滑轮基础知识和例题

图11-6 F 1

F 2 F 3

滑轮基础知识和例题

2.1 滑轮:周边有槽，能绕轴心转动的圆轮叫做滑轮，滑轮是一种简单机械. 滑轮是“变形的杠杆”。

2.2 滑轮的分类：1.定滑轮 滑轮在使用时，轴的位置不移动的叫定滑轮。使用定滑轮既不省力也不费力，但是能改变力的方向。 2.动滑轮 滑轮在使用时，轴的位置随着被拉物体一起移动的叫动滑轮。动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的变形杠杆，使用动滑轮能省力，但不能改变力的方向。

2.3 滑轮组:由动滑轮和定滑轮组合在一起成滑轮组。因为 动滑轮省力，定滑轮可改变用力方向，组合成滑轮组可达到即省力，又能改变方向的目的。

2.4 滑轮组的受力分析：使用滑轮组时，若动滑轮重和摩擦不计，动滑轮被几段绳子吊起，提起物体所用的力就是物重的几分之一。 F=（G 物+G 轮）/n

2.5 定滑轮物体端与自由端的关系： 定滑轮物体上升多高，自由端就移动多少，h=s

2.6 动滑轮端与自由端的关系：s=nh.（s 指自由端移动的距离，h 指动滑轮端移动的距离。自由端移动的距离长）

2.7 无论动滑轮还是定滑轮绳上各点的拉力始终相等，每段绳两端的拉力大小相等；同一段绳两端的拉力大小相等，方向相反。 2.8 滑轮组中，对绳端的拉力的大小与滑轮的移动速度无关、与移动距离无关；只要是匀速移动，拉力的大小就不变。

2.9（选读内容）斜面:与水平面成一定角度的面叫做斜面，也是一种简单机械，但不是杠杆。为了把重物搬到汽车上去，搭一块木板，沿着木板把重物推上去，这样的木板就是斜面。使用斜面的目的是为了省力。公式表示，斜面长是斜面高的几倍，所用推力（或拉力）就是物重的几分之一。物体升高相同的高度，斜面越长越省力。 一．滑轮基础

1．旗杆顶上的滑轮，其作用叙述正确的是 （ ）

A ．省力杠杆，可改变力作用方向

B ．费力杠杆，可改变力作用方向

C ．等臂杠杆，可改变力作用方向

D ．以上说法都正 2．使用如下图所示的装置来提升物体时，既能省力又能改变力的方向的装置是（ ）

3．在图11—6所示各个图中，物G 重都为12N ，当物体静止时，拉力F 各是多少？（不计摩擦和机械自重）

F1= N F2= N F3= N

注：分析受力情况，关键看有几根绳作用在物体上。

4. 如右图2，物体重10N ，且处于静止状态。该滑轮是 滑轮，手拉弹簧测力计在1位置时的示数为

N 若手拉弹簧测力计在1、2、3三个不同位置时的拉力分别是F1、F2、F3，则它们的大小关系是F1 F2 F3这证明使用定滑轮不能改变力的 ，只能改变力的 。

5．用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，不考虑滑轮重和摩擦用这个滑轮组提起重物时（ ）

A.动滑轮半径越大越省力

B.动滑轮半径越小越省力

C .定滑轮半径越大越省力 D.用力的大小跟滑轮半径大小无关

6.关.于定滑轮、动滑轮，以下说法不正确的是（ ）

A.使用定滑轮虽然不省力，但可以改变力的方向

B.定滑轮实质是等臂杠杆，而动滑轮实质是不等臂杠杆

C.又省力又少移动距离的动滑轮是无法实现的 D 使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，只能省一半力 E 使用动滑轮一定省力 7. 一定不省力的简单机械是（ ） A 斜面 B 轮轴 C 动滑轮 D 定滑轮

