滑轮组系统受力分析图
滑轮的受力分析
16.用如图所示的滑轮组从 15m 深的水池中（水池面积很大，达几百 平方米）提起底面积为 200cm2，高 2m 的圆柱形实心物体，已知该物体 的密度为 2.5×103kg/m3，力 F 作用的绳子所能承受的最大拉力为 350N，问： （1）该物体所受的重力为多少牛？ （2）物体浸没水中时匀速拉动绳子，绳子自由端的拉力多少牛？（不 计摩擦及滑轮重） （3）物体以 0.2m/s 的速度匀速提起时，经多长时间绳子被拉断？（取 g=10N/kg）
例 14.如图所示，置于水平桌面上的物体 A 重 490N，物体 B 重 294N，物体 B 在匀速下降了
40cm 的过程中，拉动物体 A 在水平桌面上匀速移动了一段距离；若用一水平向左的力 F 拉
动物体 A，使物体 A 在 5s 内匀速移动 0.5m（不计动滑轮、
绳 重 以 及 滑 轮 轮 轴 间 摩 擦 ）， 则 下 列 说 法 正 确 的 是
（
）
A
A、拉力 F 为 294N，拉力 F 的功率为 29.4W
B、拉力 F 为 147N，拉力 F 的功率为 14.7W
C、物体 A 与桌面的滑动摩擦力为 294N
B
D、绳子拉力对物体 B 所做的功为 73.5J
10.如图所示，物体 A 重 80N，物体 B 重 72N，物体 A 在物体 B 的作
用下向右做匀速直线运动．如果在物体 A 上加一个水平向左的力，
拉动物体 A，使物体 B 以 0.1m/s 的速度匀速上升，则此时拉力 F 及
3s 内拉力 F 所做的功 W 分别是（已知动滑轮重 18N，绳重以及绳与
滑轮之间的摩擦不计）（ ）
A、F=90N；W=27J
B、F=60N；W=54J
C、F=30N；W=27J
八年级物理下册-滑轮(知识解读)(解析版)
12.2滑轮（知识解读）（解析版）•知识点1滑轮及其工作特点•知识点2滑轮组及其工作特点•知识点3滑轮组和动滑轮绳子拉力的计算•知识点4斜面和轮轴以及滑轮组的设计与组装•作业巩固训练1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。
因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
2、滑轮分类：定滑轮和动滑轮。
3、定滑轮工作特点：①定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。
②定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。
在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。
③定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L 1、阻力臂L 2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
4、动滑轮工作特点：①动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省12力，多费1倍距离。
②动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。
使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于滑轮及其工作特点知识点1钩码升高的距离，即费了距离。
③动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L 1）为阻力臂（L 2）二倍的杠杆。
【典例1-1】（2023秋•北流市期末）学校举行升旗仪式，在旗杆顶端安装的是（）A ．定滑轮B ．动滑轮C ．滑轮组D ．杠杆【答案】A【解答】解：升旗时，人站在地面上，向下拉动绳子，旗帜上升。
