吃透这些知识点和题型,让你爱上初中物理《滑轮及其应用》
1、定滑轮
①认识滑轮:滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的小轮。
②定义:轮轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。
③实质:是一个等臂杠杆。定滑轮可以看成一个支点在中心,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径的杠杆,并且滑轮两端绳子收到的拉力相等。
如图所示:
④三个特点:使用定滑轮一不能省力但,二能改变动力的方向,三绳子两端移动的距离相等。
根据杠杆平衡条件(忽略绳子与滑轮间摩擦)可得:F1L1=F2L2 (L1=L2)
如图1即:定滑轮不省力,可以改变力的方向
⑤如(图1)定滑轮运动分析
A. 重物与绳子一端同时移动,且移动距离相等;
B. 绳子所受的拉力处处相等,等于绳子自由端的拉力,且等于物体重力;
C. 整个运动做匀速直线运动;
D. 支点在滑轮中心处,动力臂和阻力臂均等于滑轮半径;改变动力方向,动力大小不变。图2.
⑥定滑轮(忽略绳轮间摩擦力影响)其他情况:
【分析】定滑轮的特点不省力、但能改变力的方向,定滑轮实质是一个等臂杠杆。
【点评】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握,知道定滑轮的特点:不省力但可以改变力的方向。
【分析】根据弹簧测力计的示数,计算绳子的拉力,求出B的重力。
【点评】本题考查了学生对物体进行受力分析的能力,是一道基础题,要熟练掌握。
2、动滑轮
①定义:轮轴随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。
③实质:是一个省力杠杆。动滑轮可以看成一个支点在一端,动力臂(等于轮直径)是阻力臂(等于轮的半径)两倍的杠杆。如图所示:
如图所示:
④三个特点:使用动滑轮一能省一半力,二不能改变动力的方向,三绳子两端,动力移动的距离是阻力移动距离的2倍。
根据杠杆平衡条件(忽略绳子与滑轮间摩擦)可得:
即:动滑轮省一半力,但不能改变力的方向
⑤如(图3)中动滑轮运动分析
A.重物与动滑轮、支点同时移动;
B.绳子所受的拉力处处相等,等于绳子自由端的拉力;
C.整个运动做匀速直线运动;
D.支点在绳子与滑轮连接处,动力臂是阻力臂的2倍。
注意:
a当作水平运动时:
重物和动滑轮一起做竖直方向运动时不能忽略动滑轮重力,重物和动滑轮一起做水平方向运动时可以忽略动滑轮重力,需要克服的阻力是摩擦力。
b当改变动力方向时:动力臂大小和方向发生变化,对应动力大小也会发生改变。
如图所示:若不计滑轮重,绳子与滑轮间的摩擦力,
⑥动滑轮(忽略绳子重力和绳轮间摩擦力影响)其他情况:
注意:对滑轮进行受力分析时,利用二力平衡条件进行分析
【分析】定滑轮是指轴固定不动的滑轮,不省力,但能改变力的方向。
动滑轮是轴与物体一起移动的滑轮,能省一半的力,但不能改变力的方向。
【点评】主要考查了定滑轮和动滑轮特点的认识,是一道基础题目。
【分析】定滑轮的轮轴是固定的,使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向;
【点评】解决此类问题要会判断定滑轮和动滑轮,并且能够找到它们之间的区别。
【分析】动滑轮是一个变形杠杆,找出其支点,做出三个动力的力臂,分析动力臂的大小关系,根据杠杆平衡条件分析动力的大小关系。
【点评】此题主要考查的是学生对动滑轮上力臂的长短关系、杠杆平衡条件的理解和掌握,基础性题目。
【分析】先得出物体由几根绳子承担,则绳子移动的距离是物体移动的距离的几倍,拉力就是物重的几分之一。
【点评】本题考查了动滑轮的特点,解决此题的关键是判断出来物体的力由几根绳子承担,属于易错的题目。
