3.4.3简单机械-滑轮（讲义）-2022-2023学年九年级上册科学讲练课堂（浙教版）.docx

1、浙教版九年级上册第三章第四节简单机械-滑轮【知识点分析】一.滑轮1.滑轮的定义：滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。2.滑轮的实质：类似于一个变形的杠杆，受力可根据杠杆平衡原理分析。2.滑轮的分类：（1）定滑轮：轴固定不动特点：类似于一个等臂杠杆，不省力，不费距离，可改变力的方向应用：旗杆顶部滑轮，用来改变力的方向的装置（2） 动滑轮：轴随着物理一起运动特点：类似于一个省力杠杆，动力臂为阻力臂的二倍，省一半的力，费二倍距离应用：各种省力装置的滑轮【注意】1. 对于滑轮的受力分析最好使用受力平衡，一直动滑轮定滑轮有时会影响判断2. 并非不动的一定是定滑轮，如人在船上通过滑轮拉船二.滑轮

2、组1.滑轮组的定义：由若干个定滑轮和若干个动滑轮组合成滑轮组；同时具备定滑轮和动滑轮的特点。2.依据受力平衡可得：使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一；即F=1/n (G物+G动) 。3.特点：既能改变力的大小，又能改变力的方向4.如有n股绳与下端滑轮连接则（nF=G物+G动）绳端移动速度为滑轮移动速度的n倍5.横向的滑轮依据受力平衡进行分析，运动的速度大小可依据滑轮组分析三.机械效率1.相关物理量的意义：(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。(2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。(3)总功:人的拉力(动

3、力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外2.机械效率：（1）定义：有用功跟总功的比值，公式100%（2）增大效率的方法：有用功不变，减小无用功无用功不变，增大有用功减小无用功，增大有用功3.滑轮组的机械效率：Gh/FS = G物/（G物+G动） 【考点回顾】1. 分清动定滑轮并进行受力分析2. 滑轮组的受力分析3. 滑轮组的效率计算【例题分析】【例1】杭州地铁建设正紧锣密鼓进行着，图甲所示为地铁建设中正在工作的起重机，此时物体匀速上升，其滑轮部分结构示意图如图乙所示。所有装置的重力及摩擦力均不计，则以下说法正确的是（）A图中定滑轮的作用是省力B使用滑轮组提升物体可以省功C

4、此时a点所在绳子的拉力等于物重的三分之一Da点所在的绳子移动的速度是物体上升速度的三倍【答案】CD【解析】A定滑轮的作用是改变里的方向，它不省力不费力，故A错误。B使用任何机械都不省功，这就是功的原理，故B错误。C根据乙图可知，承担重力的绳子段数n=3则故C正确。D根据s=nh=3h可知，a点所在绳子移动的距离是物体上升距离的3倍。根据s=vt可知，a点所在绳子移动的速度是物体上升速度的3倍，故D正确。【例2】物体A在大小为2N的水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上作匀速直线运动，如图所示。若不计滑轮、弹簧测力计和绳的自重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是（）A此滑轮是定

5、滑轮B拉力F做功的功率为0.4瓦C使用此滑轮可以改变力的方向D物体A受到地面的摩擦力是4N【答案】D【解析】A根据图片可知，滑轮固定在物体A上，跟随物体一起移动，为动滑轮，故A错误；B拉力移动的速度v=nv物=20.2m/s=0.4m/s则拉力的功率P=Wt=Fst=Fv=2N0.4m/s=0.8W故B错误；C此滑轮为动滑轮，不能改变用力方向，但可以省力，故C错误；D物体A受到地面的摩擦力f=nF=22N=4N【例3】如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直

6、线运动，此时测力计的示数为550N。若在物体B下加挂重为90N的物体C后，用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（）A物体A所受滑动摩擦力大小为275NBF的大小为530NCF做功的功率为42WDB的重力为500N【答案】B【解析】A设物体A所受摩擦力大小为f，则有2f50N550N所以f250NA错误。D对于物体B，有3fGBG滑即250N3GB50N所以GB700ND错误。B加挂物体C后，有3（Ff）GBGCG滑即3（F250N）700N90N50N解得F530NB正

7、确。C物体B上升的速度为5cm/s，则拉力F端移动的速度v35cm/s0.15m/sF的功率PFv530N0.15m/s79.5WC错误。【例4】建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1000N的物体沿水平方向匀速移动了2m。已知工人所用的拉力F大小为250N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。此过程中，下列说法正确的是（）A绳子自由端沿水平方向移动了6mB物体受到的拉力为500NC拉力F的功率为125WD滑轮组的机械效率为80%【答案】D【解析】A由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=2s物=22m=4m故A错误；B物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的