A 、定滑轮不能省力，但可以改变力的方向，人在下面拉动绳子，旗帜就会上升，故A 正确；B 、动滑轮不能改变力的方向，要使旗帜上升，拉力也要向上，故B 错误；C 、滑轮组中既有定滑轮也有动滑轮，不一定能改变力的方向，故C 错误；D 、杠杆不符合实际，不一定能改变力的方向，故D 错误。
受力分析与滑轮问题PPT精品课件
例3:用受力分析法解滑轮组问题
3F
4F
G+G人
3F=G+G人 F= (G+G人)/3
G+G人
4F=G+G人 F= (G+G人)/4
例4:用受力分析法解滑轮组问题
F F F
3F= f
f F= f /3
例5:用受力分析法解释
F2
F1
F2
7F2= F1
F2=F1/7
第17课 先进的科学技术
造纸术 医学 数学
研制成全身麻醉药剂“麻沸散”， 是世界医学史上的创举，被后世 誉为”神医”
《九章算术》标志着以计算为中 心的中国古代数学体系的形成
龟甲、兽骨 陶 器
青铜器
造纸术的贡献
造纸术是我国的四大发明之一，由 我国传遍世界，促进了文化的交流和教 育的普及，深刻地影响了世界文明的发 展进程，是中华民族对世界科学文化的 一项重大贡献。
3. 蔡伦改进造纸术
公元105年，蔡 伦改进造纸术。他用 树皮、麻头、破布和 旧鱼网做造纸原料， 扩大了原料来源，降 低了造纸的成本，同 时又提高了纸的产量 和质量。从此，纸逐 步取代竹木简和帛。 为纪念蔡伦的功绩， 人们把这种纸叫作 “蔡侯纸”。
科技领域 代表人物 时 期
主要成就
造纸术
劳动人民
华 佗 东汉末年 著名的医学家。擅 长针灸和外科手术。 他制成的全身麻醉 药剂“麻沸散”， 是世界医学史上的 创举。他还创制一 套医疗体操“五禽 戏”，以强健身体。
华佗
三、数学
《九章算术》
涉及到现代初等数 学中的算术、代数 和几何的大部分内 容，其中的某些内 容在当时具有世界 先进水平。
《九章算术》书影
第十二章简单机械第2节滑轮
“动滑轮和重物由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的
几分之一”来判断。所以，弄清楚几段绳子承担物体重力 是解答此类问题的关键。 丙图分析：要从绳子自由端开始
分析，绳子a对物体的拉力为F丙，绳子
b的拉力为2F丙，绳子c对物体的拉力 也是2F丙，依次类推，最后物体共受a、
d e b c a F丙
c、e三段绳子的拉力，拉力总和为F丙
省力 使用动滑轮的好处是＿＿＿＿。
能否利用定滑轮和动滑轮的优点把它们组合 起来，使它们即省力又方便呢？ 能。把它们组合成滑轮组。
二、滑轮组： 1、定义：由动滑轮和定滑轮组合而成的机械叫滑 轮组 2、方式：由相同的动滑轮和定滑轮组成的滑轮组 有两种组合：一种是既省力又能改变力的方向的 组合，另一种是最省力的组合。
n=2
n=3
4、水平使用滑轮组时：拉力克服的不是物重， 而是地面与物体间的摩擦力。 nF=f F=f/n S=nh V绳=nV物 省力费距离
F N
T
.
G
f
f/3 ,T=__ f。 如图所示，拉力F的大小等于＿＿
如图所示，物体A重G＝80N，在F＝60N拉力下 120N 匀速前进，此时物体A受到的摩擦力等于＿＿＿ ＿N。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）
G
对动滑轮的探究实验你发现了什么？
支点和动力作用点在轮上，阻力作用点在轴上。 动力臂为阻力臂两倍的杠杆。
使用动滑轮能省一半的力但不能改变动力的方向。
4、动滑轮： （1）特点：使用动滑轮能省一半的力即F=½G， 但不能改变动力的方向。
（2）动滑轮的实质：是动力臂为阻力臂两倍的 杠杆， 使用动滑轮省力但费距离。 F1 F1 L1 =2r L2=r
三、其他简单机械
简单机械——滑轮、斜面及机械效率(解析版)
3.3简单机械——滑轮、斜面及机械效率一、定滑轮与动滑轮特点1．如图所示，分别用力F1、F2、F3，匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是( )A．F1=F2=F3B．F1>F2>F3C．F1>F2=F3D．F1<F2<F31．【答案】A【解答】定滑轮是一个等臂杠杆，它不省力不费力，且力的大小与拉力的方向无关，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
