八年级物理暑假班讲义第4讲.滑轮的认知.教师版

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1、4滑轮的认知漫画释义 秋季班 第八讲秋季班 第六讲暑期班 第五讲知识互联网 模块一 滑轮的认知知识导航残奥会上运动员将自己及轮椅一起拉起! 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

2、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.定滑轮的杠杆原理 等臂杠杆: , 即: ; 其中: s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离.动滑轮的杠杆原理 省力杠杆:,即: ; 其中: s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离.反拉滑轮模型受力分析: 费力省距离: ; 其中:

3、s为绳子端的移动距离, h为物体移动距离.水平滑轮问题; ; ; ; ; ; 夯实基础 教师引例: 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 .【答案】 定滑轮【例1】 如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置. 他按如图所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G/N钩码升高高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离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) 比较测力计拉力的方向, 可知: 使用定滑轮的好处是 ; (2) 比较测力计

4、示数的大小, 可知: 使用动滑轮的好处是 ;(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 ; (4) 在提升重物的过程中, 如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点, 则应选择 ; 【答案】 (1) 可以改变力的方向 .(2) 能省力 (3) 费距离(移动更多距离) (4) 由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组【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【答案】 D【例3】 采用了如图所示的两种方法将同一物体提升同样的高度. 已知物

5、体所受重力为20N, 每个滑轮重力均为5N, 物体在10s内被提升的高度均为2m. 不计绳重和摩擦:(1) 人在绳子端所用力分别为F1和F2, 则F1= N, F2= N; (2) 绳子自由端移动的距离分别为s1和s2, 则s1= m, s2= m; (3) 绳子自由端移动的速度分别为v1和v2, 则v1= m/s, v2= m/s. 【答案】 (1) 20; 12.5 (2) 2; 4 (3) 0.2; 0.4 【例4】 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

6、确的是 ( )A. B. C. D. 【答案】 D【例5】 不考虑滑轮与轻绳之间的摩擦, 米袋总重为800N, 而绳上吊着的静止的“绅士”重500N, 则米袋对地面的压力为 ( ) A. 500N B. 250N C. 300N D. 800N【答案】 C能力提升【例6】 小李的质量为50千克, 可以举起80千克的杠铃; 小胖的质量为70千克, 可以举起60千克的杠铃. 他们两人通过如图所示的装置来比赛, 双方竭尽全力, 看谁能把对方拉起来, 比赛结果应是 ( )A. 小李把小胖拉起 B. 小胖把小李拉起C. 两个都拉不起 D. 两个都拉起【答案】 B【例7】 如图所示, 物体受到的重力为,

7、用力将滑轮匀速提升, 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). 当重物上升时, 关于滑轮上升的高度和拉力的说法正确的是 ( )A. , B. , C. , D. , 【答案】 C 教师可以引导学生思考: 若上题中计滑轮重力, 比如滑轮重力为5N, 那么拉力F大小应为 N, 物体上升1m , 拉力F上升 m.【答案】 45; 0.5【例8】 如图所示, 用力将滑轮匀速提升, 重物随滑轮一起匀速上升(不计绳重、及绳与轮之间的摩擦). 已知滑轮自重为10N, , 则重物的重力为 N.【答案】 20【例9】 如图所示, 用动滑轮拉着一个物块在水平方向运动. 已知物体重力为120N

8、, 受到的地面的摩擦力为50N, 物块恰在水平方向做匀速直线运动, 30s内物体向左移动了0.9m, 则力F大小为 N; 绳子自由端的移动速度为 m/s.(忽略滑轮摩擦以及动滑轮和绳重)【答案】 25; 0.06【例10】 如图所示, 用动滑轮拉着一个物块在水平方向运动. 已知物体重力为30N, 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)【答案】 20 8模块二 滑轮组及其受力分析知识导航滑轮组特点: 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

9、力的方向, 又可以省力.受力分析: (将重物与动滑轮看做一个整体) ; ; 其中n为承重绳子的段数.整体法解基本滑轮模型夯实基础【例11】 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 ( )A B C D【答案】 B【例12】 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. 【答案】 如图所示. 【解析】 一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组, 可以绕成两段绳和三段绳承担拉力, 其中三段绳为最省力. 根据“奇拴动, 偶拴定”的原则, 绳的固定端接在动滑轮的钩子上. 【例13】 一个同学站在地面上, 要利用如图所示的滑轮组提升

10、重物. 已知物重, 而绳子最多只能承受的拉力. 请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法. 【答案】 略. 【解析】 先判断. 用“进一法”取. 根据“奇拴动, 一动配一定, 变向加一定”原则, 绳子应固定在动滑轮的钩上, 由内向外绕.【例14】 如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图, 它由4个定滑轮和两个动滑轮组成, 绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上, 旋转摇柄可以使晾衣架升降. 假设在升降过程中衣架横梁保持水平. 请回答下列问题: (1) 假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50N, 则静止时绳子拉力是 N; (各种摩擦力忽略不计)(2)要使衣架横梁上升1m, 则绕进旋轮上的绳子长度是 m