8、拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力F拉=f=0.4G=0.41000N=400N故B错误；C拉力F做的功W总=Fs=250N4m=1000J拉力F的功率故C错误；D有用功W有=fs物=400N2m=800J滑轮组的机械效率故D正确。【例5】重为30牛的A物体，分别用如图所示甲、乙两种方法进行提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F1=18N，F2=8N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.5m，则在该过程中，下列分析正确的是（）A绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大BF1做功比F2做功少CF1与F2做功的功率相同D两种方法机械效率相同【答案】D【解析】AA

9、物体移动的速度甲图中n=2则乙图中n=3则绳子自由端F1移动的速度v绳1=2v物=20.05m/s=0.1m/s绳子自由端F2移动的速度v绳2=3v物=30.05m/s=0.15m/s比较可知，绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度小，故A错误。B甲图中绳子自由端移动的距离s1=2s=20.5m=1m乙图中绳子自由端移动的距离s2=3s=30.5m=1.5m则F1做功W总1=F1s1=18N1m=18JF2做功W总2=F2s2=8N1.5m=12J比较可知，F1做功比F2做功多，故B错误。C F1做功功率P1= F1 v绳1=18N0.1m/s =1.8WF2做功功率P2= F2 v绳2=8

10、N0.15m/s=1.2W比较可知，F1做功功率比F2做功功率大，故C错误。D甲图中的有用功W有1=Gs=30N0.5m=15J乙图中的有用功W有2=fs=20N0.5m=10J甲图中的机械效率为乙图中的机械效率为故两种方法机械效率相同，故D正确。【例6】如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（）A10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4mB左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用C在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛D

11、在10s内，拉力F做功的功率为1.2W【答案】C【解析】A根据图可知，承担拉力的绳子段数n=3；根据图乙可知，10s内物体移动了1m，则绳子自由端移动了s=ns物=31m=3m故A错误。BC根据公式得到解得F=5N以定滑轮为受力对象可知，墙壁对它的拉力等于4根绳子产生的拉力之和，即F墙壁=4F=5N4=20N墙壁受到滑轮组的拉力与墙壁对滑轮组的拉力为相互作用力，因此左侧墙壁受到滑轮组的拉力为20N，故B错误，C正确。D10s内拉力做的总功W总=Fs=5N3m=15J则拉力的功率故D错误。【例7】如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，一直弹簧秤读数为10N，物体M的

12、运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦），那么在此过程中（）A物体M与地面间的摩擦力为5牛B物体M与地面间的摩擦力为10牛C水平拉力F做功的功率为20瓦D1秒内滑轮对物体M做功为10焦【答案】C【解析】AB该滑轮为动滑轮，且；由于物体做匀速运动，摩擦力等于牵引力故A、B项均错误。CD1s内物体移动的距离力F移动的距离拉力F做功拉力F做功的功率为故C项正确，D项错误。【例8】如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（）A地面

13、对A的摩擦力为3NB绳子拉物体A的功率为2WC物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左D在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大【答案】B【解析】AC测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，这两个力大小相等，弹簧测力计示数为3N，所以A对B的摩擦力为3N，方向水平向右；由于物体间力的左右是相互的，则B对A的摩擦力为3N，方向水平向左，对A受力分析，A受到水平向右的绳子的拉力、水平向左的B对A的摩擦力、水平向左的地面对A的摩擦力，F作用在动滑轮上，对滑轮的拉力为10N，则拉动A的力为5N，所以地面对A的摩擦力为f=5N-3N=2N故AC错误；B绳子拉物体A的功率为故B正确；

14、D在运动过程中若将拉力F增大，但是AB间的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则AB间的摩擦力不变，且物体B仍然静止，由二力平衡条件可知，测力计的示数不变，仍为3N，故D错误。【例9】如图所示，利用相同的滑轮组装成甲、乙两种装置，将重均为10N的A、B两物体都匀速向上提升1m，已知滑轮重1N，不计绳重和摩擦，则下列说法中正确的是（）A使用甲滑轮省力B手的拉力F乙为5NC使用乙滑轮省力D手移动的距离甲比乙多【答案】C【解析】A甲滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，但是能改变力的方向，故A错误。BC乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，拉力等于物体和动滑轮总重力的一半，即故B错误，C正确

15、。D在甲图中，手移动的距离s甲=hA=1m在乙图中，手移动的距离s乙=2hB=21m=2m故D错误。【例10】工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（）A滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小B图中动滑轮相当于一个省力杠杆C绳子自由端下拉1m，桶上升2mD质量为50kg的工人利用该滑轮组能提起120kg的砂石【答案】B【解析】A定滑轮不省力不费力，但能改变力的方向，故A错误。B动滑轮相当于一个省力杠杆，它的动力臂是阻力臂的2倍，故B正确。C根据s=nh可知，当绳子自由端下拉1m时，桶上升故C错误。D当滑轮组不计绳重和摩擦时，根据得到解得G动+G物=1000N肯定不能提起120kg的砂石，故D

