第7讲滑轮及滑轮组学生版

7滑滑轮轮及及滑滑轮轮组组漫画释义知识导航知识互联网模块一滑轮的认知初二物理竞赛班第 7 讲学生版71起重设 备上的 滑轮组定滑轮特征：1、轮的边缘有槽;2、轮可以转动, 轴固定不动;3、利用绳索拉起重物;4、能改变用力的方向.受力分析：1、同一条绳索上任意一点受力大小是相同的;2、由于绳子能任意弯曲, 所以力方向可以改变;3、我们把动力作用在绳子上的一端叫做自由端, 实验表明, 在匀速或 静止状态下, 动力和阻力的大小是相同的.动滑轮特征：1、绳子的一端被固定, 滑轮是沿固定的绳子滚动, 所以滑轮与固定绳 端的接触点是支点;2、滑轮不仅转动, 而且还随着绳子一起上下移动;3、动力与克服阻力的方向一致, 所以动滑轮不能改变用力方向.4、由于阻力 F2 随滑轮一起移动, 所以滑轮受到的重力也是阻力的一 部分.受力分析：1、重物(阻力)是作用在滑轮轴上的; 所以阻力的力臂是轮半径 R;2、动力作用在滑轮的绳子自由端, 动力的力臂为 2R; 根据杠杆原理, 不计滑轮的重力时, 使用动滑轮最多省一半力.定滑轮 动滑轮 的杠杆 原理等臂杠杆： F = F , 即 F= G省力杠杆： F = 1 F , 即 F = 1 G + G ）（12拉物12 2拉2物轮滑轮组特点：1、由几个滑轮组合起来使用的装置叫滑轮组;2、既可以改变用力的方向, 又可以省力. 滑轮组的受力分析：将重物与动滑轮看做一个整体, F = 1 G + G ）,n 为承重拉（ 物轮n绳子的段数.【例1】 升国旗时, 人站在地面拉动绳子, 能够让国旗升到旗杆的顶端, 旗杆 顶端用到的简单机械是 【例2】 如图所示, 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()A. F1 最大B. F2 最大C. F3 最大D. 一样大【例3】 如图所示, 放在水平地面上的物体所受重力为 G, 系着它的一根轻绳竖 直绕过转轴光滑的滑轮, 绳子的另一端受的拉力为 F, 地面对物体的支 持力为 N. 下面关于这三个力的大小关系正确的是( )初二物理竞赛班第 7 讲学生版73A. F = GB. G = NC. F = ND. F + N = G【例4】 如图所示, 用动滑轮拉着一个物块在水平方向运动. 当 拉力 F 为 10N 时, 物块恰在水平方向做匀速直线运动, 则物块所受的滑动摩擦力大小为 N; 当 F 增大到 14N 时, 物块受到的合力大小为 N .(忽略滑轮 摩擦以及动滑轮和绳重)【例5】 如图所示, 物体受到的重力为 20N , 用力 F 将滑轮匀速提升, 重物随滑 轮一起匀速上升(不计绳重、滑轮重及绳与轮之间的摩擦). 当重物上升 1m 时, 关于滑轮上升的高度 h 和拉力 F 的说法正确的是( )A F = 20N ,B F = 40N ,C F = 40N ,D F = 10N ,h = 1mh = 2m h = 0.5m h = 2m 模块二滑轮组的受力分析知识导航基本滑 轮模型 的解题 方法1.动滑轮与重物在一起的省力滑轮模型(整体法)：F支 = G人 + F拉F支 = G人 - F拉2. 费力反拉滑轮模型(对动滑轮进行受力分析) 对动滑轮进行受力分析: F = 2F1 + G动费力模型省距离: 物体上升 h, 自由端(人的拉力)上升 s,则: s = 1 h2【例6】 如图所示的装置处于静止, 物重都是 G, 不计滑轮和绳重及摩擦, 使物体匀速上升, 拉 力 F 最小的是()ABCD【例7】 要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来, 试在图中画出最省力的绕绳方法【例8】 一个同学站在地面上, 要利用如图所示的滑轮组提升重物已知物重1000N , 而绳子最 多只能承受 400N 的拉力请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法【例9】 如图所示, 体重为 500N 的人站在水平地面上拉绳子, 使重物以1m/ s 的 速度匀速上升. 