第6讲《简单机械滑轮和滑轮组》教师版.docx
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第6讲《简单机械滑轮和滑轮组》教师版
第6讲简单机械——滑轮及滑轮组
一、滑轮
1.滑轮:
周边有凹槽,可以绕着中心轴转动的轮子。
(1)定滑轮:
中心轴(整个轮)不随物体移动而移动的滑轮;如图①
(2)动滑轮:
中心轴随物体移动而移动的滑轮。
如图②
①②
2.
动滑轮和定滑轮的性质
(1)探究定滑轮的工作特点
①实质:
定滑轮的支点是转动轴,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,是一个等臂杠杆。
②特点:
使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向。
③定滑轮中的力的关系:
(不计轮轴间摩擦)F=G
④定滑轮中的路程关系:
绳子自由端移动距离(速度)=重物移动的距离(速度)
(2)探究动滑轮的工作特点
①实质:
动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径,因此动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂一半的杠杆。
②特点:
使用动滑轮能省一半的力,但不能改变力的方向,且多费一倍距离。
③动滑轮中力的关系:
(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
F=1/2G
(只忽略轮轴间的摩擦则拉力)F=1/2(G物+G动)
④动滑轮中的路程关系:
绳子自由端移动距离(速度)=2倍的重物移动的距离(速度)二、滑轮组
1.滑轮组:
将定滑轮和动滑轮组合的一种装置,成为滑轮组。
2.滑轮组的作用:
既可以省力又能改变的力的方向。
3.自由端:
针对绕在滑轮上的绳子而言,未以任何方式与滑轮连接并且可以移动的一端。
4.滑轮组中的路程关系:
自由端移动距离(速度)是动滑轮移动距离(速度)的N倍。
(N为与动滑轮连接的绳子段数)
5.滑轮组中力的关系:
物体与动滑轮的重力共有n股绳子承担,则
1
(物
n
+G动)
(不计摩擦)
F=1G
2
(不计轮重及摩擦)
F=1G(不计轮重及摩擦)
3
题型一:
定滑轮和动滑轮
【例1】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,双方都竭尽全力,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。
【变式训练】
1.
如图所示,两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,已知M>m,A静止在水平地面上。
不计滑轮质量,则()
A.转轴O对滑轮的作用力大小为(M+m)g
B.转轴O对滑轮的作用力大小为2mg
C.水平地面对物体A的作用力大小为Mg
D.物体A对水平地面的作用力大小为(M+m)g
【答案】B。
2.如图,一体重为G的工人通过定滑轮拉着放在水平地面上的重物A,所用的力为F.若重物A所受重力为GA,重物A对地面的压力为FA,且F<G<GA,定滑轮所受总重力为G定,不计绳重及滑轮摩擦。
当整个装置处于静止平衡状态时,下列说法正确的是()
A.FA与GA大小相等,方向相同
B.F与FA大小相等,方向相反
C.F和G是一对平衡力
D.天花板上的O点受到的向下拉力大小等于2F+G定
【答案】D。
3.
如图所示,在定滑轮两边分别挂上实心的铁球A、B,并使A球浸没在左杯的水中,B球浸没在右杯的酒精中(已知水的密度比酒精大),此时定滑轮恰好保持静止平衡状态,定滑轮体系内的摩擦忽略不计。
若将水杯、酒精杯同时撤掉,则定滑轮将()
A.向逆时针转动B.仍保持静止平衡状态C.向顺时针转动D.无法判断
【答案】C。
4.
弹簧秤下挂有一个定滑轮,定滑轮重力为1牛,A、B处于静止状态,GA=4牛,GB=6牛,如图。
忽略绳重和摩擦,则弹簧秤的示数为()
A.8牛B.9牛C.11牛D.12牛
【答案】B。
5.
某种活动黑板的示意图如下,两块形状相同的黑板的质量相同,其上端分别用两根绕过两只定滑轮的细绳相连。
当其中一块黑板沿竖直方向匀速运动时,另一块黑板同时做等速反向运动,不计一切摩擦力,每根绳所能承受的最大拉力为750N,则每块黑板的最大质量为()
A.150kgB.3000kgC.75kgD.37.5kg
【答案】A。
6.如图所示的实验装置,甲重40N,乙重10N,装置静止时不计弹簧测力计自重,则甲对地的压力和弹簧测力计的示数分别是()
A.30N;40NB.30N;10NC.40N;10ND.30N;50N
【答案】B。
7.
