滑轮速度关系及滑轮组拓展-八年级物理寒假课（沪教版）

第08讲滑轮速度关系及滑轮组拓展

期【学习目标】

为_1i1f1f

1.能够准确判断动滑轮与定滑轮;

2.掌握动滑轮与定滑轮的使用特点（动力与阻力大小方向关系；动力端与阻力端运动距离大小

关系）；

3.掌握滑轮动力端与阻力端运动速度的大小关系；

4.了解滑轮组的使用特点，可以判断滑轮组的动力大小。

总g【基础知识】

思考：

（1）以下几幅图中有滑轮装置的是哪些?

（2）上述几幅图哪些是动滑轮，哪些是定滑轮？

（3）请大家在图上画出滑轮的支点位置并标出动力端和阻力端的位置。

（4）请大家一起回顾总结下定滑轮和动滑轮的使用特点？

（5）使用滑轮拉动物体的过程中，动力端与阻力端是否同时运动同时停止?

（6）使用滑轮拉动物体的过程中，动力端与阻力端运动的快慢是否相同？

【知识梳理1】

一.滑轮

1.定义：（滑轮是一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮）。

2.分类与区别：滑轮在工作时，根据轴的位置是否移动，又分为定滑轮和动滑轮两种

①使用时，轴固定不动，叫定滑轮。

②s使用时，轴和重物一起移动，叫动滑轮。

问题：滑轮是不是杠杆？

定滑轮实质上是一个等臂杠杆;动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆

注：使用滑轮的条件是①有滑轮；②有绳子；③有重物

二.滑轮的使用特点

1.支点、动力端与阻力端的判断：

（1）定滑轮的支点、动力端与阻力端的判断

//////////

①支点：（0点）

②动力端：（卜,端）

③阻力端：（G端）

（2）动滑轮的支点、动力端与阻力端的判断

//////////

②动力端：（F端）

④阻力端：（G端）

2.定滑轮特点：使用定滑轮不省力，但它可以改变用力的方向.

相关结论：

A、使用定滑轮不省力

B、使用定滑轮可以改变力的方向

C：使用定滑轮不省距离也不费距离

D:使用定滑轮，改变拉力方向后，力不变

（定滑轮是变形的等臂杠杆，所以只使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F=G）

观察上面几幅图，还可以得出什么结论？

结论：使用定滑轮不可能提起比自己体重大的重物。

3.动滑轮特点：使用动滑轮能省一半力，但不能改变用力的方向

相关结论：

A：使用动滑轮能省一半力

B：使用动滑轮不能改变力的方向

C：使用动滑轮费距离（当两股绳平行时费一半距离）

（动滑轮在使用时，相当于一个动力臂二倍于阻力臂的省力杠杆。因此拉力与物重的关系是:

F=1/2G）

三.滑轮动力端与阻力端运动速度

1.定滑轮：因为使用定滑轮不省距离也不费距离，所以动力端与阻力端产生的距离相同，即

S动二S阻，经历的时间也相同，那么速度相同，即V动二V阻；

2.动滑轮：因为使用动滑轮费一半距离，所以动力端产生的距离是阻力端产生的距离的2倍,

即S动二2s阻，经历的时间也相同，那么速度也是2倍关系，即V动二2V阻;

四,特殊（费力）动滑轮

如图所示是动滑轮还是定滑轮?

