(完整版)初中物理滑轮知识点和试题精讲.doc

1、滑轮知识点总结对比学习定滑轮、动滑轮、滑轮 组的定义、实质及作用，在此基础上掌握组装简单的滑轮组的方法：若要改变力的方向，n段绳子需要用n个滑轮；只省力，不改变力的方向，n段绳子需要（n-1）滑轮；定滑轮和动滑轮的个数最多相差1个；接线方法：奇数根绳子从动滑轮开始接线，偶数根绳子从定滑轮开始接线。段数的确定可以采取在动、定滑轮间画一条水平直线，数绳子和直线交点的方法，由于绕过定滑轮的绳子的自由端没有连接重物，此段绳子不计在n数之内。简单说就是：定滑轮改变力的作用方向，而不省力，实质是一个等臂杠杆，动滑轮省一半的力，实质是一个动力臂是阻力臂二倍的杠杆。绕线方式：奇动偶定（绳子段数为奇数时先绕动滑

2、轮，偶数时先绕定滑轮），滑轮组省力但不省功，滑轮组的机械效率：G/nF G：重物重力，n:绳子段数，F：自由端拉力滑轮有两种：定滑轮和动滑轮(1) 定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可改变作用力方向.(2) 定滑轮的特点通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧秤的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。定滑轮的原理定滑轮实质是个等臂杠杆，动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。(2)动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离.动滑轮的特点 使用动滑轮能省一半力

3、，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。动滑轮的原理 动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向. 滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.滑轮组的用途 为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。省力的大小使用滑轮组时，滑轮组用几段绳吊着物体，提

4、起物体所用的力就是物重的几分之一。滑轮组的特点 用滑轮组做实验，很容易看出，使用滑轮组虽然省了力，但是费了距离动力移动的距离大于货物升高的距离。杠杆的平衡条件： F1L1= F2L2 （ F1：动力 ；L1：动力臂；F2：阻力； L2：阻力臂 ）定滑轮： F=G物 S=h （F：绳子自由端受到的拉力； G物：物体的重力； S：绳子自由端移动的距离； h：物体升高的距离）动滑轮： F= （G物+G轮)/2 S=2 h （G物：物体的重力； G轮：动滑轮的重力）滑轮组： F= （G物+G轮） S=n h （n：通过动滑轮绳子的段数）机械功：W （J） W=Fs （F：力； s：在力的方向上移动的距

5、离 ）有用功：W有 =G物h总功：W总 W总=Fs 适用滑轮组竖直放置时机械效率: =W有/W总 100%功率:P （w） P= w/t (W：功; t：时间)关于滑轮的综合题一、（一模）如图25所示是起重机的结构示意图。用它把质量为2103kg，底面积为1m2的货箱G匀速提起。（取g10N/kg）问：（1）当货箱静止于水平地面时，它对地面的压强是多少？（2）若把货箱匀速吊起3m，起重机对货箱做了多少功？（3）吊起货箱时，为使起重机不倾倒，在它右边加挂质量为多大的铁块？ 已知：OA10m，OB5m。（设起重机所受重力的作用线恰好通过O点。）二、(一模)磅秤上有一个重1500N的木箱，小明站在地

6、上，想用如图29（甲）所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上，可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为40kg。于是他改变滑轮组的绕绳方法如图29（乙）所示，再去提这个木箱。当木箱匀速上升时，小明对地板的压力为100N，不计轴摩擦和绳重，取g10N/kg。求小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率。三、（一模）图30MOAB如图30所示，一正方体合金块M的边长为20cm，把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处，一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡，此时M对水平地面的压强为1.1104Pa，人对水平地面的压强为1.45104Pa；若把M浸没于水中(M与容器底不接触)，人

7、用力F2仍使杠杆在水平位置平衡，此时人对地面的压强为1.15104 Pa；已知人单独站在水平地面上，对地面的压强为1.6104 Pa（g取10N/kg）求：（1）力F1的大小；（2）合金块M的密度；（3）当 M浸没于水中时，若剪断细绳，合金块M沉于容 器底，则M对容器底的压强为多大滑轮组重物行走装置提升电动机MN图23四、（一模）图23是简易电动门式起重机的结构示意图。MN为质量可以不计、长4m的横梁，行走装置可以把提起的重物在横梁上左右移动。提升电动机通过钢丝绳和滑轮组提起重物，滑轮组的结构如图。当提起的重物质量是0.5t，钢丝绳重和轮、轴间摩擦不计时，滑轮组的机械效率是80%。当以0.2m

8、/s的速度匀速竖直向上提起1.125t重物时，滑轮组的机械效率是多 少？电动机拉动钢丝绳的功率是多少？若行走装置和提升电动机的总重是2.75103N，提起重物质量为2t，行走装置使提起的重物沿横梁从中点A移到B点，以M点为轴，N点向上的支持力增加了6103N，MB的距离是多少？（g取10N/kg）ABDCEOF图25五、（一模）图25是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，D是油缸，E是柱塞。作用在动滑轮上共三股钢丝绳，卷扬机转动使钢丝绳带动动滑轮上升提取重物，被打捞的重物体积V0.5m3。若在本次打捞前起重机对地面的压强p12.0107Pa，当物体在水中匀

