初中八年级物理下册滑轮基础知识讲解

滑轮（基础）【学习目标】1、理解定滑轮、动滑轮特点、实质及其作用；2、理解滑轮组的作用及滑轮组的装配图。【要点梳理】要点一、定滑轮和动滑轮（高清课堂《滑轮》392030定滑轮和动滑轮）周边有槽，中心有一转动轴的轮子叫滑轮，因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。在工作过程中，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮；在工作过程中，轴的位置随物体移动的滑轮叫做动滑轮。要点诠释：1、定滑轮：如下图甲所示，我们可把一条直径看成杠杆，圆心就是杠杆的支点，因此，定滑轮实质是等臂杠杆。定滑轮的特点是它的转轴（支点）不随货物上下移动。2、动滑轮，如下图乙所示，特点是它的转动轴会随物体上下移动，它实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，它的转动轴是阻力作用点。3、定滑轮和动滑轮的作用使用定滑轮虽然不能省力，但可以改变用力方向，给工作带来方便。使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。要点二、滑轮组把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。要点诠释：1、特点：既可省力，又可以改变用力方向。但费距离。2、结论：在使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是总重的几分之一。如果考虑动滑轮的重力，则有n动物GGF。要点三、根据要求设计滑轮组1、根据要求确定动滑轮上绳的段数。2、根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。设想如果需要n段绳（n为偶数），那么就需要n/2个动滑轮和n/2个定滑轮穿绳组装时，绳的固定端要固定在定滑轮下的挂钩上（这叫做“偶定”），若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即12n个定滑轮。如果n为奇数，则需要21n个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上（这叫做“奇动”），这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即21n个定滑轮。上述方法叫“奇动偶定”，如下图所示。【典型例题】类型一、定滑轮和动滑轮1、关于如图中的两类滑轮甲和乙，下列说法正确的是（）A．甲能改变拉力的方向B．甲是等臂杠杆C．甲比乙省力D．甲比乙省距离【答案】C【解析】乙滑轮的轴是固定的，所以是定滑轮，定滑轮是等臂杠杆，使用乙滑轮不能够省力，但可以改变力的方向；甲滑轮的轴随物体一起运动，是动滑轮，使用甲滑轮可以省力但费距离，故C符合题意。【总结升华】解决此类问题要结合定滑轮和动滑轮的特点进行分析解答。举一反三：【变式】如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（）A．甲是动滑轮，使用时不能省力B．乙是动滑轮，使用时可以省力C．甲是定滑轮，使用时可以省力D．乙是定滑轮，使用时不能省力【答案】B2、（2014•龙岩中考）如图所示，不计绳重和摩擦，沿三种不同的方向拉绳使物体匀速上升，所用的力分别是F1、F2、F3，则（）A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．三个力一样大【答案】D【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等。【总结升华】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握。举一反三：【变式】如图所示，若在不计摩擦的情况下把物体匀速向上提起，则拉力F1与F2相比较（）A．F1较小B．F2较小C．F1与F2一样大D．无法确定【答案】A【解析】如图所示：F1的力臂L大于F2的力臂L′，由于提起的重物一定，根据杠杆平衡的条件，阻力和阻力臂的乘积一定，动力臂越长，动力越小.故F1较小。3、如图用一个动滑轮提升重为20N的物体，当匀速向上拉动时，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，拉力F和动滑轮的重力的大小是（）A．拉力F为12N，动滑轮重4NB．拉力F为20N，动滑轮重2NC．拉力F为20N，动滑轮重4ND．拉力F为12N，动滑轮重2N【思路点拨】在不计摩擦的情况下，绳子的绕线决定滑轮组的使用效果，有几段绳子承担动滑轮和物体的重力，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一。【答案】A【解析】同一根绳子上的拉力都相等，因此拉力F就等于弹簧秤的示数12N；重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，则有2F=G物+G轮，G轮=2F-G物=2×12N-20N=4N【总结升华】注意有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是动滑轮和物体总重的几分之一是在不计摩擦的条件下。举一反三：【变式】如下图所示装置，用两个滑轮分别拉同一个物体在水平面上做匀速直线运动，物体重为60N，水平面与物体间的摩擦力为20N，不考虑其他摩擦，则F1=N，F2=N。【答案】2010类型二、滑轮组4、（2016•巴彦淖尔校级二模）下列几种说法中正确的是（）A．任何一个滑轮组都具备既省力又改变动力方向的优点B．滑轮组的省力情况决定于动滑轮的个数C．滑轮组的省力情况决定于承担物重的绳子段数D．任何滑轮组都具有既省力又省距离的优点【思路点拨】滑轮组是将动滑轮和定滑轮结合在一起使用，既省力又能改变力的方向，滑轮组的省力特点是滑轮组由几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一，根据功的原理可知使用任何机械都不省功。【答案】C【解析】将动滑轮和定滑轮结合在一起使用时组成滑轮组，根据滑轮组的省力特点，承担物重的绳子段数越多，越省力,与动滑轮的个数无关,且当承担物重的绳子段数是奇数时，并不能达到改变动力方向的优点，所以A、B错误，C正确，功的原理告诉我们使用任何机械都不省功，所以滑轮组使用时，一样不能既省力又省距离的，即D错误，故选C。【总结升华】此题主要考查了滑轮组的省力特点，是一道很好的题目。5、如图所示，用滑轮组提起物重相等的物体，若忽略动滑轮的重和摩擦时，所用的拉力最大的是（）【答案】D【解析】本题考查作用在绳子末端的拉力大小如何确定。运用隔离法，假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断，再看隔离后，留在动滑轮及货物上相关线头有几个，就是几段绳子吊着重物，则每段绳子的拉力F=G/n。（动滑轮重和摩擦力不计）同学们要特别注意第四幅图，根据滑轮定义此图中两个滑轮均为定滑轮，所以并不省力，拉力F=G。【总结升华】根据题意，不考虑滑轮重力及摩擦，理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G/n。举一反三：【变式】用图所示的装置先后匀速提升同一物体G，若不考虑滑轮重力及摩擦，则作用于绳子自由端的拉力F1、F2和F3的大小是A.F1较大B.F2较大C.F3较大D.F1=F2=F3【答案】A6、（2014•衡阳中考）如图所示，某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F=100N，物体B重300N（不计滑轮重和绳重，不计摩擦力），画出滑轮组的绕线。【答案与解析】不计滑轮重和绳重，不计摩擦力，承担物重的绳子段数为n===3，滑轮组由3段绳子承担物重，绕线如图所示：【总结升华】本题考查了滑轮组的组装，组装滑轮组要按照“奇动偶定”的原则。举一反三：【变式】（高清课堂《滑轮》392030例1）如图所示，用滑轮组提升重物，请在图中画出滑轮组最省力的绕线方式。【答案】类型三、综合应用7、如图所示，物体A的重力为G，不计滑轮重和摩擦。当F=G时，才能把物体A匀速提起；若GF52，则重物对地面的压力为G。【思路点拨】根据动滑轮的特点：省一半力和物体的受力情况分析。【答案】2151【解析】【总结升华】本题考查了动滑轮的应用、平衡状态的物体的受力分析及相互作用力的应用。