2．按如下图使用简单机械，有可能实现F为200N的力移动重为700N的物体G的有（）A．只有①③④B．只有①③C．只有④D．①②③④都可以2．【答案】A【解答】用200N力提起了重为700N的物体，省了力，省力的方法可以使用杠杆，也可以使用动滑轮或滑轮组。
故答案为：A3．滑轮是种常用的简单机械使用定渭轮在省力和省距离等方面有什么特点？以下是小丽对此进行的实验：①如图甲，用弹簧秤测出两个钩码的重：②如图乙，用手竖直向下匀速拉弹簧秤，记录弹簧秤示数(摩擦力忽略不计)。
测量钩码和绳子自由端通过的距离，记录在下表中：③如图丙，改变拉力方向重复实验并记录。
拉力方向弹簧秤示数(牛) 绳子自由端移动距离(厘米) 钩码上升距离(厘米) 竖直向下 2.0 15 15斜向下 2.0 12 12水平 2.0 8 8请回答：（1）①中测得钩码重为牛：（2）分析数据，可得出的结论是：（3）小丽认为仅凭一组实验得出结论不具普遍性，还需。
3．【答案】（1）2（2）使用定滑轮既不省力也不省距离，但能改变力的方向（3）改变所挂钩码重，重复上述实验【解答】（1）根据图甲可知，测力计的量程为5N，分度值为0.2N，则示数为2N；（2）根据表格可知，当使用定滑轮沿不同方向拉动测力计时，测力计的示数始终等于钩码重力，且绳子移动的距离等于钩码上升的高度，那么得到结论：使用定滑轮既不省力也不省距离，但能改变力的方向。
（3）小丽认为仅凭一组实验得出结论不具普遍性，还需改变所挂钩码重，重复上述实验。
用受力分析法解滑轮组问题
绳和木棍体验“滑轮组” 的威力
怎么解释这样的现象?
用受力分析法解决
滑轮组问题
用受力分析法解滑轮组问题必须遵 循以下几点:
• 将动滑轮和物体当做一个整体分析； • 处于静止或匀速直线运动时，物体 受平衡力； • 每段绳子上受力都是相等的．
例1:用受力分析法解一定一动滑轮组问题
F
F
F F F
G 2F=G F= ½ G
G 3F=G
F= G/3
例2:用受力分析法解二定二动滑轮组问题
5F
4F
G+G’
G+G’
5F=G+G’ F= (G+G’)/5
4F=G+G’ F= (G+G’)/4
例3:用受力分析法解滑轮组问题
3F
4F
G+G人
G+G人
3F=G+G人 F= (G+G人)/3
4F=G+G人 F= (G+G人)/4
例4:用受力分析法解滑轮组问题
F F F 3F= f F= f /3 f
例5:用受力分析法解释
F2
F2
F1
7F2= F1
F2=F1/7
动滑轮与定滑轮
示意图
定滑轮的杠杆原理
L2 L1
O L2 O
F2
F1 F2
L1=L2
L1=L2
定滑轮：动力臂等于阻
力臂的等臂杠杆，既不 省力，也不费距离，但 是可以改变力的方向。
特征：
1、绳子的一端被固定，滑轮是沿固定 的绳子滚动，所以与滑轮固定绳端的 接触点是支点；
2、滑轮的轴是可移动，此时变为受力 点； F1 3、动力的方向基本与阻力的方向一致， 基本不能改变用力方向。 4、由于阻力随滑轮一起移动，所以滑 轮受到的重力也是一部分阻力。 受力分析： F2 示意图 1、重物（阻力）是作用在滑轮轴 上的；所以阻力到支点的距离是 轮半径R； 2、动力作用在滑轮的绳子自由端， 动力到半径的距离最大为2R；根 据杠杆原理，不计滑轮的重力， 使用动滑轮最多省一半力。
1 F G总 2
3）使用滑轮组既能省力，也能改变用力的方向。 使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊起物体，则 所用的力就是物重的几分之一。 1 F G总 n
四、课堂练习
1、如图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下匀 100 速上升时，F应等于＿＿＿N。（不计摩擦） 2、如图(b)所示，物体A重为100N，挂重物的钩子承受 100 50 的拉力是＿＿＿＿N。人匀速拉绳子的力是＿＿＿＿N （动滑轮自重不计）