分析：由滑轮的轴可以移动判断是动滑轮，A是支点，F是动力端，B是阻力端，但是此图与

常见动滑轮不同，动力作用在轴上，阻力作用在绳端，所以动力与阻力的大小关系也不同了，

F动=2F阻，S动=1/2S阻，丫动=1/2V阻。这类滑轮起个名字叫费力动滑轮。

特点是：A、费力B、省距离C、不能改变力的方向

【考点剖析】

例1.如图所示，物体A重2。牛，弹簧秤示数为26牛，则物体B重为牛；地面对物体

A的支持力_______________

【答案】13,7牛

【解析】本题滑轮为费力动滑轮，动力端的力是阻力2倍，阻力端为B,所以B的重力是13

牛，然后可得绳子拉力是13牛，研究A可知受到3个力：重力、支持力和拉力，三个力的合

力为0,可得支持力为7牛。

例2.图1中A是一滑轮。利用这样的装置把物体举高，用力的方向应向—

////////

（选填“上”、“下。如果A重2牛，要提起50牛的物体，至少要用—

牛的拉力。若要使物体上升2米，应将绳的自由端拉动—米。

【答案】动，上，25,4由

图1

例3.如图5所示，滑轮重和摩擦均不计，用1（）牛的水平拉力厂拉着物体A在水平桌面上做匀

速直线运动，

则物体A与水平桌面间的摩擦力大小为一牛，若物体A在4秒内移动0.2米，绳子运动的

速度是一米每秒

【解析】动滑轮，F=l/2f,V绳=2V物。

【答案】20,0.1

例4.在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照图15（a）中所示的实验器材进行实验，每

个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计）。

甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上次弹簧测力计，每次都匀速提起钩码,

如图15（a）所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们斜向上

拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图151b）、（c）所示。各小组的实验数据

记录在表格中。

卜

图15

表一（甲小组）表二（乙小组）表三（丙小组）

实物体弹簧测实验物体弹簧测实验物体弹簧测

验的重力计的序号的重力计的序号的重力计的

序力示数力不数力小数

号（牛）（牛）（牛）（牛）（牛）（牛）

11.00.641.00.771.00.8

22.01.152.01.382.01.6

33.01.663.01.893.02.3

①甲小组同学分析比较了实验序号1、2、3的数据和相关条件，得出动滑轮使用特点的初

步结论是：使用动滑轮匀速提起重物，LW0

②同学们查阅相关资料得知：若不计动滑轮自身的重力，使用动滑轮匀速提升重物时，可

以省一半力……由此，他们分析了表一中的实验数据，求出滑轮的重力为（15）牛。

③分析比较表一、表二、表三中的实验数据和观察到的现象，初步分析甲小组、乙小组、

丙小组的实验数据都不相同的原因是：06）o

④分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的

初步结论是：__________________________________07）________________________________。

【答案】①（14）可以省力，不能改变用力方向。

②（15）（）.2。

③（16）拉力方向不同。

⑤（17）使用动滑轮匀速提起同一重物，可以省力，测力计与竖直方向夹角越大，拉

力也越大。

【真题演练】

1.如图所示，某工人将重150牛的铁桶在10秒内竖直向上匀速拉起4米,A装置是（填

“定”或“动）上升过程工人拉绳子的拉力为牛，拉力移动的距离为米.（滑轮、

绳的重力及摩擦不计）.

【答案】动，75,8

2.如图所示，建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物，不计滑轮的重和摩擦，若工人在5秒内

将绳子匀速向下拉6米，手拉绳子的力为牛，物体在上升的高度为一米.

【答案】200,6

3.使用一个定滑轮将一重物提升2m,则绳子自由端拉过的距离是？如果改用一个动滑轮来提

升重物，且提升同样高度，则绳子自由端拉过的距离为？

【答案】2m,4m

4.如图5所示，使用（a）图中滑轮的优点是可以；物体B的重力为10（）牛，若不计滑轮

重及摩擦，当用拉力后匀速提升物体B时，力后的大小为—牛，A、B物体上升2米用时4

秒，（a）图中绳子速度是米每秒（b）图中绳子速度是一米每秒。

【答案】改变施力方向，100,0.5,1

5.如图所示，G=200N,滑轮重G'=40N,要使物体能匀速上升2m,

下列说法正确的是（不计滑轮的摩擦）（）

A.F=B.F=N,并向上移动4mB.F=140N,并向上移动4m

C.F=D.F=N,并向上移动1mD.F=480N,并向上移动1m

【答案】C

6.如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置.他按图示提起钩码时注意保持测力

计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示

钩码重钩码升局局测力计示测力计移动

G/N度h/m数F/N距离S/m

甲0.980.20.980.2

乙0.980.21.020.2

丙0.980.20.550.4

请你分析：

（1）比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是；

（2）比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是；

（3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮

【答案】

（1）可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；

（2）可得出拉力与物重相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便;