如图所示装置,滑轮下端挂重40N的物体,杠杆可绕水平轴无摩擦地转动,绳、杠杆和滑轮都不计重力,杠杆上标度的间距相等。
要在图示水平位置平衡,在杠杆A点所加的数值向下的力F应是()
A.200NB.100NC.50ND.25N
【答案】C。
8.
如图,质量分别为m1、m2、m3(m1>m2)的物体通过轻绳和弹簧连接起来,三个物体均处于静止状态。
不计弹簧自重、绳重和摩擦,关于此装置的说法错误的是()
A.绳子对m2的拉力大小为m2g
B.绳子对m1的拉力大小为m1gC.弹簧中拉力大小为(m1﹣m2)g
D.地面对m3的支持力大小为(m2+m3﹣m1)g
【答案】A。
9.
如图所示,A重为100N,B重为40N,当B匀速下降时,弹簧测力计的示数为N,若在A端施加一个水平向左的拉力使B匀速上升,则该拉力应为N。
【答案】40;80。
【例2】如图所示,在竖直向上大小为10N的力F的作用下,重物A沿竖直方向匀速上升,已知重物A上升速度为0.2m/s,滑轮重2N,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为()
A.22N0.4m/sB.22N0.1m/sC.4N0.4m/sD.4N0.1m/s
【答案】D。
【变式训练】
1.如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子,则()
A.F1最大B.F2C.F3最大D.一样大
【答案】C。
2.如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体,不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是()
A.20NB.25NC.30ND.35N
【答案】D。
3.
如图所示装置,绳子的一端拴着弹簧秤接地,绳子的另一端挂着物体G。
当用力F匀速提起滑轮(滑轮和绳子的重力及摩擦不计),弹簧秤示数为10牛,则物体重力G与力F的大小应为()
A.G=10牛,F=10牛B.G=10牛,F=20牛
C.G=5牛,F=5牛D.G=20牛,F=10牛
【答案】B。
4.如图所示,重为100N的物体A,在大小为20N方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动,经过3秒,物体A在水平面上向左移动了30cm的距离,滑轮与绳子质量不计,滑轮与绳子之间摩擦不计.则下列结论正确的是()
A.
物体运动的速度为10m/s
B.物体与地面之间的摩擦力为20NC.拉力F的功率为2W
D.拉力F做的功是12J
【答案】D。
5.
如图所示,在水平拉力F的作用下,物体A匀速向右滑动时,弹簧测力计示数为10 N,不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦,则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是()
A.F=20 N,f=20 NB.F=10 N,f=20 N
C.F=20 N,f=10 ND.F=10 N,f=10 N
【答案】C。
6.
如图所示,光滑的水平面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。
当拉力F为4牛时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到6牛时,下列分析正确的是()
A.弹簧测力计的示数为12牛B.弹簧测力计的示数为6牛
C.木板仍向右做匀速直线运动D.小木块将继续保持静止
【答案】D。
7.
如图(甲)所示,重为80N的物体在大小为10N,水平向左的拉力F1作用下,沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。
如图(乙)所示,保持拉力F1不变,用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动1m。
若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦,则()
A.物体向左运动时,拉力F1的功率P1=30W
B.物体向右运动时,物体与地面之间的摩擦力f=10NC.物体向右运动时,拉力F2=10N
D.物体向右运动时,拉力F2所做的功W2=40J
【答案】D。
8.
如图所示,重物A是体积为10dm3,密度为7.9×103kg/m3的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面。
若不计摩擦和动滑轮重,要保持平衡,求:
(1)作用于绳端的拉力F是多少?
(2)若缓慢将重物A提升2m,拉力做的功是多少?
