初三物理滑轮.docx

滑轮
关于滑轮，可以考查的知识点有拉力（F）、机械效率（η）、速度（v）、功率（P）等，综合性较强。

（一）基本方法
对于滑轮或滑轮组的拉力（F）或机械效率（），一般分为三种状态：
a.理想状态：即不计滑轮的重（G动）、绳重（）、摩擦力（），此时，拉力，机械效率。
b.半理想状态：只计，不计，此时拉力，机械效率。
c.实际状态：只计G动、G绳、Gf，，此时拉力，机械效率。

（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）那么就需要个动滑轮和个定滑轮。穿绳组装时，绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上（这叫做“偶定”），若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即个定滑轮。
如果n为奇数，则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上（这叫做“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，即个定滑轮。
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，已知物体m与地面间的摩擦力为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，下列说法中正确的是（）

图3
A.拉力F的大小为20N B.拉力F的大小为5N
C.拉力的功率P的大小为20W D.拉力的功率P的大小为10W
分析：用隔离法将物体与动滑轮分开，物体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