（3）乙中测力计移动的距离小于丙中的距离，即使用动滑轮费距离；

【知识梳理2】滑轮组的特点

使用定滑轮能改变力的方向，但不能省力：使用动滑轮能省力，但不能改变力的方向。那我们

能不能把两者结合起来，组成滑轮组，使其又可以既改变力的方向，又能省力？

把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，讨论一下，你能设计出几种组合方式？

2段绳子承担2段绳子承担3段绳子承担

F=(1/2)GF=(1/2)GF=(1/3)G

方法要点：

①数绳子股数，注意要记“有效的绳子股数”，如上图有每个图都有3股绳子，但是有效的

股数即承担力的绳子股数是不同的，一个妙诀是注意前连个图的动力端方向是竖直向下的，

所以这股不算！第三幅图就是有效的。

②根据公式F阻=nF动(n为绳子股数)

【考点剖析】

例1.一个物体重力为G,问：①如图有几股有效绳子？②绳子力是多大？(滑轮重力和绳子

与滑轮间的摩擦力忽略不计)

【解析】从中间切开，有效段数为5,F=1/5G

【答案】5,3/5G

2.如图所示的四个滑轮组中，图可省一半力，图最费力，图和图_用力大

小一样。

【解析】如图可以看出a图3股，b图2股，c图3股，d图3股。abd三幅图重物在轴上,

G=nF,c图重物在绳端，F=G.

【答案】（b）,（c）,（a）,（d）

邛曾【真题演练】

一、题

1.如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动，所用的拉力分别为尸”尸2,尸3,

那么，下列关系式中正确的是（）

A.F2<F1<F3B.尸1V尸2V尸3C.尸2>尸i>尸3D.F1>F2>F3

【答案】A

【详解】

同一物体沿同一水平面做匀速直线运动，拉力与摩擦力平衡，三种情况下装置对物体的拉力是相等的。第

一种情况，绳子自由端的拉力与装置对物体的拉力相等；第二和情况，绳子自由端的拉力是装置对物体拉

力的一半；第三种情况，我们对装置的拉力是装置对物体拉力的2倍。所以拉力的关系是

尸2<尸1<尸3

故选A。

2.如图所示，物重为G的物体在不同的简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），关于拉力

尸1、尸2和尸3的大小关系，下列判断中正确的是（）

A.F3VF1VF2B.Fi<F2<FiC.F2<FI<F3D.F2<Fi<Fi

【答案】C

【详解】

如第一幅图所示，设杠杆上每格的长度为L,由杠杆平衡条件可知

所以

如第二幅图所示，滑轮组的有效段数〃=3,所以绳子拉力

如第三幅图所示，对滑轮受力分析可知，滑轮受到竖直向上的拉力以及两个竖直向下的拉力，竖直向

下的拉力大小都等于物重G,所以

综上可知，拉力"、B和23的大小关系为尸2〈凡〈尸3。

故选C。

3.如图所示，将重为G的物体A挂在滑轮组下，若要使物体A处于静止状态（不计绳重、滑轮重和摩擦），

则虚线框内悬挂的物体重为（）

【答案】C

【详解】

由图知

不计绳重、滑轮重和摩擦，则绳子自由端的拉力

而A物体静止，由二力平衡条件可得

所以虚线框内悬挂的物体重

故ABD不符合题意、C符合题意，

故选C。

4.如图所示，用尸=20N的拉力，拉着物体在地面上做匀速直线运动，不计绳子与滑轮间的摩擦，则物体

与地面之间的摩擦力的大小为（）

A.60NB.40NC.20ND.80N

【答案】A

【详解】

由图中可知，动滑轮上有三股绳子承重，故绳子拉动物体的拉力尸拉等于绳子自由端的拉力尸的三倍，即

FU=3F=3X20N=60N

因物体在水平方向上受到向左的绳子拉力尸拉和向右的地面摩擦力/,物体在水平方向上受力平衡，故物体

与地面之间的摩擦力大小为

户产£，二60N

故A符合题意，BCD不符合题意,

故选Ao

5.用如图所示简单机械，使重力同为G的物体都保持静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，其中用力最