(g=10N/kg)
【答案】
(1)作用于绳端的拉力F是345N;
(2)若缓慢将重物A提升2m,拉力做的功是1380J。
题型二:
滑轮组
【例4】小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点,他将重为5N的物体匀速提高了1m,每个滑轮重均为1N,不计绳重及摩擦,则有关绳端移动距离s、绳端拉力F、悬挂定滑轮处拉力F′的大小正确的是()
A.s=3m,F=2N,F′=7NB.s=3m,F=1.7N,F′=5NC.s=2m,F=3N,F′=10ND.s=2m,F=2.5N.F′=7.5N
【答案】C。
【变式训练】
1.
用4只完全相同的滑轮和2根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳的自由端用大小分别为F1和F2的拉力,将同一重物在相同的时间内,匀速提升相同的高度,两滑轮组绳子的自由端移动的速度分别为v1和v2。
若不计绳重和摩擦,下列说法正确的是()
A.甲乙滑轮组绳子自由端移动的距离相同B.F1大于F2
C.v1大于v2
D.F1和F2做的功不相等
【答案】B。
2.
如右图所示,绳及滑轮重不计,绳与滑轮的摩擦不计.若已知用F=30N的拉力可使物体沿水平地面匀速运动2米,那么,下列所述正确的()
A.物体的重为60NB.拉力做的功为60JC.物体受的摩擦力为60ND.绳子自由端移动6m
【答案】C。
3.
如图所示,弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中,若拉绳的力为F,则两弹簧测力计的示数为()
A.FA=FB=FB.FA=3FFB=2F
C.FA=2FFB=3FD.FA=FB=3F/2
【答案】C。
4.如图所示,一根细线绕过三个滑轮,两端固定在A、B两点,两动滑轮下所挂物体质量分别为m1、m2,两动滑轮上细线的夹角分别为α和β(α>β),不计一切摩擦,则m1、m2的大小关系是()
A.m1>m2B.m1<m2C.m1=m2D.无法确定
【答案】B。
5.如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置(不考虑轮重和摩擦)。
使用时:
(1)瘦子固定不动,胖子用力F1拉绳使货物G匀速上升。
(2)胖子固定不动,瘦子用力F2拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是()
A.F1<F2B.F1=G
C.滑轮A、B、C都是定滑轮D.滑轮A、C的作用相同
【答案】D。
6.体重是600N的人站在重为200N的木板上,小滑轮重力60N,如图所示。
则站在木板上的人要N
的拉力才能使木板水平静止,此人对木板的压力为N。
(不计滑轮重和绳与滑轮的摩擦)
【答案】185;415。
7.
如图所示,由于施工需要,某工人坐在筐子里用滑轮将自己吊起,他用100牛顿的力拉绳子,使自己匀速升高1米,他所做的功是焦耳,他和筐子的总重是牛顿。
【答案】500;500。
8.
如图所示,物体A重100N,物体B重20N.若不计滑轮和绳重及滑轮轴间的摩擦,当B以0.2m/s的速度匀速下降20cm时,A受到的摩擦力是N,A速度为m/s,A移动的距离为cm。
【答案】
(1)10;0.4;40。
9.
有一个矿井,深20m,有两个工人将一个重为400N的矿石从井底匀速拉向井面,如图所示,动滑轮重20N,不计其他摩擦。
如果两个工人始终保持相同的速度拉矿石,则两个工人用的拉力F=N;当矿石拉出井面时,则其中一个工人将绳子移动了m。
【答案】
(1)210;20。
【例5】如图所示,有一根绳子从一黑箱的左侧穿进去,又有一根绳子从箱子右侧孔中穿出。
左侧的线上拴一个玩具卡车,右侧的线上拴一个玩具汽车,用手拉右侧的玩具,左侧的玩具也向前动了一动,当继续把汽车向前拉时,汽车才走出约10cm,卡车已前进了20cm。
黑箱里有什么神秘的东西使卡车走得比汽车快?
试画出该装置的示意图。
【答案】
【变式训练】
1.
在我校物理科技节上,玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”。
如图所示,当一学生握住中间细细的圆柱体并保持静止时,玲玲老师用两弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线,使“整根”细线向右做匀速运动,神奇的是:
左手甲弹簧测力计的示数为4.8N,右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N.“同一根”细线右端受拉力小,为何细线还能向右匀速运动呢?
原来中空的细圆柱体内部另有“机械”,你认为内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中(不计绳重及摩擦)()
A.
