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2025年新九年级物理暑假预习精品讲义
第02讲 滑轮
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练习题 讲典例:教材习题学解题、快速掌握解题方法
练题型 强知识:7大核心题型精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点1 定滑轮和动滑轮
1、滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。滑轮可以分为定滑轮和动滑轮。
2、定滑轮工作特点
(1)定滑轮使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向;在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
(2)定滑轮的原理(如图所示):定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径,根杠杆平衡条件(F1l1=F2l2)也可以得出定滑轮不省力的结论。
3、动滑轮工作特点
(1)动滑轮使用时,滑轮随重物一起移动;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省力,多费1倍距离。
(2)动滑轮的特点:使用动滑轮能省一半力,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。
(3)动滑轮的原理(如图所示):动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。
知识点二:滑轮组
1、滑轮组:定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向,但要费距离。
(1)使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即动力若忽略滑轮重,则有;其中n为承担物重的绳子的段数。其中:F拉—拉力,G动—动滑轮的重力,G物—被提升物体的重力,n—吊住动滑轮绳子的段数。
(2)用滑轮组提升物体时,虽然省了力,但是费了距离,滑轮组有几段绳子吊着物体,绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍;设物体升高的距离为h,则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示承担物重的绳子的段数)。
2、使用滑轮组时,条件不同,拉力的计算方法也不同
(1)物体在竖直方向上运动时:当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下,拉力等于物体重力的n分之一;当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下,拉力等于物体和动滑轮重力之和的n分之一;实际情况下,动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计,那么拉力等于物体重力除以n和机械效率的乘积。
(2)物体在水平面上运动时:当动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下,拉力等于物体所受摩擦力的n分之一;当绳重和滑轮与绳之间的摩擦不计的情况下,拉力等于物体所受摩擦力的n分之一;实际情况下,动滑轮重、绳重和滑轮与绳之间的摩擦都无法忽略不计,那么拉力等于物体所受摩擦力除以n和机械效率的乘积.(注:n为滑轮的股数)。
知识点三:滑轮组的设计与组装
1、滑轮组的设计
第一步:确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n,其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同,然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,动滑轮的个数N= ;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,动滑轮的个数 N=。
第二步:确定定滑轮的个数。一般情况下,定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时,定滑轮的个数应为;拉力的方向向上时,定滑轮的个数为 .当n为偶数且方向向下时,定滑轮的个数为 ;方向向上时,定滑轮的个数为 – 1。
2、滑轮组绳子的绕法
第一步:确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件,如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动,计算出承担物重所需绳子段数n=+,如果算出的绳子段数不是整数,一律进一位。例如:所得结果为n=3.4时,我们应选择绳子的根数为4。
第二步:确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,开始绕绳子;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,开始绕绳子。
知识点四:轮轴
1、轮轴:由轮和轴组成的,能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴(如图所示)。例如汽车方向盘、辘护等。
2、轮轴的实质:轮轴相当于一个杠杆,轮和轴的中心O是支点,作用在轮上的力是动力F1,作用在轴上的力是阻力F2,轮半径OA就是杠杆的动力臂l1,轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。
3、轮轴的特点:因为轮半径大于轴半径,即杠杆的动力臂大于阻力臂,所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2.使用轮轴可省力,但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物(钩码)所通过的距离。
4、轮轴的公式:F1R=F2r;
教材习题01 工人师傅用单个动滑轮将重600N的木箱吊到阳台上,至少要用多大的拉力? |
解题方法
1、 解题思路:首先明确动滑轮的特点,不考虑动滑轮自身重力和摩擦时,动滑轮可以省一半的力,即拉力F =1/2G(G是物体重力 ),利用这个关系结合已知木箱重力计算拉力。 2、解题步骤:已知木箱重G = 600N,根据动滑轮省力公式F =1/2G,代入数据可得F =1/2×600N = 300N 。若考虑动滑轮重和摩擦,拉力会大于300N,一般题目未提及额外因素时,按理想情况计算。 |
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教材习题02
用绳子和木棍体验“滑轮组”的威力。 两位同学各持一根较光滑的木棍,相距1m面对面站立。另外一位同学取一根绳子,将绳子的一端系在其中一根木棍上,再按图所示依次绕过两根木棍,然后缓慢地拉动绳子的另一端,结果会怎样? |
解题方法
1、 解题思路:分析两根木棍和绳子组成的装置,判断其为滑轮组,依据滑轮组省力的原理,分析拉动绳子时产生的现象 。 2、解题步骤:两根木棍相当于滑轮,绳子绕在上面构成滑轮组。滑轮组具有省力作用,当拉动绳子另一端时,由于滑轮组能省力,较小的拉力可转化为较大的力作用在木棍上,所以会观察到两位持木棍的同学难以轻易分开,木棍有相互靠拢、把同学“拉近”的趋势 。 |
教材习题03
观察自行车,它使用了哪些简单机械?这些简单机械的作用分别是什么? |
解题方法
1、解题思路:观察自行车不同部件,识别其中包含的简单机械,再结合各简单机械的特性,分析其在自行车上的作用。 2、解题步骤 识别简单机械:车把、脚踏板与齿轮属于轮轴;刹车把手、车闸属于杠杆;自行车上的螺丝属于斜面 。 |
题型一 定滑轮的概念、实质及特点
1.施工中,一个工人利用如图所示的滑轮,若沿不同方向将一桶泥沙提到高处(不计摩擦),那么工人用的拉力( )
A.大 B.大 C.大 D.一样大
2.如图所示,我国古代聪慧的劳动人民能巧妙地应用简单机械将护城河上的板桥拉起来。安装在护城河旁城墙顶端的滑轮的作用是( )
A.改变力的方向 B.省力 C.省功 D.省距离
3.如下图所示,甲物体重25N,乙物体重15N,甲、乙均静止,不计弹簧测力计自重及摩擦,弹簧测力计的示数为_____,地面对物体甲的支持力为_____。
4.如图是学校旗杆上滑轮装置的简化图,绳子绕在滑轮上,升旗手通过拉动绳子将国旗升起。这个滑轮属于_____滑轮,它的作用是_____。
题型二 动滑轮的概念、实质及特点
5.如图所示,利用动滑轮提升物体,使物体在10s内匀速上升4m,物体的重力为10N,动滑轮的重力为2N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是( )
A.使用动滑轮可以省距离 B.物体运动的速度为
C.拉力的大小为5N D.绳子自由端移动的距离为8m
6.如图所示,G=80N,在力F的作用下,滑轮以0.4m/s的速度匀速上升,不计摩擦滑轮重,则物体的速度和力F的大小分别是( )
A.0.8m/s,160N B.0.5m/s,40N C.0.2m/s,160N D.0.2m/s,40N
7.一辆汽车不小心陷进泥潭后,司机按如图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是_____(选填“定滑轮”或“动滑轮”),其作用是_____。
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参考答案
知识点1 定滑轮和动滑轮
1、滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。滑轮可以分为定滑轮和动滑轮。
2、定滑轮工作特点
(1)定滑轮使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向;在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
(2)定滑轮的原理(如图所示):定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径,根杠杆平衡条件(F1l1=F2l2)也可以得出定滑轮不省力的结论。
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不错
很有用
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