小的是（）

【答案】D

【详解】

在不计摩擦、机械自重及绳的重量的理想状况下：由A图示知，B对应的力臂为伍物体对杠杆的作用力

的力臂为/2,则有

/2=2/I

由FJ=F42可得,拉力

F邕G=2G

由B图示知，a对应的力臂为人物体对杠杆的作用力的力臂为4则有

/I=2/2

由广山二尸2,2可得,拉力

F2=^G=；G

*1N

由C图可知，滑轮组承重绳子的根数

n=3

拉力

拉着物体在斜面上静止时，由可知，拉力

7*4=-G=-xG=­G

54/z4

综上可知，D选项中用力最小；故ABC不符合题意，D符合题意。

故选D。

关检测】

二、填空题

6.如图所示，物体重力是500N,动滑轮重20N（不计摩擦和绳重），要使物体匀速升高1m,那么人的拉

力是N,使用该装置（选填“能”或“不能”）改变力的方向，绳子自由端移动的距离为

mo

//////////////////

1¥甲

【答案】260能2

【详解】

山由图知，滑轮组承担物重的绳子股数〃=2,在不计摩擦和绳重，计动滑轮重的情况下，拉力大小

F=^（G+G动）=；X（500N+20N）=260N

⑵有定滑轮和动滑轮，使用该装置既能省力，又能改变力的方向。

⑶绳子自由端移动的距离

s=2h=2X.lm=2m

7.如图所示，滑轮组悬挂在固定的钢架上，滑轮下挂有A、B、C三个物体，当A物体的质量为500kg时,

滑轮组恰好平衡，滑轮、绳子自重及摩擦较小，可忽略不计，则B物体的质量应为kg,C物体的质

量为kgo

ra&

c

【答案】

【详解】

W⑵观察图可知，该滑轮组两侧为定滑轮，中间为动滑轮，滑轮、绳子自重及摩擦忽略不计，动滑轮有两

段绳子承担总重，可省一半力，则A、B、C重力关系为

又由G=mg可知

8.在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是30N,

不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力广为No

【答案】10

【详解】

从图可知，有三段绳子在拉物体，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力产为摩擦力的三分之一，

所以水平拉力/为

9.如图所示，小明用100N的拉力竖直向上拉动绳子，使重为240N的物体5s内匀速升高10m。不计绳重

和摩擦，则动滑轮重为N,此时小明用滑轮组提升该重物的机械效率为。

【答案】6080%

【详解】

[I]由图知，〃=3,不计绳子重与摩擦，则动滑轮的重力

G动=3/-G=3xlOON-240N=60N

⑵受力端移动距离

j=3/z=3xlOm=30m

拉力做的总功

WA=FS=IOONX30m=3000J

拉力做的有用功

W“=Gh=240Nx1Om=2400J

滑轮组的机械效率

10.如图所示，在50N的水平拉力*作用下，重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动，则物体A与

地面间滑动摩擦力为N；若增大拉力尸使物体A沿水平地面做加速直线运动，则物体A与地面间滑

动摩擦力将（不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦）。

jF*――

余母匚二A

【答案】150不变

【详解】

W物体A沿水平地面做匀速直线运动，物体A和动滑轮处于平衡状态，将动滑轮与物体当成一个整体，该

整体受到了向左的3段绳了•的拉力，总拉力为150N,还受到了向右的地面给其的摩擦力，摩擦力与总拉力

是平衡力，故摩擦力的大小为150N。

⑵由于A与地面的摩擦力属于滑动摩擦力，只与接触面的粗糙程度有关和压力的大小有关，与速度无关，

故摩擦力的大小不变。

11.如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案，若拉船的力需要很大，则应选用方案（选填“甲”

或“乙”），因为采用这种方案可以.（不计机械的自重及摩擦）

【答案】甲省力

【详解】

试题分析：小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案都使用了滑松，其中甲能省一半的力，但多费一倍的

距离：而乙费一倍的力，所以，若拉船的力需要很大，则应选用甲.

【考点定位】使用滑轮的特点

12.如图所示，不计绳重和摩擦，已知每个滑轮重1QN,物体重G=100N,为了使整个装置在如图所示位

置静止，则需要施加的力F=N,若物体以2cm/s的速度沿竖直方向上升，则动滑轮会以cm/s

速度下降.

o

c广

叩_1G

F

【答案】190I

【分析】

本题属于滑轮组的费力用法，作用在动滑轮上的力与动滑轮的重力之和等于物重的2倍，据此列出等量关

系解答.

【详解】

由题知：n=2,G沪100N,GK=ICN,F+G轮=2G物，则F=2G-G,&=2x1()0N-10N=190N；动滑轮移动的

速度等于物体移动速度的一半，若物体以2cm/s的速度沿竖直方向上升，则动滑轮会以