F 3

8．定滑轮实质上是一个__________杠杆，动滑轮实质上是一个_________杠杆；使用定滑轮不能，但能；使用动滑轮能但不能；使用滑轮组既能又能。

二．受力分析及距离的计算

1、如右图2所示装置中，A物体质量为5kg，B物体质量为2kg，整个装置处于静止状态。试画出A、B物体受力示意图，并求出绳对B的弹力和地面对A的弹力大小。

装置如右图1所示，已知物体拉力F作用下处于静止，不计滑轮重，

若弹簧测力计示数为10N，则拉力F= N。力F移动1米，则物体移动米。

3.如下图所示，分别用滑轮和滑轮组提起重物，其中G1 =G2= G3，若不计摩擦力和滑轮重，则( )

A. F1>F2>F3；

B. F1

C. F1=F2=F3；

D. F1=F2>F3；

4．用如右图4所示的滑轮组提升物体，以及已知物体重200牛，物体匀速上升1米，不计滑轮组重及摩擦，则：（）

A.拉力为80牛

B.拉力为40牛；

C.绳的自由端拉出4米

D. 绳的自由端拉出1米

加题：求此题中定滑轮挂钩对天花板的拉力大小。

5．如下图5所示，滑轮组的下面挂一重1200N的木箱A，当拉力F增大到300N时，木箱仍静止在水平地面上，不计滑轮重和摩擦，此时地面对木箱的支持力是（）

A．1500N B．900N C．600N D．300N 加题：求此题中定滑轮挂钩对天花板的拉力大小。

6．如下图6所示的滑轮组，不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物G=100N，每一个滑轮重20N。当绳自由端拉力F竖直向上大小为30N时，重物G对地面的压力为N。拉力F为N时，恰能让重物G匀速上升。若重物G能以0.1m/s的速度匀速上升，则绳自由端向上运动速度为_____m/s；如果绳以1m/s的速度移动拉力F为N。

7．如上图7所示，绳子与滑轮重不计，物体处于静止状态，如果m1=5kg，那么m2应等于________ kg。M1下降1m，则M2下降 m 8．如上图8所示，不计动滑轮的质量及转动摩擦，当竖直向上的力F=10N时，恰能使重物G匀速上升，则重物G= N，绳固定端拉力为N，重物上升10cm，力F向上移动cm。

9．如图11—7所示，不计滑轮质量及转动摩擦，当水平拉力F=30N时，物体m恰能沿水平作匀速运动。则地面对物体m的阻力f大小是（）

A．15N B．30N C．60N D．不好判断

加题：当拉力F移动3米时，物体M移动米；当物体M的速度是2m/s时，拉力F的速度是。

1

2

图8

图7

图6

图4

10．同一物体沿相同水平地面被匀速移动（如图4），拉力分别为F 甲、F 乙、F 丙，不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（ ）

A ．F 甲＜F 乙＜F 丙

B ．F 甲＞F 乙＞F 丙

C ．F 甲＞F 乙=F 丙

D ．F 甲=F 乙＞F 丙 11．如下图所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F 1、F 2、F 3，比较它们的大小应是（ ） A 、F 1＞F 2＞F 3 B 、F 1＜F 2＜F 3 C 、F 2＞F 1＞F 3 D 、F 2＜F 1＜F 3

加题：当F 的速度是2m/s 时，则物体的速度是 、 、 。F 3=20N ，,则绳子的拉力是 N.

12. 如右图1所示，两个物体甲和乙通过细绳与弹簧连接在一起，甲重１０Ｎ放 在地面上；乙重５Ｎ被吊在空中，它们均保持静止，若不计弹簧及细绳的重量， 弹簧受到的拉力为 Ｎ，甲物体受到的合力为 Ｎ

13. 如右上图2所示，物体A 重为20N ，滑轮重为1N ，绳子重不计，弹簧测力计的示数为25N ，则物体B 的为 N 。

注：同一条绳上各点的拉力大小相等。

14．如右图4所示装置，滑轮A 重40N ，滑轮B 、C 各重20N ，重物G=200N 。求：不计拉线质量及滑轮转动摩擦影响，绳自由端在力F 作用下，恰能以60mm/s 向下运动，则力F 的大小是多少？重物G 在1min 内能上升多少距离？（绳子足够长）

