初中八年级的物理滑轮分析与讲解.docx

（二）滑轮组打捞问题
利用滑轮组打捞物体是生活中常见的现象，与其相关的问题解答也频频地出现在近年的中考题中。

由于它涉及
浮力、二力平衡、机械效率、功、功率等多方面的知识，可谓点多面广，同时，题目的难度较大，逻辑性强，又常
常以压轴题的方式出现，因此，对学生学习提出更高要求。

下面举例说明这类问题的处理技巧和启示。

1.明确几点
如图所示，设动滑轮对重物的拉力为T，绳子自由端的拉力为F，（半理想）则
（ 1）物体在水中，有
（ 2）出水前有（n为动滑轮上绳子的股数）
出水后，有
（ 3）物体在水中拉力做的有用功
（ 4）机械效率：（其中是绳自由端移动的距离，h 为物体上
升的高度）
（三）“倒下”的滑轮
滑轮的使用常有竖直放置和水平放置两种形式。

同学们接触较多的是竖直放置形式，而对水平放置的滑轮感到
陌生，其实，它们的本质是相同的。

1.使用动滑轮，要搞清谁是动力，谁是阻力。

当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时，设物体与地面
间的摩擦力为 f ，若拉力作用在绳的自由端，有，则可省力一半，如图（a）所示；若拉力作用动滑轮轴上，有，如图（ b），这时反而费力。

可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何处。

2. 绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：
，其中
分别指绳的自由端移动的
距离、速度，
分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，
是指动滑轮上绳子的股数。

3. 当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重。

4. 求机械效率时，有用功一般指克服摩擦阻力做的功，即。

5．在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。

（四） 根据要求设计滑轮组
（ 1）根据要求确定动滑轮上绳的段数。

（ 2）根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉 2 段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。

设想如果需要 n 段绳（ n 为偶数）那么就需要
n
个动滑轮和
n
个定滑轮。

穿绳组装时，绳的固定端要固定在滑
2
2
轮下的挂钩上（这叫做“偶定”
），若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即(
n
1
) 个定滑轮。

如果 n 为奇数，则需要
n
1
个动滑轮和同样数目的定滑轮，
2
穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上
（这
2
叫做“奇动” ），这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即
n 1
个定滑轮。

2
上述方法叫“奇动偶定” 。

【典型例题】
例 1. 如图 1 所示，若
，当 ，求此时拉力 ，拉力功率 ，
机械效率。

图 1
分析：根据题意，
，可知，其属于半理想状态。

此时，求
是关键，依 ，
有
，所以当
时，
例2.用一只重为的滑轮按图 2 中甲、乙、丙三种方式分别匀速提升重为G 的物体（，不计摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3装置的机械效率分别为，则拉力从大到小的顺序是_________ ，机械效率从高到低的顺序是_________。

图2
分析：根据题意可知，三只滑轮中，甲处于理想状态（为一定滑轮），乙、丙处于半理想状态，则有：
故
例 3. 如图 3 所示，在水平动力知物体 m与地面间的摩擦力为列说法中正确的是（）
F 的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已
10N，物体 m运动的速度为2m/s。

那么关于拉力 F 的大小和拉力的功率P 的大小，下
A. 拉力 F 的大小为 20N
B.
C. 拉力的功率P 的大小为20W
D.
分析：用隔离法将物体与动滑轮分开，物体
图 3
拉力 F 的大小为5N
拉力的功率P 的大小为10W
m在水平方向上受力情况如
图
4 所示，由于物体m做匀速直线运动，
则，再对动滑轮受力分析，如图 5 所示，此时，有，所以。

图 4图 5
因动滑轮上有 2 股绳子，绳子自由端移动的速度
拉力的功率
选B、 C。

例4. 如图 6 所示，滑轮自身重力和摩擦不计，请按题中所给的 F 与 G的关系要求，在图中用笔画线代替绳子将滑轮组绕好。

图 6
分析：口诀是“奇动偶定” ，意思是说拉力是总重的奇数分之一，穿绳时绳的固定端应拴在动滑轮上方的钩子上，
向上先绕过定滑轮，如果拉力是总重的偶数分之一，绳的固定端应拴在定滑轮下方的钩子上，向下先绕过动滑轮。

绕绳装配
图如图 7 所示。

图7
例 5. 如图 8 所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的
密度为，水的密度为，滑轮组的机械效率是70%。

（ g 取 10N/kg ，滑轮和绳子的重力忽略不计）求：
（ 1）圆柱体在水中所受的浮力。

（ 2）若圆柱体从H＝ 16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力 F 所做的功。

（ 3）如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断
图 8图9
分析与解：（ 1）圆柱体浸没在水中时
所以
（ 2）物体重力为
圆柱体在水里被匀速提起时，动滑轮拉物体的力为T，圆柱体的受力情况如图9，由力的平衡条件得：所以
因为
所以拉力 F 所做的功
（ 3）设绳刚被拉断时，物体受到的拉力为，此时绳子的拉力，由
得：
绳断时，物体浸入水中深度为h' ，受到的浮力为，由力的平衡条件得：
所以
所以物体露出水面的高度为△h
【模拟试题】（答题时间： 25 分钟）
1.如图1所示的两个滑轮中：
图 1
A 是_________ 滑轮，
B 是 __________滑轮，它们组合在一起构成一个__________，使用它可以 _________，还可以 __________________________ 。

若图中的每个滑轮重均为2N，在绳的自由端用20N的力 F 可以将重 _________N 的物体匀速提起（不计摩擦）
2.如图 2（甲）所示的滑轮中的 __________ 相当于杠杆的动力臂，若 F＝ 25N，不计动滑轮重及摩擦， G＝ ________N。

如图（乙）所示的滑轮中的_________相当于杠杆的动力臂；若物体重力G＝ 25N，则 F＝ _________N（不计摩擦）
图2
3.是非题：
（ 1）使用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组只能省一半力。

（）
（2）使用由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，若竖直向下用力提起重物，则所用的拉力只能是物体和动
滑轮总重的四分之一。

（不计摩擦）（）
4.如图3所示的滑轮是________滑轮，若弹簧秤示数为150N，滑轮重30N，则物体重 _________N。

图 3
5.用如图4所示的滑轮组提起重物，若不计摩擦和滑轮重，所用的拉力是物重的_________。

如果把重物提高1m，绳子的自由端向上移动的距离是_________。

图4
6.用图5中所示的滑轮组拉动物体 A 时，怎样绕线最省力画出绕线图。

图5
7. 如图 6 所示，重求拉力 F 的大小及物体50N 的物体 A 在拉力 F 作用下，沿水平向右方向做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为
A 受到的摩擦力的大小。

5N，试
图 6
8.一个工人用动滑轮提起货物，它对绳端的力是120 牛，如果物体升高 5 米，这个工人做功是多少
9.用弹簧测力计沿斜面拉着重为20 牛的物体匀速向上移动 3米，上升的高度是 1 米，测力计的示数是10 牛，求：（ 1）有用功、总功、额外功各是多少（2）斜面的机械效率是多少
【试题答案】
1.动，定，滑轮组，省力，改变作用力的方向，38
G物G动
，∴ G 物2F G动 38N
F
2
2.AC ， 50， BC， 25，
3.（ 1）× （2）√
4.动，270（提示∵ F＝，∴ G＝2F－G动＝2× 150N－30N＝270N）
5.1/3 ， 3m
6.
7.10N 5N
8.1200 焦
9.（1）20焦30焦10焦（2）%。