11.2 滑轮-2024-2025学年九年级上册物理考点解读与训练（苏科版）

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2024-2025学年九年级上册物理考点解读与训练

11.2 滑轮

1、滑轮及其工作特点

（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；

（2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮；

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。

（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，弹簧测力计的读数是一样的，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；

（3）定滑轮的原理：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，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。

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：动滑轮实质是个动力臂（L₁）为阻力臂（L₂）二倍的杠杆。

2、滑轮组及其工作特点

（1）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；

（2）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；

（3）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）；

3、滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算

（1）使用滑轮组时（忽略摩擦阻力）：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）使用动滑轮时，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）。

4、斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装

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。

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。

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。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；

斜面：

（1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。

（2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。

日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。

【考点1  滑轮及其工作特点】

【典例1-1】如图所示，绞车是由滑轮和轮轴组成的机械，其中滑轮的作用是（　　）

A．省力                                                        B．改变力的方向

C．省功                                                        D．省距离

【典例1-2】如图（a）、（b）所示，分别用力F₁、F₂匀速提起重为10牛的物体，若不计摩擦和滑轮重力，则力F₁______F₂（选填“大于“等于”或”小于”）；图 ______中的滑轮可以看作等臂杠杆；图（a）中物体被竖直提升过程中，其惯性 ______（选填“增大”“不变”或“减小”）。

【变式1-1】如图所示为学校升旗时的情景，关于旗杆顶端的滑轮A，下列说法中正确的是（　　）

A．滑轮A是动滑轮

B．滑轮A是定滑轮

C．使用滑轮A可以省力

D．使用滑轮A不能改变力的方向

【变式1-2】如图所示，物体A以2厘米/秒的速度，在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F＝______牛，物体A受到的摩擦力f＝______牛，2秒内拉力F走过的距离______米。（不计轮、绳重、摩擦）

【考点2  滑轮组及其工作特点】

【典例2-1】分别使用如图所示的四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　）

【典例2-2】如图所示，两位同学各持一根较光滑的木棍，在相距1m处面对面站立。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，然后缓慢拉动绳子的另一端，这两根木棍将______（选填“合拢”或“分开”），木棍和绳子组成了一种简单机械，叫____________。

【变式2-1】如图所示滑轮质量忽略不计，物体A重100N，B重20N，当B匀速下降40cm时，A受到桌面的摩擦力和A移动的距离分别是（　　）

A．20N，40cm           B．10N，80cm            C．10N，20cm           D．20N，20cm

【变式2-2】如图所示，用水平向左的拉力F拉着物体在地面上做匀速直线运动，　  　为动滑轮（选填“A”或“B”）；当物体向左移动1.5m时，则绳子自由端移动 ______m。

【考点3  滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算】

【典例3-1】如图所示，弹簧测力计的示数为10牛，滑轮的重力和绳子的摩擦不计，则拉力F和物体所受的重力分别为（　　）

A．20牛、10牛         B．20牛、20牛          C．10牛、10牛         D．10牛、20牛

【典例3-2】如图所示，小明同学想把被台风刮倒的甲树拉正，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做时甲的树干相当于______（选填“动滑轮”“定滑轮”或“杠杆”）。如果不计绳重和摩擦，甲树受到500N拉力，则小明对绳子的拉力为 ______N，乙树受到的拉力为 　  　N。

【变式3-1】如图所示，拉力F₁和F₂分别经过滑轮A和B使重为10牛的同一物体沿水平方向做匀速直线运动，若物体与水平面间的滑动摩擦力大小为5牛，则F₁的大小为______牛。F₂的大小为 　  　牛，如果F₂的作用点的运动速度为2米/秒，则物体的运动速度为 ______米/秒。（不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦）

【典例3-3】某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下4m，在此过程中，不计摩擦和绳重，求：

（1）物体被提升的高度；

（2）滑轮组中动滑轮的重力；

（3）若物重再增加240N，要使重物匀速上升，则作用在绳自由端的拉力至少为多大？

【变式3-2】 “由物及理，思维建模”。如图所示，这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置，该提升装置相当于 ________________________（填简单机械名称）模型；若某同学所用的拉力为520N，不计摩擦和装置的自重，则摩托车的质量为 ______kg。（g取10N/kg）

【变式3-3】质量为60kg的小明利用如图所示滑轮组来提升重物。试思考并解答下列问题（g＝10N/kg）。已知物重是800N，不考虑摩擦及绳重时，求：

（1）若实际拉力是500N，动滑轮的重力多大？

（2）小明利用此滑轮组至多能提起多重重物？

【考点4  斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装】

【典例4-1】下列生产生活中的各种简单机械中，一定不省力的机械是（　　）

A．旗杆顶定滑轮         B．动滑轮

C．钢丝钳         D．斜面

【典例4-2】如图所示，用平行于斜面的拉力，将重为5N的物体从光滑斜面底端匀速拉上斜面，物体移动的距离为1m，上升的高度为0.2m。则拉力大小为 ______N。

【变式4-1】在生产生活中，人们常用的简单机械除了杠杆、滑轮，还有轮轴和斜面。如图所示，手柄 ______（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺纹______（选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。

【变式4-2】在建筑工地上，师傅利用滑轮组运送建筑材料。请在图中画出最省力的绕绳方法。

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参考答案

【考点1  滑轮及其工作特点】

【典例1-1】B

【分析】使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮不省力，但是可以改变力的方向。

根据功的原理可知，使用任何机械都不省功。

【解答】解：ABD、图中绞车使用的滑轮，轴的位置固定不动，是定滑轮，使用定滑轮不能省力，也不能省距离，但能改变力的方向，故AD错误，B正确；

C、使用任何机械都不省功，故C错误。

故选：B。

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