15. 如图5所示，重600N 的人站在重5400N 的船上，通过滑轮把船匀速拉向岸边。人拉绳的力为500N

，人和船相对静止。不计绳重和滑轮处摩擦，船受到水的阻力为

A. 500N

B . 1000N C. 2500N D. 3000N

加题：船向前走2米，人拉绳子 米。

16．用滑轮分别组成如图6

所示的甲、乙两个滑轮组，把相同物体匀速提升相同的高度，如果每个滑轮的质量与物体的质量都相等。则在绳端所用的拉力F 1: F 2分别是（不计摩擦及绳重） A ．2：3 9：8

B ．3：2 8：9

C ．1：1 3：2

D ．3：2 1：1

注：求比值就是把不同未知量用相同未知量表示。

17. 如图7某人体重为600N ，他想坐在吊篮里用滑轮组匀速拉上去，如右图，已知

1

图1

图2

图4

吊篮重240N ，不计滑轮重，则他所用的力应为（ ） A. 280N ； B. 420N ； C. 600N ； D. 240N 。 加题：人向下拉绳子6米，吊篮向上移动 米

18．如图13-3-11所示，是一工人师傅用于粉刷楼房外墙壁升降装置示意图，上端固定在楼顶．若动滑轮质量为2.5kg,工作台质量为7.5kg,涂料和所有工具质量为20kg,工人师傅的质量为60kg,绳重及摩擦不计．（g 取10Ｎ/kg ）当工作台停在距地面10m 高处，工人师傅对绳子向下的拉力为 Ｎ；若工作台从距地面10M 高处上升到距地面30m 高处，工人师傅拉下绳子 M ． 答案300,60

注：这不是标准的滑轮组模型，要具体分析整体受几个向上的力，以及向上运动时几条绳是同时缩短的。

19．图15是运动员利用器械进行训练的示意图，其中横杆AB 可绕固定点O 在竖直平面内转动，OA ：OB =4：5，系在横杆A 端的细绳通过滑轮悬挂着物体M 。质量为66kg 的运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1．1×104

Pa ，当他用力举起横杆B 端恰好使AB 在水平位置平衡时，他对水平地面的压强为1．6×104

Pa 。则物体M 的质量为_________ kg （滑轮、横杆AB 、细绳的质量均忽略不计，g 取10N/kg ）

20．如图3，物体A 重120N ，在重力为G B 的物体B 的作用下在水平桌面上做匀速直线运动，A 与桌面之间的摩擦力为f 。如果在A 上加一个水平向左大小为180N 的拉力F ，物体B 匀速上升，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳

重及滑轮重） A ．G B =30N

B ．G B =90N

C ．f =180N

D ． f =90N

20、在水平桌面上放一个重300N 的物体，物体与桌面的摩擦力为60N ，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，匀速移动物体时，水平拉力F ＝_____N 。

21.如图14所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由4个定滑轮和两个动滑轮组

成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁保持水平，请回答下列问题：

(1)假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50N ，则静止时绳子拉力是 N ；(各种摩擦力忽略不计)

(2)要使衣架横梁上升1m ，则绕进旋轮上的绳子长度是 m ；

图

23

22．在图23所示装置中，甲物重G 甲＝10N ，乙物重G 乙是动滑轮重G 轮的8倍。物体乙跟地面的接触面积为 1.5×10－2

m 2

。轻杆AB 可以绕O 点转动，且OA ∶OB ＝2∶1。不计轴摩擦，装置如图所示处于平衡状态时， 乙对水平地面的压强P ＝2×103

Pa 。

求：此时动滑轮对物体乙的拉力F 拉；（50N ）

若在物体甲下面再加挂物体丙，恰使物体乙对地面的压强为零。求：丙的物重G 丙。(5N)