11、. 【答案】 (1) 12.5 (2) 4【例15】 如图所示的滑轮组, 将重120N的物体匀速提高0.1m（动滑轮的重及绳子的摩擦不计, 所需的拉力和自由端移动的距离正确的是 ( )A. 40N, 0.3m B. 40N, 0.2m C. 60N, 0.3m D. 60N, 0.2m【答案】 A【例16】 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 N; 若物体上升0.3m, 则绳子自由端移动的距离为 m.【答案】 200N; 1.2【例17】 如图所示, 图中的甲、乙两个物体处于

12、静止状态. 甲、乙的密度之比甲: 乙=2: 1, 质量之比, 且乙的质量为500g. 若不计绳重、轮重和摩擦, g取10N/kg, 则下列说法正确的是 ( )A. 滑轮组静止时, 甲受力平衡, 乙受力不平衡B. 甲、乙两个物体的体积比为8: 5C. 甲的重力为8ND. 乙对地面的压力为3N【答案】 D【解析】 A. 因为滑轮组静止时, 甲乙物体都处于静止状态, 因此甲乙物体都受到平衡力的作用; 故A错误. B. , 所以; 故B错误. C. ; 故C错误.【例18】 (多选) 如图所示滑轮组, 不计滑轮、绳、弹簧测力计重及轮与轴间的摩擦, 当用力拉动物体A向左匀速运动的过程中, 若物体与地面间

13、的摩擦力的大小f=18N, 绳端移动速度为0.6m/s, 则 ( )A. 弹簧测力计的示数是18NB. 拉力的大小是6NC. 物体A移动的速度是0.6m/sD. 物体在4内通过的距离是0.8m【答案】 BD【解析】 A. 测力计示数应为6N C. 物体A移动的速度是0.2m/s本题考查滑轮组省力公式的应用, 关键是公式及其变形的灵活运用, 难点是对动滑轮上绳子段数的判断, 此题还要搞清的是滑轮组需要克服的是物体与地面间的摩擦力. 能力提升【例19】 如图所示, 体重为500N的人站在地上提升重物, 使重物以的速度匀速上升. 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

14、轮与轴之间的摩擦) , 则人对绳子的拉力为 N; 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 .【答案】 225; 275 ; 2【例20】 如图所示, 体重为500N的人站在高台上提升重物, 使重物以的速度匀速上升. 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: 则人对绳子的拉力为 N; 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 .【答案】 150; 650 ; 3【例21】 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

15、间的摩擦)A. 218N B. 220N C. 210N D. 236N【答案】 C【解析】 设人对绳的拉力F, 将人、吊篮和动滑轮视为一个整体, 此时整体处于静止状态, 整体重力由5段绳子承担, 所以有5F=. 所以【例22】 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)【答案

16、】 360 ; 200; 900【例23】 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?【答案】实战演练【练1】 用一个动滑轮将重120N的物体匀速提起(动滑轮重、摩擦忽略不计), 所用拉力为 ( )A. 120N B. 60N C. 240N D. 30N【答案】 B【练2】 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

17、F丙 C. F甲F乙F丙 D. F甲F乙F丙 【答案】 B【练3】 (多选) 如图所示，在大小为50N的拉力F作用下, 滑轮组将80N的重物提升了lm, 忽略绳重及摩擦阻力. 在此过程中 ( )A. 绳子自由端下降的距离是2mB. 绳子自由端下降的距离是3mC. 动滑轮的重力为20ND. 将物体重力增加到160N, 则拉力变为100N【答案】 AC【解析】 D. 90N【练4】 (多选) 如图所示, 用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动, 使物体以相等速度移动相同的距离. 所用拉力分别是F1、F2、F3, 这三个力的作用点移动距离分别是s1、s2、s3, 移动速度分别为v1、

18、v2、v3, 不计滑轮摩擦, 则 ( )A. F1: F2: F3=2: 1: 4 s1: s2: s3=2: 1: 4B. F1: F2: F3=2: 1: 4 s1: s2: s3=2: 4: 1C. F1: F2: F3=2: 4: 1 v1: v2: v3=2: 1: 4D. F1: F2: F3=2: 1: 4 v1:v2: v3=2: 4: 1【答案】 BD【解析】 (1) (2) (3) 此题考查的知识点是滑轮组绳子拉力的计算以及拉力作用点移动的速度和距离, 解答此题的关键是首先分清定滑轮和动滑轮, 然后再根据其工作特点做出判断.【练5】 如图所示, 体重为500N的人站在水平地

19、面上拉绳子, 使重物以的速度匀速上升. 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 .(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.【答案】 (1) 175 ; 325; 2 (2) 9501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

20、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个省力轮轴, 后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴. 车把和前叉也构成省力轮轴. （2）自行车上坡走S形路线, 相当于增加了斜面的长, 可以省力, 使上坡更容易. 3压强方面 （1）一般情况下, 充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为S100cm2, 当一普通的成年人骑自行车前进时, 自行车对地面的压力大约为F（600N+250N）850N, 可以计算出自行车对地面的压强约为8.5104Pa. （2）自行车的车座较宽大, 可以增大人与车座的接触面积, 减小对人的压强, 人骑车时感到舒服. 自行车中的物理知识 69寒假初二尖端班第4讲教师版