【点评】本题考查了使用动滑轮时拉力和绳子自由端移动距离的计算,基础性题目。
【分析】定滑轮是一个等臂杠杆,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。
已知用一个动滑轮使物体向上运动,所以动滑轮上有2段绳子,绳端的拉力是物体重力和动滑轮重力的一半,根据此关系求出动滑轮的重力。
【点评】本题考查定滑轮特点及动滑轮重力的计算,关键是明白拉力与物重以及动滑轮的关系,难点是判断动滑轮上绳子的段数。
【分析】定滑轮和动滑轮的主要区别是:动滑轮会随物体一起运动,定滑轮不随物体运动。
【点评】本题考查定滑轮和动滑轮的特点,根据特点的不同分析判断哪一种是定滑轮。
【分析】本题为动滑轮的使用,绳子两端的力的和等于轴的力,再由二力平衡的条件分析。
【点评】本题考查了动滑轮的特点和二力平衡的条件的应用。注意不要机械地应用动滑轮省一半力。
【分析】要解答本题需掌握:动滑轮特殊使用时,不省力,所用的力是重物重力的2倍,移动距离是重物移动距离的二分之一
【点评】本题主要考查学生对动滑轮特点的了解和掌握,是一道难题。
【分析】此题是动滑轮的一种特殊使用方法,正常使用时是将物体挂在轮轴上,拉绳子的一端。而特殊使用方法恰好相反,拉轴将物体挂在绳子的末端。动滑轮的特殊使用方法,不仅不省力而且费1倍的力,用2倍的力,但能够省一半的距离。
【点评】此题考查的是动滑轮的特殊使用方法。我们只要用我们学到的有关于动滑轮的知识就可以很好的解答此题。
3、滑轮组
②特点:既可以省力,又可以改变力的方向。
③探究滑轮组中绳子的受到的拉力(即绳子自由端所受拉力,也叫动力)和滑轮组中绳子的几种绕法
【点评】本题考查拉力、速度的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对动滑轮上绳子段数的判断。
【点评】本题考查使用滑轮组拉力的计算,解题的关键是知道水平使用滑轮组时,目的是克服摩擦力做功。
【点评】本题考查速度和动滑轮重的计算,本题的关键是知道动滑轮上绳子的段数,本题的重点是公式的灵活运用。
4、绳子的绕法是本节重点
滑轮组的绕线应遵循以下三条原则:
①滑轮组绳复子的绕法有两种:一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过上面的定滑轮;二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮。每个滑轮,绳子只能绕一次。
②遵循“奇动偶定,从里向外”的画法:若绳子段数为偶数,绳子固定端在定滑轮上;若绳子段数n为奇数,绳子固定端在动滑轮上。(n为绕动滑轮的绳子段数)
③在判断滑轮组省力情况时,关键是确定承担总重的绳子段数n,也就是有几段绳子和动滑轮相连。
最省力时绳子段数n与滑轮个数n′的关系是n=n′+1。
④这里的n为绕动滑轮的绳子段数,同时也表示拉力和物体与动滑轮总重力的倍数关系。
具体画法如下图所示:
【分析】要解决此题,需要掌握滑轮组的省力特点:滑轮组由几段绳子承担物重,提起绳子的力就是物重的几分之一。
首先根据拉力和物重确定绳子的段数,后确定绳子的绕法。
【点评】此题主要考查了滑轮组绕法,首先要掌握滑轮组的省力特点。确定承担物重的绳子的段数。
【点评】本题考查了两个知识点,一是滑轮组的省力多少是由绕过动滑轮的绳子的股数决定的;二是装配滑轮组,要根据要求选择合适的滑轮组。
【分析】滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数,也就是看有几段绳子连着动滑轮,段数越多越省力。
【分析】要解决此题,需要掌握滑轮组的组装。在绕线时,可以从动滑轮或定滑轮绕起,在题目中要根据实际情况而定。
【点评】此题主要考查了滑轮组的组装,要掌握滑轮组的两种绕线方式:可以从定滑轮或动滑轮绕起。解决此题的关键是确定用力的方向。
5、斜面
组成:如图甲所示,将木板搭在车厢上就构成了一个斜面。