16、错误。【例11】如图所示，甲同学站在地面上用定滑轮把地面上的物体匀速向上运送到某一高度处。乙同学站在某一高处用动滑轮把该物体也从地面上匀速向上运送到同样的高度处。不计绳和滑轮之间的摩擦，绳子的重力和动滑轮的重力均不计。就甲和乙这一运送物体的过程中，下列分析正确的是（）A甲和乙做功相同B甲和乙做功的功率相同C甲比乙做的功多D甲比乙做功的功率大【答案】A【解析】AC匀速提升同一物体到同一高度处，二种情况下做的有用功相同，大小都为W有用Gh，因不计绳子质量和摩擦，绳子的重力和动滑轮的重力均不计，所以WW有用Gh故选项A说法正确，符合题意；选项C说法错误，不符合题意。BD因功率是由功和做功时间共同决定

17、的，而题干中没有做功时间，故无法判断功率的大小，故B、D选项说法错误，不符合题意。【例12】重为30牛的A物体，用如图所示甲、乙两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N，F118N，F28N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.5m，则在该过程中，下列分析正确的是（）AF1做功比F2做功少 BF1与F2做功的功率相同C两种方法中机械效率相同 D绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大【答案】C【解析】A.甲图中n=2，则乙图中n=3甲图中绳子自由端移动的距离s1=2s=20.5m=1m乙图中绳子自由端移动的距离s2=3s=30.5m=1.5m则F1做功W总1=F

18、1s1=18N1m=18JF2做功W总2=F2s2=8N1.5m=12J比较可知，F1做功比F2做功多，故A错误。B.F1与F2做功时间均为10s，则在相同时间内做功多的功率大，故F1做功功率比F2做功功率大，故B错误。C.甲图中的有用功W有1=Gs=30N0.5m=15J乙图中的有用功W有2=fs=20N0.5m=10J甲图中的机械效率为乙图中的机械效率为比较可知，两种方法中机械效率相同，故C正确。D.A物体移动的速度绳子自由端F1移动的速度v绳1=2v物=20.05m/s=0.1m/s绳子自由端F2移动的速度v绳2=3v物=30.05m/s=0.15m/s比较可知，绳子自由端F1移动的速度

19、比F2移动的速度小，故D错误。【例13】如图所示，用同样的轻绳（不计绳重和摩擦）和滑轮分别安装成甲乙两种装置（G物G轮）。在将同一物体匀速提升相同高度的过程中（）AF1F2、甲乙BF1F2、甲乙CF1F2、甲乙DF1F2、甲乙【答案】A【解析】图甲中使用的是定滑轮，图乙中使用的是动滑轮。设物重为G物，滑轮重为G轮，不计绳重和摩擦，根据定滑轮和动滑轮的特点，甲不省力，即F1G物乙可以省力，且F2（G物+G轮）已知G物G轮所以F2G物可得F1F2匀速提升的是质量相等的物体，若提升高度相同时，所做的有用功相同。由可知，不计绳重和摩擦，使用甲图的定滑轮不用对滑轮做额外功，故机械效率高；使用乙图的动滑轮

20、要对滑轮做额外功，故机械效率低。由上分析知，A正确、BCD错。【例14】如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为 G=80N 的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示，重物上升的速度 v 随时间 t 变化的图像如图丙所示。已知在 2s4s 内重物上升的竖直高度为 2m ，则下列说法错误的是（）A动滑轮重为20NB02s 内重物对地面的压力为40NC24s 内，绳自由端下降的平均速度为2m/sD46s 内，拉力F的功率为100w【答案】D【解析】A.由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数n=

21、2，由丙图可知，物体在4s6s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3=50N， 不计绳重和摩擦，则由得动滑轮的重力G动=nF3-G物=250N-80N=20N故A正确不合题意。B.在02s内，物体的运动速度为零，即物体静止在地面上， 由图乙可知此时的拉力F1=30N， 把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态， 由力的平衡条件得F支+2F1=G物+G动 则地面对物体的支持力F支=G动+G物-2F1=20N+80N-230N=40N 根据力的作用是相互的可知，此过程中重物对地面的压力F压=F支=40N。故B正确不合题意。C.已知在2

22、s4s内重物上升的竖直高度为2m， 则绳子自由端移动的距离s=nh=22m=4m 所用的时间t=4s-2s=2s 则在2s4s内，绳自由端下降的平均速度故C正确不合题意。D.由图丙可知，在4s6s内，重物做匀速直线运动，其速度v3=2.0m/s 拉力做功的功率P=Fv=50N2.0m/s2=200W故D错误符合题意。【例15】某同学设计了一种如图所示的简易电梯，由图可知（）AA是动滑轮B电梯厢运动的速度与拉绳的速度相等CB是定滑轮D如果电动机向下拉动绳子，电梯厢将上升【答案】D【解析】A.图中A滑轮固定不动，因此它是定滑轮，故A错误。B.此滑轮组的绳子股数为2股，因此绳子自由端移动的速度为电梯