B.
C.
D.
【答案】B。
2.
如图,一人站在地上利用滑轮向下用力拉绳子,把重物G吊起,请在图上画出绳子的绕线方法,并使拉力最小。
【答案】
3.
某工人体重600牛,站在地面上欲将1200牛的物体提升到楼上,每个滑轮重300牛,(不计绳重以及摩擦)请你在方框中帮他设计滑轮组。
【答案】
4.一条绳子最多能承受1000N的拉力,请设计一个滑轮组,用这条绳子吊起3300N的重物,画出滑轮组安装示意图。
(滑轮重及摩擦不计)
【答案】
;
5.
如图,用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B,请在图中画出最省力的绕线方法;物块移动的距离为cm;物体的重力为24N,物块运动时所受到的摩擦18N,则绳子自由端的最小拉力为N。
(不计绳子与滑轮间的摩擦)。
【答案】
;3.10;6。
【例6】重为400N的物体,用如图所示的滑轮组在F=25N作用下,物体以0.8m/s的速度匀速前进,不计滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦
求:
(l)物体受到的摩擦力。
(2)F的功率。
【答案】100N;80W。
【变式训练】
1.
如图所示,工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的木箱从地面匀速吊上4m高的阳台,所用的拉力为220N,不计绳重和摩擦,求:
(1)木箱匀速上升的速度;
(2)动滑轮的重。
【答案】0.1m/s;60N。
2.工人利用如图所示的滑轮在10s内将重450N的物体向上匀速提起2m,所用拉力为250N;求:
(1)
绳子自由端移动的速度为多少?
(2)若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升,不计绳重和摩擦力,拉力应为多大?
【答案】0.4m/s;475N。
3.用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进10厘米,已知小车的重力G=10N,拉力大小F=15N,求
(1)绳子自由端的距离为多少?
(2)小车与地面之间摩擦力?
(3)
拉力做的功多少?
(不计滑轮的重力及绳与滑轮之间的摩擦)
【答案】30cm;45N;4.5J。
4.
如图所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。
运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N。
动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。
)求:
(1)绳子自由端运动速度?
(2)绳子自由端受到的拉力大小?
(3)人对地面的压力?
【答案】0.4m/s;110N;400N。
1.
古代护城河上有座吊桥,它的结构原理如图所示。
用力拉动绳子就可以将桥从水平位置缓慢向上拉起。
利用滑轮A、B的目的是()
A.A可以省力,B可以改变力的方向
B.A、B都可以省力
C.A、B都可以改变力的方向
D.可以省功
【答案】C。
2.
如图所示,水平桌面上有一铁块,由绕过定滑轮的细绳与重6N的沙桶相连且保持静止。
不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,以下分析正确的是()
A.使用定滑轮是为了省力
B.若剪断绳子,铁块由于惯性将向左运动
C.铁块对桌面的压力和铁块的重力是一对平衡力D.铁块受到绳子的拉力为6N
【答案】D。
3.
如图所示为一种健身拉力器。
在拉杆处用力往下拉,能把配重提起从而起到锻炼身体的作用,配重由若干金属块(每块质量为10kg)组成。
小科同学体重为85kg,他用200N的拉力向下拉动拉杆,使20kg的配重块在2s内匀速升高40cm,一分钟内这样连续做了30次,不计摩擦、拉杆和绳的重力,则小科同学()
A.认为此健身器上的滑轮A的作用是省力
B.一次最多能拉起9块金属块
C.锻炼时的功率为50W
D.锻炼1分钟对每块配重块做的功为1200J
【答案】D。
4.
如图,小明在研究定滑轮和动滑轮的特点时,发现使用定滑轮时稍费力,使用动滑轮时远远不能省一半力,下列原因分析中正确的是()
A.小明做实验的误差太大了,他不会做实验
B.使用定滑轮应该不省力也不费力,小明实验结果错误,应该重做实验
C.因为动滑轮转动过程中没有摩擦,导致弹簧测力计示数远大于钩码重的一半D.小明研究动滑轮时,没有考虑到动滑轮的重是远不能省一半力的主要原因
【答案】D。
5.如图所示:
人用200牛的水平拉力拉绳,使人与木板一起向左做匀速直线运动,则木板底部受到地面对它的摩擦力()
A.400NB.200NC.0ND.100N
【答案】A。
6.如图所示,a、b、c为三个物块,M、N为两个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们连接如图并处于静止状态。
下列判断中,正确的是()
A.有可能N处于压缩状态而M处于不伸不缩状态
B.有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态
C.有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态
D.有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态
【答案】D。
7.