受力分析：
数绳子法：经实验分析表明， 有几根绳子在承担阻力，那么， 动力就是阻力的几分之一。 （不计滑轮重力和摩擦阻力）。
由于存在额外的阻力，所以 滑轮越多，效率就越低。
滑轮组：既可以省力，
又可以改变力的方向。
附课堂小结：
1）使用定滑轮不能省力，好处是可以改变用 力的方向。定滑轮实质是等臂杠杆。 2）动滑轮能省一半的力，不能改变用力的方 向。动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆。
第7讲 滑轮及滑轮组 教师版
漫画释义7滑轮及滑轮组模块一滑轮的认知知识互联网知识导航初二物理竞赛班·第7 讲·教师版90起重设 备上的 滑轮组定滑轮特征：1、轮的边缘有槽;2、轮可以转动, 轴固定不动;3、利用绳索拉起重物;4、能改变用力的方向.受力分析：1、同一条绳索上任意一点受力大小是相同的;2、由于绳子能任意弯曲, 所以力方向可以改变;3、我们把动力作用在绳子上的一端叫做自由端, 实验表明, 在匀速或 静止状态下, 动力和阻力的大小是相同的.动滑轮特征：1、绳子的一端被固定, 滑轮是沿固定的绳子滚动, 所以滑轮与固定绳 端的接触点是支点;2、滑轮不仅转动, 而且还随着绳子一起上下移动;3、动力与克服阻力的方向一致, 所以动滑轮不能改变用力方向.4、由于阻力 F 2 随滑轮一起移动, 所以滑轮受到的重力也是阻力的一部分. 受力分析：1、重物(阻力)是作用在滑轮轴上的; 所以阻力的力臂是轮半径 R ;2、动力作用在滑轮的绳子自由端, 动力的力臂为 2R ; 根据杠杆原理, 不计滑轮的重力时, 使用动滑轮最多省一半力.定滑轮 动滑轮 的杠杆 原理等臂杠杆： F = F , 即 F = G省力杠杆： F = 1 F , 即 F = 1G + G ）（ 12拉物12 2拉2 物轮滑轮组 特点：1、由几个滑轮组合起来使用的装置叫滑轮组;2、既可以改变用力的方向, 又可以省力.滑轮组的受力分析：将重物与动滑轮看做一个整体, F = 1G + G ）, n 为承重 拉 （ 物 轮n绳子的段数.【例1】升国旗时, 人站在地面拉动绳子, 能够让国旗升到旗杆的顶端, 旗杆顶端用到的简单机械是【答案】定滑轮【例2】如图所示, 通过定滑轮匀速提起重物G 时, 向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3, 则三个力大小关系是( )A. F1 最大B. F2 最大C. F3 最大D. 一样大【答案】D【例3】如图所示, 放在水平地面上的物体所受重力为G, 系着它的一根轻绳竖直绕过转轴光滑的滑轮, 绳子的另一端受的拉力为F, 地面对物体的支持力为N. 下面关于这三个力的大小关系正确的是( )A. F = G【答案】DB.G = NC. F = ND. F + N = G【例4】如图所示, 用动滑轮拉着一个物块在水平方向运动. 当拉力F 为10N 时, 物块恰在水平方向做匀速直线运动,则物块所受的滑动摩擦力大小为N; 当F 增大到14N 时, 物块受到的合力大小为N .(忽略滑轮摩擦以及动滑轮和绳重)【答案】20 8【例5】如图所示, 物体受到的重力为20N , 用力F 将滑轮匀速提升, 重物随滑轮一起匀速上升(不计绳重、滑轮重及绳与轮之间的摩擦). 当重物上升1m 时, 关于滑轮上升的高度h 和拉力F 的说法正确的是( )ABCD 【答案】C F = 20N ,F = 40N ,F = 40N ,F = 10N ,h = 1mh = 2mh = 0.5mh = 2m使用这种动滑轮费力, 省距离, 动滑轮移动的距离是物体上升高度的一半;F = 2G = 2⨯ 20N＝40N ．h = 1h' =1⨯1m = 0.5m 2 2☆教师可以引导学生思考: 若上题中计滑轮重力, 比如滑轮重力为5N, 那么拉力F 大小应为N, 物体上升1m , 拉力F 上升m.