9、速上升时起重机对地面的压强p22.375107Pa，物体完全出水后起重机对地面的压强p32.5107Pa。假设起重时柱塞沿竖直方向，物体出水前、后柱塞对吊臂的支撑力分别为N1和N2，N1与N2之比为19：24。重物出水后上升的速度v0.45m/s。吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计。（g取10N/kg）求：（1）被打捞物体的重力；（2）被打捞的物体浸没在水中上升时，滑轮组AB的机械效率；（3）重物出水后，卷扬机牵引力的功率。六、(一模)某桥梁施工队的工人用如图24所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件。已知工件的质量为100kg工人的质量为70kg。工件打捞出水面前与工件完全被打捞出水后

10、工人对地面的压力之比为15：2，工件在水中时，滑轮组的机械效率为60% 。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg 。求：（1）工件浸没在水中时所受的浮力浮 ；（2）工件完全打捞出水面后，滑轮组的机械效率2 ；（3）工件完全打捞出水面后，以0.2m/s的速度被匀速提升，工人拉绳的功 率P2。1 答案 （1）（2）W=FS=2103kg10N/kg3m=6104J（3） GAO = G0OB2103kgg10m = m0g5mm0 = 4103kg2 答案 F拉G人木箱和动滑轮受力G箱G轮2F拉F支2G人F支2G人mg 改变绕绳方式后，F拉F支G人，木箱和动滑轮受力G箱G轮3F拉3(G人F支

11、) 所以2G人mg3(G人F支) F支F压100NG人3F支mg3100N40kg10N/kg700N F拉G人F支700N100N600N 机械效率83.3%3 答案 （1），F1=G人p1S=640N1.45104Pa0.04m2=60N， F2=G人p2S=640N1.15104Pa0.04m2=180N（2）杠杆在水平位置平衡时，有： OA(GMFM)=OBF1 OA(GMF浮)=OBF2 由可得， FM=F压=PMSM=1.1104Pa(0.2m)2=440N F浮=水gVM=1103kg/m310N/kg(0.2m)3=80N 将FM=440N、F浮=80N 代入式，解得： GM=

12、620N （3）当M浸没于水中时，剪断细绳，合金块M沉于容器底， 4 答案 提起重物质量分别为0.5t和2t，重物重分别为Gmg 0.5t10N/kg 5103N，G/m/g 2t10N/kg 20103N由滑轮组机械效率W有用/W总G物/（G物G动），代入数据：80% 5103N/（5103NG动），解出G动=1.25103N/G物/（G物/G动）20103N/（20103N1.25103N）94%钢丝绳拉力F=（G物/G动）/3 =（20103N1.25103N）/37.1103N匀速拉动时，电动机拉动钢丝绳的功率P Fv7.1103N30.2m/s=4.26103W或P（G物/G动）v物

13、（20103N1.25103N）0.2m/s=4.25103W把横梁MN看成杠杆，以M点为轴，重物在A点和B点时，根据杠杆平衡条件：（G物G行G动）MA FAMN（G物G行G动）MB FBMN两式相减得：（G物G行G动）（MAMB） （FAFB）MN当FAFB6103N0，代入数据：（20103N1.25103N2.75103N）（2mMB）6103N4m解出： MB1m当FAFB6103N0，代入数据：（20103N1.25103N2.75103N）（2mMB）6103N4m解出：MB/3m5 答案 （1）设起重机重为G，被打捞物体重力为G物；打捞物体前，G=p0S在水中匀速提升物体时：F拉

14、=G物F浮起重机对地面的压力：G+F拉=p1SF浮=水gV排=0.5104N物体出水后：G+G物=p2S，F拉=（p1- p0）S；G物=（p2- p0）S可得物体重力为 G物=2.0104N。（2）设钢丝绳上的力在出水前后分别为F1、F2，柱塞对吊臂力的力臂为L1，钢丝绳对吊臂力的力臂为L2。根据杠杆平衡条件可知：N1L1=3F1L2 ； N2L1=3F2L2，=，F1= （G物F浮+ G动） F2= （G物+ G动），= =将数据代入得： G动=0.4104N物体浸没在水中上升时，滑轮组AB的机械效率：（3）出水后钢丝绳上的力：F2= (G物+G动)/3=0.8104N物体上升的速度v，钢

15、丝绳的速度v=3v=30.45m/ s =1.35m/ sP=F2 v=0.8104N 1.35m/ s =1.08104W。6 答案 （1）以人为研究对象，进行受力分析如图（3）甲、乙所示：G人=F1+N1 N1=G人-F1G人=F2+N2 N2=G人-F2工人受到地面的支持力与工人对地面的压力大小相等；绳对人的拉力与人对 绳的拉力大小相等。1/21/2（人-F1）/（G人-F2）15/2 图（3）又1=W有/W总=（G物-F浮）h / F1S = (G物-F浮)/2F1=60% F1=（G物+G动-F浮）/2 F2=（G物+G动）/2 将、式代入、式，并且将G人=m人g=70kg10N/kg =700N，G物=m物g=100kg10N/kg =1000N代入,解得：G动=320N 由式得：60%=(G物F浮) / (G物+G动-F浮)=(1000N-F浮) / (1000N+320N-F浮)解得F浮=520N 则：F1=400N ； F2=660N。（2）2 =W有 / W总=G物 / 2F2=G物 / (G物+G动)=1000N/(1000N+320N) =76 % （3）P2=F2 v2=F2 2 v物= 1320N 0.2m/s = 264 W