重力均为1N的A、B滑轮如图所示组装,重物G重20N,绳端拉力为F。
若不计摩擦,在匀速提起重物时,下面结论中正确的是()
A.B均为定滑轮,F=20N
B.B均为动滑轮,F=5.5N
C.A为定滑轮、B为动滑轮,F=10.5N
D.A为定滑轮、B为动滑轮,F=9.5N
【答案】D。
8.
如图所示的滑轮组上挂砝码A、B后恰好静止(轮和绳子的重及摩擦不计).若再在A、B下面各挂上一个质量相等的小砝码,将出现的情况是()
A.A下降B.A上升
C.保持静止D.砝码质量未知,无法确定
【答案】B。
9.
如图所示,物体A重120N,物体B的体积是1dm3,此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动;若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升,需要对A施加100N水平向左的拉力,则下列选项正确的是(不计摩擦、绳重及滑轮重,g取10N/kg)()
A.物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B.物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C.物体B在水中匀速上升时,绳的拉力功率为2W
D.物体B密度是3×103千克/米3
【答案】D。
10.
用图所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动。
如果拉力F=3N,物体A的速度v=0.2m/s,忽略滑轮重、绳重和轴摩擦。
下列说法中正确的是()
A.物体A受到合力不为零B.物体A受到的拉力为1NC.物体A受到的摩擦力为9ND.竖直墙受到的拉力为9N
【答案】C。
11.如图所示,物体A重80N,物体B重72N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动。
如果在物体A上加一个水平向左的力,拉动物体A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,则此时拉力F及3s内拉力F所做的功W分别是(已知动滑轮重18N,绳重以及绳与滑轮之间的摩擦不计)()
A.F=90N;W=27JB.F=60N;W=54JC.F=30N;W=27JD.F=60N;W=18J
【答案】B。
12.
如图所示,放在桌面上的物体M1重100牛顿,通过滑轮挂有重为30牛顿的物体M2,刚好能使M1在桌面上做匀速运动,则物体M1和桌面间的摩擦力为(忽略滑轮重及滑轮摩擦)()
A.30牛B.60牛顿C.100牛顿D.15牛顿
【答案】B。
13.
如图中的三种装置分别将重物G1G2G3匀速提起,不计摩擦和绳重及滑轮重。
若用拉力F1=F2=F3,则G1G2G3的关系是()
A.G1=G2=G3B.G1<G2<G3C.G1<G2=G3D.G1>G2>G3
【答案】B。
14.如图,若不计滑轮的重,且忽略绳子的重和摩擦,下列说法错误的是()
A.使用该滑轮组能省一半的力,并且能改变动力的方向。
B.使用该滑轮组时,拉力F克服物体的重力做了功。
C.提升重物过程中,重物的重力势能增加。
D.如果将重物提升1米,要拉过3米的绳子。
【答案】D。
15.
如图甲所示,重为80N的物体在大小为30N、水平向左的拉力F1作用下,在水平面上以0.4m/s的速度做匀速运动,滑轮与绳子质量及滑轮轴处摩擦均不计。
改用如图乙所示滑轮组后,该物体在水平向右的拉力F2作用下,在相同的水平面上向右匀速运动0.5m,下列说法不正确的是()
A.物体与地面之间的摩擦力为60NB.拉力F1的功率为24W
C.拉力F2的大小为90N
D.拉力F2做的功是45J
【答案】D。
16.小明利用滑轮组吊起1000N的物体,并要站在二楼向上用力,小明所用的绳子最大能承受的拉力
300N,如果你是小明,在下列滑轮组中,可以选择的有()
【答案】CD。
17.如图是一个上肢力量健身器示意图。
配重A受到的重力为1200N,其底面积为5×10﹣2m2。
D是动滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:
0H=2:
5
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