答案：45; 0.5初二物理竞赛班·第7 讲·教师版92模块二 滑轮组的受力分析知识导航初二物理竞赛班·第 7 讲·教师版93基本滑 轮模型 的解题 方法1.动滑轮与重物在一起的省力滑轮模型(整体法)：F 支 =G 人 + F 拉F 支 =G 人 - F 拉2. 费力反拉滑轮模型(对动滑轮进行受力分析) 对动滑轮进行受力分析: F = 2F 1 + G 动费力模型省距离: 物体上升 h , 自由端(人的拉力)上升 s ,则: s = 1h2【例6】 如图所示的装置处于静止, 物重都是 G , 不计滑轮和绳重及摩擦, 使物体匀速上升, 拉力 F 最小的是( )AB C D【答案】B初二物理竞赛班·第 7 讲·教师版94【例7】 要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来, 试在图中画出最省力的绕绳方法．【答案】如图所示．＜解析＞ 一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组, 可以绕成两根绳和三根绳承担拉 力, 其中三根绳为最省力．根据“奇拴动, 偶拴定”的原则, 绳的固定端接在动滑轮的钩 子上．【例8】 一个同学站在地面上, 要利用如图所示的滑轮组提升重物．已知物重 1000N , 而绳子最多只能承受 400N 的拉力．请你帮他在图中画出符合 要求的绳子绕法．【答案】如图所示． ＜解析＞先判断 n= G =1000N＝2.5(段) ．用“进一法”取 n = 3 ．根据“奇拴动, 一动配一定, 变向F 400N加一定”原则, 绳子应固定在动滑轮的钩上, 由内向外绕．【例9】 如图所示, 体重为 500N 的人站在水平地面上拉绳子, 使重物以1m/ s 的速度匀速上升. 已知动滑轮重力为 50N, 被提升重物的重力为 300N. (不 计绳重及滑轮与轴之间的摩擦)则： (1) 此时自由端人的拉力大小为 N, 人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 m/s .(2) 若此人竭尽全力拉绳子, 利用此装置最多能拉起 N 的重物.【答案】(1) 175 ; 325; 2 (2) 950初二物理竞赛班·第 7 讲·教师版9522 23 （ =【例10】如图所示, 体重为 500N 的人站在高台上提升重物, 使重物以1m/ s 的速度匀速上升. 已知动滑轮重力为 50N, 被提升重物的重力为 400N. (不计 绳重及滑轮与轴之间的摩擦) 则：人对地的压力大小为 N. 人拉绳子的速度为 m/s .【答案】650 ; 3【例11】如图所示, 吊篮的重力为 400N, 动滑轮的总重力为 50N, 定滑轮重力为40N, 人的重力为 600N, 人在吊篮里拉着绳子不动时需用力( ) (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦) A 218N B 0N 【答案】CD 6N ＜解析＞ 设人对绳的拉力 F , 将人、吊篮和动滑轮视为一个整体, 此 时 整 体 处 于 静 止 状 态 , 整 体 重 力 由 5 段 绳 子 承担 , 所 以 有5F = G 人 + G 吊 + G 动 ．G + G + G 600N + 400N + 50N 所以 F = 人 吊 动 = = 210N5 5【例12】体重为 500N 的工人利用此装置把自己和重为 100N 的涂料箱拉到高处. 已 知动滑轮重力为 50N, 筐重力为 130N . 不计绳重及轮与轴之间的摩擦. 求: 人的拉力为多少? 人此时对筐的压力为多少? 【答案】 F = 1(G + G+ G + G ）= 1500N+100N+50N+130N)=260N 3人涂料 动 筐3F 压 = F 支 =G 人 - F 拉 = 500N - 260N = 240N【例13】如图所示, 物体 P 重 2400N, 用图示的装置起吊, 滑轮和 绳子的重力和摩擦力都可以不计． (1)若一人站在地面上负责向下拉绳, 以吊起重物 P, 此人 的体重至少为多大?