據得，計算后本著“只入不舍”的原則取整數值n，即繩子的有效段數。
由以上繞線情況歸納總結如下：
（2）繞繩方式的判斷——“奇動偶定”
①承重繩的段數n是偶數時，繩的起始端拴在定滑輪的掛鉤上；
②承重繩的段數n是奇數時，繩的起始端拴在動滑輪的掛鉤上。
（3）動滑輪個數的確定：當需要n段繩子承擔物重時，需要動滑輪的個數N為
①（n為奇數時）
②（n為偶數時）
（4）定滑輪個數的確定：
①施力方向向上（與物體運動方向相同）
a.n為偶數時，定滑輪比動滑輪少一個；
b.n為奇數時，定滑輪的個數和動滑輪的相同。
②施力方向向下（與物體運動方向相反）
a.n為偶數時，定滑輪的個數和動滑輪的相同；
b.n為奇數時，定滑輪比動滑輪多一個。
基礎自測
10．如圖所示，已知F=20N，若不計動滑輪重力和摩擦，提起的重物G為（　　）
A．10N B．20N C．40N D．60N
11．用滑輪組將陷在泥中汽車拉出來，試在圖中畫出最省力的繞繩方法。
12．如圖，物體A重為100N，在力F的作用下做勻速直線運動，彈簧測力計示數為2N，動滑輪移動速度為，不計繩與滑輪間摩擦以及滑輪和彈簧測力計的重量。求
（1）物體A所受的摩擦力；
（2）物體A移動5s的距離；
（3）拉力F在5s內所做的功。
知識點三、輪軸與斜面
1.輪軸
（1）定義：由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸，如下圖所示。
（2）作用：可以省力和改變力的方向。
（3）實質：是一個可連續轉動的杠桿。
（4）原理：當動力施加在輪上、阻力作用在軸上時，如上圖2所示，由杠桿平衡可知，則，由于輪半徑R大于軸半徑r，所以作用在輪上的力F1小于作用在軸上的力F2,即可以省力；反之當動力施加在軸上、阻力作用在輪上時費力。輪軸邊緣的速度關系是。
2.斜面
（1）定義：斜面是一個與水平面成一定夾角的傾斜平面，如圖所示。
（2）特點：可以省力，但費距離。
（3）原理：根據做功公式可知，把如圖所示的物體從地面提升到某高度需要做功，從斜面上把物體推到同樣的高度做功，不考慮摩擦則有，因為，所以，斜面可以省力，但費距離。
基礎自測
13．下列幾種簡單機械，不屬于輪軸的是（　?。?br/>A．盤山公路 B．扳手 C．水龍頭 D．方向盤
14．下列各種機械中，不省力的機械是（　　）
A．鋼絲鉗 B．動滑輪
C． 旗桿頂定滑輪 D． 斜面
15．輪軸的平衡條件：R為輪半徑，r為軸半徑，F1為作用在輪上的力，F2為作用在軸上的力，根據杠桿的平衡條件有：____________，表達式為______。如圖所示：
16．在生產、生活中，人們經常會用到輪軸，輪軸是一種__________杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）；人們修建盤山公路的目的是為了________．
17．如果用F表示力，s表示斜面長，h表示斜面高，物重為G。不計摩擦力時，根據功的原理（使用任何機械都不省功），可得斜面的表達式為：_________。
18．指出下列工具分別屬于哪種簡單機械，指甲鉗______、螺絲______、螺絲刀______（杠桿/滑輪/斜面/輪軸）；使用釣魚竿的好處是可以省______（力/距離）；無論使用哪種簡單機械都不能省______（距離/力/功）。
考點突破
考點1.定滑輪、動滑輪的特點及應用
方法：抓住特點理解滑輪應用
（1）定滑輪
①特點：軸固定、改變力的方向、不改變力的大小。
②應用：需要改變力的方向而對力的大小沒有要求時用定滑輪。
（2）動滑輪
①特點：軸隨重物移動，省一半的力，費一倍的距離，不改變力的方向。
②應用：需要省力，求較小的力的情況。
例1.（2022·浙江·中考真題）如圖是廣泛應用于建筑的強夯機，使用時夯錘從高處下落撞擊地面，從而起到夯實地基的作用。（g取10N/kg）
（1）如圖所示，a是 _____滑輪；
（2）為確保安全，應考慮鋼繩的承受力。若強夯機使用了質量為4×104千克的夯錘，則鋼繩能承受的拉力至少多大？（不計滑輪、鋼繩自重及摩擦）( )
（3）夯實地基所需能量來自于夯錘的重力勢能。若質量為4×104千克的夯錘，從10米高處下落至地面，重力做了多少功？( )
例2.（2022·貴州黔西·統考中考真題）如圖所示，通過滑輪沿水平方向拉動重為20N的物體A，不計滑輪重及其摩擦。當拉力F為4N時，物體A受到的拉力為 ___________N；用這種方法使用滑輪是為了 ___________。
考點2.對滑輪組的考查
方法：（1）對滑輪組的繞線問題：①若圖形中有人的位置，一般從人手開始，經定滑輪、動滑輪從外向內（若人站在定滑輪一端，則繞線應先經動滑輪、定滑輪從外向內），最后到達定滑輪（動滑輪）的掛鉤；注意畫線不重疊。②若沒有確定人的位置，畫最省力的組裝，則
a.定滑輪數目大于等于動滑輪數目：從動滑輪掛鉤開始從內向外繞；
b.定滑輪數目小于動滑輪數目：從定滑輪掛鉤開始從內向外繞。
（2）滑輪組計算的考查
先確定繩子的段數n，然后根據和及和進行解題。
例3.（2022·廣西河池·統考中考真題）如圖所示，請畫出最省力的滑輪組繩子的繞法。
例4.（2022春·重慶·八年級重慶巴蜀中學校考期中）如圖甲所示的裝置，A是重15N的空吊籃，繩子B和C能承受的最大拉力分別為100N和60N。質量為50kg的小周同學將A提升到高處，施加的拉力F隨時間變化關系如圖乙所示，A上升的速度v隨時間變化關系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦，則動滑輪的重力為_______N，該裝置最多能勻速提升_______N的重物。
考點3.定滑輪、動滑輪、滑輪組及斜面省力情況的比較
方法：緊扣各自特點判斷機械省力與否（忽略機械自重和摩擦）
（1）定滑輪不省力；
（2）動滑輪省一半的力；
（3）滑輪組根據公式進行判斷。
（4）斜面省力，但費距離。
例5.（2022春·山東青島·八年級統考期末）下列機械在使用時不能省力的是（　　）
A．核桃夾
B．旗桿頂端的滑輪
C．用斜面將重物推上車
D．起重機的滑輪組
例6.（2022·陜西漢中·統考一模）關于簡單機械的使用，說法錯誤的是（　　）
A．使用撬棒可以省力
B．使用定滑輪不能省距離
C．使用動滑輪可以省力
D．使用滑輪組既可以省力又可以省距離

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