已知动滑轮重力为 50N, 被提升重物的重力为 300N. (不 计绳重及滑轮与轴之间的摩擦)则：(1) 此时自由端人的拉力大小为 N, 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 m/s .(2) 若此人竭尽全力拉绳子, 利用此装置最多能拉起 N 的重物.【例10】如图所示, 体重为 500N 的人站在高台上提升重物, 使重物以1m/ s 的速 度匀速上升. 已知动滑轮重力为 50N, 被提升重物的重力为 400N. (不计 绳重及滑轮与轴之间的摩擦)则：人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 m/s . 【例11】如图所示, 吊篮的重力为 400N, 动滑轮的总重力为 50N, 定滑轮重力为 40N, 人的重力为 600N, 人在吊篮里拉着绳子不动时需用力() (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦)22C210N23A218NB0ND6N初二物理竞赛班第 7 讲学生版75【例12】体重为 500N 的工人利用此装置把自己和重为 100N 的涂料箱拉到高处. 已 知动滑轮重力为 50N, 筐重力为 130N . 不计绳重及轮与轴之间的摩擦.求: 人的拉力为多少? 人此时对筐的压力为多少?P【例13】如图所示, 物体 P 重 2400N, 用图示的装置起吊, 滑轮和 绳子的重力和摩擦力都可以不计 (1)若一人站在地面上负责向下拉绳, 以吊起重物 P, 此人 的体重至少为多大?(2)若此人改为站在重物 P 上, 仍由他向下拉绳, 匀速吊 起重物 P(包括自身), 如图中虚线所示, 已知此人的体重 为 800N, 他向下拉绳的力应是多大?模块三整体法及定滑轮上方受力分析【例14】如图所示, 质量为 60kg 的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运 到高处. 第一次运送货物时,货物质量为 130kg, 工人用力 F1 匀速 拉绳, 地面对工人的支持力为 N1; 第二次运送货物时, 货物质量 为 90 kg, 工人用力 F2 匀速拉绳, 货箱以 0.1m/s 的速度匀速上升. 已知 G动 = 300 N. 则两次人的拉力之比为 ; 地面对人 的支持力之比为 . (不计绳重及滑轮摩擦, g 取 10N/kg)【例15】如图所示的滑轮组中, 每个滑轮自重均为 20N, 横杆的自重是 10N, 摩擦和绳重不计, 现用此滑轮组匀速提起重 G=750N 的物 体, 那么需要施加的动力 F 是()A200NB180NC190ND170N【答案】A【例16】图中的每个滑轮重 0.5N, 物体 A 重 6N, 托板重 1N. 在 2s 的时间内, 拉力 F 的作用点沿竖直方向匀速升高了 1.2m, 这个过程 中, 不计滑轮轴摩擦和绳重, 则:(1) 拉力 F 的大小为 N.(2) 物体 A 上升的速度为 m/s.(3) 天花板对定滑轮拉力大小为 N.【例17】体重为 480N 小钧同学站在地面上, 欲使用如图所示的滑轮组提升重力 为 500N 的重物. 已知每个滑轮重力大小为 60N. 第一次人用 F1=100N 的力向下拉绳子, 物体没有被提起, 则此时物体对水平地面的压力大小 为多少?第二次人用更大的力向下拉绳子, 使物块匀速上升, 则此时人对地的压 力大小为多少? 天花板对定滑轮的拉力大小为多少?