(2)若此人改为站在重物 P 上, 仍由他向下拉绳, 匀速吊 起重物 P(包括自身), 如图中虚线所示, 已知此人的体重 为 800N, 他向下拉绳的力应是多大?【答案】(1)人站在地面上, 由图可知, 物体 P 由四根绳子吊起, 则每根绳子的拉力T = G P = 2 4 0 0 N 6 0 0 , 所以人的重力至少为 600N ． 4 4(2)当人站在物体上, 由图可知, 物体和人共由 5 根绳子吊起, 所以每根绳子的拉力T ' =2400N + 800N = 640N5C 210NP模块三整体法及定滑轮上方受力分析【例14】如图所示, 质量为60kg 的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处. 第一次运送货物时,货物质量为130kg, 工人用力F1 匀速拉绳, 地面对工人的支持力为N1; 第二次运送货物时, 货物质量为90 kg, 工人用力F2 匀速拉绳, 货箱以0.1m/s 的速度匀速上升.已知G300 N. 则两次人的拉力之比为; 地面对人动的支持力之比为. (不计绳重及滑轮摩擦, g 取10N/kg)【答案】4:3 ; 2:3【例15】如图所示的滑轮组中, 每个滑轮自重均为20N, 横杆的自重是10N, 摩擦和绳重不计, 现用此滑轮组匀速提起重G=750N 的物体, 那么需要施加的动力F 是( )A．200N B．180N C．190N D．170N【答案】A【例16】图中的每个滑轮重0.5N, 物体A 重6N, 托板重1N. 在2s 的时间内, 拉力F 的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m, 这个过程中, 不计滑轮轴摩擦和绳重, 则:(1) 拉力F 的大小为N.(2) 物体A 上升的速度为m/s.(3) 天花板对定滑轮拉力大小为N.【答案】2 ; 0.15 ; 4.5【例17】体重为480N 小钧同学站在地面上, 欲使用如图所示的滑轮组提升重力为500N 的重物. 已知每个滑轮重力大小为60N. 第一次人用F1=100N 的力向下拉绳子, 物体没有被提起, 则此时物体对水平地面的压力大小为多少?第二次人用更大的力向下拉绳子, 使物块匀速上升, 则此时人对地的压力大小为多少? 天花板对定滑轮的拉力大小为多少?(不计绳重及绳与轮之间的摩擦)【答案】360 ; 200; 900初二物理竞赛班·第7 讲·教师版96初二物理竞赛班·第 7 讲·教师版97模块四 综合应用问题【例18】如图是一种电梯结构 的示意图, 电梯厢在电梯井中沿竖直通道上下运行．钢链的两 端分别固定在电梯井顶部的 A 点和 B 点, 同时钢链绕过重 15000N 的电梯厢下的滑轮而托起整个厢体 E, 又跨过电梯井顶 部由电动机驱动带有齿轮的轮轴 C, 在 C 和 B 之间吊起与动滑 轮相连的配重 D ．电梯载重量为10 人(1 人的质量按 60 kg 计算, 取 g = 10N/kg , 忽略摩擦及钢链的质量)．请回答： (1)配重的功能是什么? 在已知电梯厢重和载重量的情况下, 配 重的质量最好是多大?(2)当电梯满载匀速上升时, A 、B 两点受到的拉力各是多大?【答案】(1)配重是一种平衡体．其质量应选择大约跟电梯厢(包括平均搭载的乘客)的质量相等．这样, 当开动电动机时, 它只需要供给提升多搭载的乘客上升或少搭载的乘客下降 的动力, 其余的重力由配重来平衡．所以, 最经济的配重所受重力 G D 应为箱体重 G E 与1承载人重 G 人 的一半之和, 即 G= G + G = 15000N+3000N ＝18000N ,DE2人所以配重的质量为 m D = 1800 k g ．(2)A 点受力 F= 1 (G + G ) = 10500N ; B 点受力 F = 1G = 9000N ．A2人 E B2 D【例19】电气化铁路的输电线常用图示的方式悬挂在钢缆上. 