23.图23是小刚设计的一个通过简单机械自动拉开开关的装置示意图。该装置主要由滑轮组、配重C 、D 以及杠杆AB 组成，配重C 通过细绳与动滑轮相连，配重C 、D 分别通过支架固连在杠杆AB 两端，支架与杠杆垂直。杠杆的B 端放在水平台面上，杠杆可以绕支点Ｏ在竖直平面内逆时针转动，开关被拉开前，杠杆在水平位置平衡。已知动滑轮P 的质量m P 为0.2kg ，OA:OB ＝3:1，配重D 的质量m D 为1.5kg,作用在D 上的竖直向下的压力F 为75N ，刚好拉开开关所需的拉力T 为6Ｎ。杠杆、支架和细绳的质量均忽略不计，滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，ｇ取10N/kg 。

求：配重C 的质量m C 等于多少千克，开关刚好能被拉开？(4Kg)

答案：G=40N M A

=276 kg

图19

25.如图19所示，是某课外小组设计的锅炉保险阀门装置示意图。A 是圆柱体阀门，悬挂圆柱体阀门的细钢丝绳从排气管D 穿出，排气管

的横截面积S 1=2cm 2

，锅炉正常工作时圆柱体阀门被排气管D 压在如图所示位置；BC 是轻质杠杆，当蒸汽压强超过安全值时，圆柱体阀门A 被水蒸汽向下压离开排气管口，水蒸汽沿排气管口排出以保障锅炉的安全，当蒸汽压强低于安全气压时，圆柱体阀门上升赌注排气管口。

锅炉内安全气压值为p =1.3×105P a ，已知圆柱体阀门A 的质量m=500g ，底面积S 2=10cm 2，外界大气压p 0=1.0×105

P a ，BO :BC =1:5。求：（整个装置的摩擦不计，g=10N/kg ）

（1）锅炉内刚好为安全气压时，水蒸气对阀门A 的压力；（104） （2）为使锅炉安全，在杠杆C 点通过定滑轮悬挂铁锤的质量。（725）

24．（5分）电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是盛夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此，工程师设计了如图21甲所示的恒拉力系统，其简化原理图如图21乙所示。实际测量得到每个水泥块的体积为1.5×10-2m 3

，共悬挂20个水泥块。已知水泥块的密度为2.6×103

kg/m 3

，g 取10N/kg 。（不计滑轮和钢丝绳的重力和一切摩擦。）求： （1）每个水泥块的重力是多少？

（2）请指出图21乙中的动滑轮和定滑轮分别是哪个？ （3）滑轮组对高压线的拉力是多大？

三．绳子的绕法练习

1. 如右图所示的是用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，用这个滑轮组提升重为300牛的重物（忽略滑轮组

甲 乙 图21

和绳子重及摩擦）

① 在图甲上画出当动力F=150牛时绳子绕法； ② 在图乙上画出当动力F=100牛时绳子的绕法。

2．用“一动、一定”组成的滑轮组来匀速提升重物时，所需要的力与不使用滑轮组直接提升重物时相比较，最多可省 （ ） A ．1/3的力 B ．1/2的力 C ．2/3的力 D ．3/4的力

3． 用一个滑轮组来提升物体,物体上升1m,绳子的自由端拉出了3m ，请你画出滑轮个数最少的 滑轮组的组装图。

4. 如图1请组装拉力为物重的1/4的滑轮组，要求绳子向下拉（忽略摩擦和动滑轮重）

5．如图2站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。请在图中画出滑轮组绳子的绕法。

四．实验

1．某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码（每次示数相同），研究过程如图3所示，请仔细观察图中的操作和测 量结果，然后归纳得出初步结论。比较A ．．B ．两图可知：____________________________________； 比较B ．．C ．．D ．三图可知：____________________________________________。

2．（l ）如图18所示的实验现象说明：使用定滑轮____________________________；使用动滑轮____________________________。

3. 小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验装。实验前，小军用弹簧秤测得动滑轮的重力为1.0N ，每个钩码的重力为0.5N ；实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧秤示数，并将其填写在预先设计好的记录亵中（见下表）。

分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧秤的示数F 与钩码的重力G 以及动滑轮的重力G 0的关系为_________；在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用动滑轮__________。

图18