(不计绳重及绳与 轮之间的摩擦)模块四综合应用问题【例18】如图是一种电梯结构 的示意图, 电梯厢在电梯井中沿竖直通道上下运行钢链的两 端分别固定在电梯井顶部的 A 点和 B 点, 同时钢链绕过重 15000N 的电梯厢下的滑轮而托起整个厢体 E, 又跨过电梯井顶 部由电动机驱动带有齿轮的轮轴 C, 在 C 和 B 之间吊起与动滑 轮相连的配重 D电梯载重量为10 人(1 人的质量按 60 kg 计算,取 g = 10N/kg , 忽略摩擦及钢链的质量)请回答： (1)配重的功能是什么? 在已知电梯厢重和载重量的情况下, 配 重的质量最好是多大?(2)当电梯满载匀速上升时, A、B 两点受到的拉力各是多大?初二物理竞赛班第 7 讲学生版81【例19】电气化铁路的输电线常用图示的方式悬挂在钢缆上. 钢缆的 A 端固定在电杆上,B 端通过滑轮组连接在电杆 C 上.(1)配重 D 是 n 个混凝土圆盘(图中只画出 3 个), 每个盘的质量是 m. 按图示的配置,钢缆在 B 端所受的拉力大约是多少?(2)如果只考虑 B 端的牢固性,本来可以把它直接固定在电杆 C 上, 也可以用一个很硬的 大弹簧连接 B 和 C. 实际上却用滑轮组来连接, 这样做的优点是什么?模块五轮轴知识导航轮轴在 不 计 绳 重 及 摩 擦 的 情 况 下 ,F1 L1 = F2 L2 , 即 F R = G r省力, 费距离费力, 省距离【例20】轮轴, 顾名思义是由“轮”和“轴”组成的系统. 该系统能绕共轴线旋转, 相当于以轴心为支点, 半径为杆的杠杆系统. 所以, 轮轴能够改变扭力的力矩, 从而达到改变扭力的大小. 原理如右图所示. 在不计绳重及摩擦的情况下,F1 L1 = F2 L2 , 即 F R = G r请看一看下图中的装置有没有用到轮轴的原理, 并简要加以分析: 【例21】倒链(又称神仙葫芦)是一种简 单的起重用具, 它由滑轮组组成(如图所示), A、B 为同轴并一起转动 的定滑轮, 半径分别为 R1 和 R2, R1 稍大于 R2; C 为动滑轮, 其半径为 r. 它们之间用铁链按图中所示的方式联结起来. 当用力 F 拉一侧铁 链使定滑轮转动时, 套在 A 上的铁链使挂在 C 上的重物上升, 与此 同时, 套在 B 上的铁链被放下, 使重物下降(图中虚线箭头表示铁链 运动方向). 转动一周时, 其总效果使重物上升的距离为多少? 若重 物所受重力为 G, 则使重物缓慢匀速上升时, 拉力 F 的大小至少应为 多少? (此题为理想情况下, 即不计铁链重力、滑轮 C 重力及额外的 摩擦力做功)实战演练【练1】 同一物体沿相同水平地面被匀速移动, 如下图所示, 拉力分别为 F 甲、F 乙、F 丙, 不计滑 轮与轻绳间的摩擦, 比较它们的大小, 则()A. F 甲F 乙F 丙B. F 甲F 乙F 丙C. F 甲F 乙F 丙D. F 甲F 乙F 丙【练2】 如图所示, 人对绳子的自由端的拉力 F 都相等, 且物体处于静止状态, 不计滑轮重和摩 擦, 比较四个物体的重力, 最大的是()A G1B G2C G3D G4【练3】 如图所示是一个通过皮带传动的装置A 为主动轮, B 为从动轮, A、B 两个轴用皮带传 动 , B 、 C 两 个 轮 固 连 绕 同 一 个 轴 转 动 已 知RA : RB : RC = 2 :1: 3 试分析 A、B、C 三个轮边缘点 速度的比自行车中的物理知识1摩擦方面（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹, 并且使用摩擦大的材料, 增大摩擦力.（2）车轴处经常上一些润滑油, 以减小接触面粗糙程度, 来减小摩擦力.（3）所有车轴处均有滚珠, 变滑动摩擦为滚动摩擦, 来减小摩擦.（4）刹车时, 用力捏紧车闸, 以增大刹车块与车圈之间的压力, 从而增大摩擦力.（5）紧蹬自行车前进时, 后轮受到的摩擦力方向向前, 是自行车前进的动力, 前轮受到的 摩擦力方向向后, 是自行车前进的阻力; 自行车靠惯性前进时, 前后轮受到的摩擦力 方向均向后, 这两个力均是自行车前进的阻力.2简单机械（1）自行车刹车手闸是一个省力杠杆, 车后坐的载物夹也是杠杆. 脚踏和中轴大齿轮组成 一