钢缆的 A 端固定在电杆上,B 端通过滑轮组连接在电杆 C 上. (1)配重 D 是 n 个混凝土圆盘(图中只画出 3 个), 每个盘的质量是 m . 按图示的配置,钢缆 在 B 端所受的拉力大约是多少? (2)如果只考虑 B 端的牢固性,本来可以把它直接固定在电杆 C 上, 也可以用一个很硬的 大弹簧连接 B 和 C. 实际上却用滑轮组来连接, 这样做的优点是什么?【答案】(1)F =3nmg ,因为动滑轮右侧的 1 条钢缆与它左侧的 3 条钢缆承受相同的力,而左侧每条 钢缆受的力是 nmg . (2)机车运行中,拾电器会把输电线向上托起.如果使用两端固定的钢缆,悬线会因此松弛, 输电线将左右摇摆,有可能脱离拾电器造成断电事故.使用滑轮组可以保证输电线的高度 变化时钢缆始终保持紧张状态. 如果用弹簧代替滑轮组,情况好于两端固定的钢缆,但钢 缆的紧张程度仍随弹簧的长度有较大的变化,而且不易确定钢缆的最佳长度.轮轴在不计绳重及摩擦的情况下,F1⋅ L1= F2⋅ L2, 即F ⋅ R = G ⋅ r省力, 费距离费力, 省距离【例20】轮轴, 顾名思义是由“轮”和“轴”组成的系统. 该系统能绕共轴线旋转, 相当于以轴心为支点, 半径为杆的杠杆系统. 所以, 轮轴能够改变扭力的力矩, 从而达到改变扭力的大小. 原理如右图所示. 在不计绳重及摩擦的情况下, F1⋅ L1= F2⋅ L2, 即F ⋅ R = G ⋅ r 请看一看下图中的装置有没有用到轮轴的原理, 并简要加以分析:【答案】略.☆教师分享：自行车上的轮轴中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴, 脚蹬半径大于花盘齿轮半径. 自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴, 手握把外的半径大于前叉轴的半径. 后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴、齿轮半径小于后轮半径. 自行车行驶速度与车轮直径的关系：常见的自行车轮的直径有559mm(22 英寸)、610mm(24 英寸)、660mm(26 英寸)、711mm(28 英寸)的, 有实际经验的同学知道, 骑28 车比24 车费力一些, 但速度快, 因为28 车轮的半径大, 轮子每转一圈走的距离长一些, 故速度快, 半径大使轮轴的轴半径大, 故费力轮轴更费力.模块五轮轴知识导航初二物理竞赛班·第7 讲·教师版98【例21】倒链(又称神仙葫芦)是一种简单的起重用具, 它由滑轮组组成(如图所示), A、B 为同轴并一起转动的定滑轮, 半径分别为R1 和R2, R1 稍大于R2; C 为动滑轮, 其半径为r. 它们之间用铁链按图中所示的方式联结起来. 当用力F 拉一侧铁链使定滑轮转动时, 套在A 上的铁链使挂在C 上的重物上升, 与此同时, 套在B 上的铁链被放下, 使重物下降(图中虚线箭头表示铁链运动方向). 转动一周时, 其总效果使重物上升的距离为多少? 若重物所受重力为G, 则使重物缓慢匀速上升时, 拉力F 的大小至少应为多少? (此题为理想情况下, 即不计铁链重力、滑轮C 重力及额外的摩擦力做功)【答案】(1)A、B 为同轴一起转动的定滑轮, 相当于轮轴, 当滑轮转动一周时, A 轮使铁链上升h 1= 2πR1, B 轮使铁链下降h2= 2πR2, 则重物上升的距离h = h1- h2 = π(R - R ) .2 1 2(2)求解拉力F 可以使用杠杆3 力平衡方程(如右图):F ⋅ R1 + F '⋅ R2= F '⋅ R1F = R1- R2 ⋅ G2R1其中2F ' = G , 最终解得：☆此题在以后学完功的知识后也可以从Fh1= Gh 解得同样的结果.