初中人教版12.2 滑轮优秀同步达标检测题

课时12.2 滑轮（帮课堂）（原卷版）

【学习目标】

1.认识定滑轮、动滑轮和滑轮组；

2.理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的工作特点；

3.通过实验探究理解动滑轮力与距离特点；

4.会进行有关滑轮计算；

5.能分析滑轮的应用实例。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、定滑轮和动滑轮

1.认识定滑轮和动滑轮

（1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。

（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。

【典例1】下列各图中利用了动滑轮的是（　　）。

A．    B．    C．    D．

2.实验：研究定滑轮和动滑轮的特点

【典例2】如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（   ）。

A．沿1方向拉力最小    B．沿2方向拉力最小

C．沿3方向拉力最小    D．沿三个方向拉力相同

3.定滑轮和动滑轮的实质

4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦）

【典例3】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。

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。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.确定承担物重绳子段数n的方法

在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。

3.省力情况

使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。

4.费距离情况

用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。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表示该担物重的绳子段数)。

5.滑轮组的组装

(1)确定绳子的段数

根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。

(2)滑轮组的绕绳方法

滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。

【典例4】如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。

【典例5】如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。

知识点三、轮轴与斜面

1.轮轴

(1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械.通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。

(2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。

(3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。

(4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。

注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。

2.斜面

(1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。

(2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F<G。即在斜面高度一定时，斜面越长越省力。

【归纳总结】

1.杠杆、滑轮、轮轴、斜面都属于简单机械。

2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距离的机械是不存在的。

【典例6】如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（　　）。

A．  B．  C．   D．

【方法帮】

题型一：识别定滑轮和动滑轮

判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。

【典例7】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。

题型二：滑轮组的计算

【角度1】理想状态下滑轮组的计算

在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。

【典例8】在图示的装置中，已知重物牛，重物牛，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物保持平衡的拉力应等于（   ）。

A．牛   B．牛   C．牛   D．牛

【角度2】非理想状态下滑轮组的计算

在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。

【典例9】如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（　　）。

A．3N    B．6N    C．11N   D．22N

【角度3】水平方向滑轮组的计算

使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。

【典例10】用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（　　）。

A．F1＝F2   B．F2＜F1＜2F2   C．F1＝2F2   D．F1＞2F2

【角度4】反向滑轮组的受力分析

较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。

【典例11】小丽同学用水平力F拉动如图所示装置，使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm，物体B重50N（物体B与A始终接触），此过程中地面受到的摩擦力为10N，弹簧测力计的示数为8N．若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为_____m/s，物体A受到B施加的摩擦力_____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F为_____N，水平拉力F的功率为_____W。

题型三：滑轮组的绕绳

滑轮组的绕绳方法

（1）采用“进一法”确定绳子的段数；

（2）采用“奇动偶定”的方法确定绳子的起始端；

（3）从起始端绕绳，最后在自由端画箭头、标拉力。

【典例12】如图所示，在图中画出最省力的绕绳方法。

题型四：斜面和轮轴

(1)轮轴的实质是一个可以连续转动的杠杆，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一，即轮越大、轴越小，轮轴越省力；

(2)斜面是一种简单机械，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值，比值越大越省力。

【典例13】盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”）

【中考帮】

考点一：滑轮组的计算

【典例14】 （2022·潍坊）图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为，两名工人及工具的总质量为，某次吊升过程中，吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（   ）。

A. 吊篮的动能不变 B. 吊篮的机械能守恒

C. 电动机对绳子的拉力为 D. 电动机拉动绳子的功率为

该中考题要求同学们理解滑轮组的工作特点，能对涉及滑轮的综合性物理问题进行分析和推理。这是物理核心素养中科学思维的分析和推理能力的体现。

考点二：滑轮组绕绳

【典例15】（2022·金昌）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。

该中考题要求同学们熟悉滑轮的物理模型，能根据要求利用动滑轮和定滑轮的特点组装滑轮组，这是物理核心素养的科学思维的体现。

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（　　）。

A．B．C．D．

2.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（   ）。

A．Fs   B．Gs   C．2Fs   D．（G+F）s

3.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止．则每个动滑轮的重力为（　　）。

A．3N   B．6N   C．11N   D．22N

4.如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（　　）。

A．省力，不改变施力的方向      B．不省力，改变施力的方向

C．既省力，也改变施力的方向    D．既不省力，也不改变施力的方向

5.关于滑轮，下列说法中正确的是(    )。

A．使用动滑轮一定可以改变力的方向；

B．使用定滑轮一定可以省力；

C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆；

D．动滑轮实质上是一种费力杠杆

6.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G= 300N，拉力F′=_____N。

7.请按题目要求作答。如图所示，人利用滑轮组提升重物，请在图中画出最省力的绕线方法。

二、综合练（能力提升）

8.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2m；

D．质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石

9.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（   ）。

A．Fs    B．Gs    C．2Fs    D．（G+F）s

10.在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（　　）。

A．绳子自由端被拉下了10m；

B．这个滑轮组能省距离；

C．这个滑轮组能省力；

D．这个滑轮组能省功

11.用如图所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，每个滑轮重100N，拉力F为______N；如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数应为______段。（不计摩擦和绳重）

12.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。

三、培优练（挑战自我）

13.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）。则下列计算结果中正确的是（   ）。

A．人对地面的压力为400N；

B．绳子自由端受到的拉力大小是100N；

C．人对地面的压力为250N；

D．绳子自由端运动速度是0.06m/s

14.新开学，班级领取分发一批新书，每捆新书重为100N，小明抱着一捆书先经过50米的水平过道，此过程对书做功为___________J；后经过10米长的楼梯，爬上层高为3米的二楼，爬楼过程人对书做功为___________J；为了省力，后勤人员用如图所示的滑轮组进行搬运书籍，每10捆作为一批同时提升，每个滑轮重10N，若不考虑绳重和摩擦，则在二楼的工作人员至少需要施加___________N的拉力；通过计算比较，判定利用该滑轮组提升重物，能___________。（选填“省力省功”、“省力不省功”、“不省力省功”或“不省力不省功”）

15.小明准备做探究“滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关”的实验。他根据探究目的先画出第一次实验装置图如图1所示。请你在图2中画出第二次实验的装置图。

16.用滑轮组提升重1000N的物体，作用于绳子自由端的拉力是312.5N，拉力做功的功率是625W，滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦。求：

（1）动滑轮上绳子的股数；

（2）重物上升的速度；

（3）动滑轮的重力；

（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力多大。