23、厢运动速度的2倍，故B错误。C.图中B滑轮和电梯厢一块运动，因此它是动滑轮，故C错误。D.如果电动机向下拉动绳子，通过定滑轮改变了力的方向，所以电梯厢将上升，故D正确。【例16】如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体 A 对于地面静止，物体 B 以一定速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。则 A 与地面、A 与 B 之间的摩擦力、弹簧测力计的示数大小分别为（）A2N 6N 9NB6N 6N 6NC4N 2N 9ND2N 6N 6N【答案】A【解析】（1）根据图片可知，动滑轮上承担拉力的绳子n=2，则AB之间的摩擦力fBA=nF1=

24、23N=6N（2）定滑轮处于平衡状态，它向左受到弹簧测力计的拉力，向右受到三根绳子上的拉力F2.根据二力平衡的知识可知，弹簧测力计的示数 F=3F2=33N=9N（3）A处于平衡状态，它受到向左的B施加的摩擦力fBA=6N，向右的拉力F1=4N，二者的合力为 6N-4N=2N根据二力平衡的知识可知，A受到地面的摩擦力水平向右，大小为2N。【例17】如图所示装置，物体B放在水平桌面上，重为4N的物体A通过滑轮组拉住物体B，物体B以0.3m/s的速度水平匀速向右运动，现用一水平向左的拉力F拉物体B时，使物体A以0.6m/s的速度匀速上升。不计滑轮重、绳重和轮轴摩擦，则下列判断正确的是（）A物体B受

25、到的滑动摩擦力大小恒为8NB当物体B向右匀速运动时，物体A的速度为0.1m/sC当水平向左拉物体B时，拉力F大小为12ND当水平向左拉物体B时，拉力F功率为4.8W【答案】D【解析】A.由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，当B水平匀速向右运动时，由题意和平衡条件可得B受到的摩擦力f=F拉=nGA=34N=12N故A错误；B.物体B以0.3m/s的速度水平匀速向右运动，则A的速度为0.3m/s3=0.9 m/s，故B错误；C.当物体B向左运动时，受到向左的拉力和向右的摩擦力以及滑轮对B向右的拉力，物体B对桌面的压力和粗糙程度没有改变，则摩擦力不变，所以拉力F=F拉+f=12N+12N=24N故

26、C错误。D.A以0.6m/s的速度匀速上升，则B运动速度为0.2m/s，拉力F功率为P=Fv=0.2m/s24N=4.8W故D正确。【例18】如图所示，拉力为，物体以的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左的摩擦力，弹簧测力计示数为。下列说法正确的是（）A拉力F的功率为B物体受到的摩擦力为C滑轮组的机械效率为75%D拉力F增大到时，物体B开始向左运动【答案】A【解析】A由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度 v=2v物=20.1m/s=0.2m/s则拉力做功的功率故A正确；B物体B静止在地面上，处于平衡状态；则水平方向上物体B受到向右的

27、拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fAB+4N=12N则fAB=8N；由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N故B错误；C由图知，水平使用滑轮组，拉力做的有用功W有用=fs物，拉力端移动距离s=2s物，拉来做的总功W总=Fs=F2s物=2Fs物滑轮组的机械效率 故C错误；D若拉力F增大到10N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。【例19】如图所示，此时物体相对于地面静止，物体以的速度在物体表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑

28、轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（）A的功率为B物体和地面之间有摩擦力C如果增大，物体可能向左运动D弹簧测力计读数为【答案】C【解析】A由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=20.1m/s=0.2m/sF2的功率故A正确，不符合题意；B由图知，水平使用滑轮组，n=2，则 fB=2F2=23N=6N根据力作用的相互的可知；物体B对物体A的摩擦力向左，大小为6N，A受到水平向右的拉力4N，由力的平衡可知A受到地面的摩擦力 f地=6N-4N=2N故B正确，不符合题意；C如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变

29、，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态，故C错误，符合题意；D不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，由力的平衡条件可得，弹簧测力计的示数F=3F2=33N=9N故D正确，不符合题意。【例20】为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（）A两个滑轮在装置中起的作用相同B拉力的大小是配重大小的二分之一C拉力移动的距离是配重上升距离的两倍D将配重提升相同的高度，用该装置与直接提升配重所做的功相等【答案】C【解析】A由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；B该滑轮组中n=2，若不计摩擦，拉力的大小 故B错误；C该滑轮组中n=2，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故C正确；D直接提升配重做的功是有用功，用该装置将配重提升相同高度还要对动滑轮做功，即用该装置所做的功（总功）大于有用功，故D错误。