初二物理竞赛班·第7 讲·教师版99初二物理竞赛班·第 7 讲·教师版100【练1】 同一物体沿相同水平地面被匀速移动, 如下图所示, 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 【答案】B【练2】 如图所示, 人对绳子的自由端的拉力 F 都相等, 且物体处于静止状态, 不计滑轮重和摩擦, 比较四个物体的重力, 最大的是( )A ． G 1B ． G 2C ． G 3D ． G 4【答案】C＜解析＞ 图甲是一个定滑轮, 定滑轮的实质是一个等臂杠杆, 使用定滑轮不省力, 即 G 1 = F ; 题图乙是一个动滑轮, 动滑轮的实质是一个动力臂是阻力臂 2 倍的杠杆, 使用 动滑轮能省一半的力, 所以 F = G 2 /2 , 即 G 2 = 2F ; 题图丙的滑轮组中, 吊着重物的绳 子有 3 段, 所以 F = G 3 /3 , 即 G 3 = 3F ; 题图丁的滑轮组有 2 段绳子吊着重物, F = G 4 / 2 , 即 G 4 = 2F ．实战演练【练3】如图所示是一个通过皮带传动的装置．A 为主动轮, B 为从动轮, A、B 两个轴用皮带传动, B 、C 两个轮固连绕同一个轴转动．已知R A : RB: RC2 :1:3 ．试分析A、B、C 三个轮边缘点速度的比．【答案】1：1：3皮带或者齿轮传动时候, 边缘点的线速度相同; 共轴(同时围绕同一个轴)转动时候所有点的转速相同, 即相同时间内转过的角度或者相同时间内转过的圈数相同．类似应用题目：自行车问题初二物理竞赛班·第7 讲·教师版101102 初二物理竞赛班·第7 讲·教师版自行车中的物理知识1．摩擦方面（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹, 并且使用摩擦大的材料, 增大摩擦力.（2）车轴处经常上一些润滑油, 以减小接触面粗糙程度, 来减小摩擦力.（3）所有车轴处均有滚珠, 变滑动摩擦为滚动摩擦, 来减小摩擦.（4）刹车时, 用力捏紧车闸, 以增大刹车块与车圈之间的压力, 从而增大摩擦力.（5）紧蹬自行车前进时, 后轮受到的摩擦力方向向前, 是自行车前进的动力, 前轮受到的摩擦力方向向后, 是自行车前进的阻力; 自行车靠惯性前进时, 前后轮受到的摩擦力方向均向后, 这两个力均是自行车前进的阻力.2．简单机械（1）自行车刹车手闸是一个省力杠杆, 车后坐的载物夹也是杠杆. 脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴, 后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴. 车把和前叉也构成省力轮轴.（2）自行车上坡走S 形路线, 相当于增加了斜面的长, 可以省力, 使上坡更容易. 3．压强方面（1）一般情况下, 充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为S＝100cm2, 当一普通的成年人骑自行车前进时, 自行车对地面的压力大约为F＝（600N+250N）＝850N, 可以计算出自行车对地面的压强约为8.5×104Pa.（2）自行车的车座较宽大, 可以增大人与车座的接触面积, 减小对人的压强, 人骑座时感到舒服.初二物理竞赛班·第7 讲·教师版103。
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滑轮组系统受力分析图1/3受力系统图示分析
（鉴于1/3系统所需拖拽力量较大，而且各部位连接件受力也大，所以尝试1/5系统）
产生的问题：
1.系统虽然绳索能够满足28KN的冲坠受力需求，但是一些器材，比如滑轮有些只标有5KN
左右的受力，所以在例如1/7的系统中几处滑轮如果用5KN的都不会安全。
也就是说只能用O型锁来代替最为妥当。
2.连接固定点的单向自动停制滑轮：以下的标示我不太明白什么意思，不知道是不是能满
足如1/7系统中固定点连接24KN的承受力。
只用作滑轮的工作负荷：2.5 kN x 2 = 5 kN
只用作滑轮的断裂负荷：10kN x 2 = 20 kN
用作自动制停滑轮的工作负荷：2.5 kN
用作自动制停滑轮的断裂负荷：4 kN。