滑轮组系统受力分析图
九年级科学受力分析与滑轮问题
用绳和木棍体验“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．
3.⑴如图，A.B为两个弹簧秤， 所挂砝码的重力均为10牛， 如果滑轮摩擦不计，砝码处于静止状态时， A.B两弹簧秤的示数分别为（ ）
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
A.10牛 B. 0牛 C.10牛 D.10牛 20牛 10牛 0牛 10牛
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
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
滑轮受力分析
图2FF甲乙GF 1 F 2F 3图1九年级物理分解受力训练题及问案分解之阳早格格创做共教们正在逢到滑轮或者滑轮组问题时，对于滑轮及滑轮组的能源或者阻力大小推断偶尔没有知从何下脚，原文便此问题期视能指面迷津，助闲共教们精确明白滑轮.一、 一根绳子力相等无论是定滑轮、动滑轮仍旧滑轮组，只消正在共一根绳子上，没有管绳子有多少，也没有管绳子绕过几滑轮，绳子上的力经常相等的.如图1，用定滑轮沿分歧的目标提高沉物，推断1F 、2F 、3F 的大小闭系.分解 要提起物体，绳子必须对于沉物施加进取的大小为G 的推力，绕过滑轮，没有管目标怎么样，推力的力臂皆是轮的半径，所以，推力大小皆等于被提起的物体的沉力.所以321F F F ==二、滑轮二边力仄稳滑轮停行或者干匀速曲线疏通时，滑轮受到差异目标上的合力相互仄稳.如图2用动滑轮匀速横曲提高沉物，推力F 取物体沉G 的闭系.分解 没有计滑轮沉，动滑轮处于仄稳状态，如图2甲，则G F =2 即G F 21=若动滑轮的沉量为0G ，如图2乙，则02G G F += 即 )(210G G F +=底下便利用上头的论断办理有闭滑轮的一些问题. 例1如图3所示的拆置处于仄稳状态，若滑轮沉、绳沉以及摩揩均忽略没有计，则1G 取2G 之比为（ ）A ．1∶1B ．2∶1C ．1∶2D ．1∶3分解 依据一个绳子力相等，每段绳子上受到的推力皆是F ，动滑轮处于仄稳状态，所以2122G F G ==，即1G ∶2G =2∶1故选B.例2、如图4用用滑轮组允速推动火仄里上的物体，若所用的推力F 为10N ，物体受到的摩揩力是多大？分解 根据一根绳子力相等，动滑轮对于物体爆收3F 的推力， 物体干匀速曲线疏通，物体受到的摩揩力取3F 仄稳，所以N F f303==.例3如图5所示的拆置中，当人用力背左推滑轮时，物体A 恰能匀速曲线疏通，此时弹簧测力计的读数为3N ，忽略滑轮、绳取测力计沉及滑轮取轴间的摩揩，则人的推力F 为（ ）F FF图3fFF 3F图4ff图5A ．3NB ．4NC ．6ND ．8N分解 依据一根绳子所受推力相等，弹簧测力计对于动滑轮的推力取对于动滑轮的推力皆等于3N ，动滑轮干匀速曲线疏通，火仄目标上受力仄稳，所以，N N fF 6322=⨯==.例4用如图6所示的拆置匀速推起沉为G 的物体（没有计摩揩、滑轮沉及绳沉），供推力F 取G 的闭系. 分解 依据一根绳子力相等，滑轮二边力仄稳，正在图中标出各绳子所受8，有G F =4，所以，G F 41=.例5 如图7，动滑轮沉5N ，物体G 的沉量为15N ，用力F 使物体匀速降高，供所用力F 的大小（没有计摩揩）.分解 如图，根据共一根绳子受力相等，标出各绳子所受力，以滑轮为钻研对于象，再依据滑轮所受力仄稳，有N N N G G F 35515220=+⨯=+=.例6 如图8所示，正在忽略滑轮自沉战摩揩的情况下，当滑轮仄稳时，推力=F G .分解 根据每个滑轮上绳子所启受力的特性，正在图上标出每一股绳子所启受力的大小.物体受到的总的推力是F 7，物体处于仄稳状态，所以G F =7，即G F 71=.由上头的例题不妨瞅出，正在推断滑轮或者滑轮组的省力或FF G2F2F 图6GG 0图72F2FG图8F4F 4F者劳累情况时，先从能源端进脚，依据滑轮二边力相等，逐个分解滑轮的受力情况，末尾根据力的仄稳，得出论断.。
定滑轮动滑轮受力分析
定滑轮动滑轮受力分析一、定滑轮受力分析定滑轮是固定在某一位置，不随物体运动的滑轮。
当物体通过定滑轮提升时，定滑轮只起到改变力的方向的作用，不改变力的大小。
因此，定滑轮的受力分析相对简单。
（1）物体对定滑轮的作用力：物体通过绳子与定滑轮连接，物体对定滑轮的作用力等于物体的重力。
（2）绳子对定滑轮的作用力：绳子对定滑轮的作用力等于物体的重力，方向与物体对定滑轮的作用力相反。
（3）定滑轮对绳子作用力：定滑轮对绳子作用力等于物体的重力，方向与绳子对定滑轮的作用力相反。
2. 定滑轮受力分析的计算方法：（1）确定物体对定滑轮的作用力，即物体的重力。
（2）根据牛顿第三定律，确定绳子对定滑轮的作用力，即物体的重力。
（3）确定定滑轮对绳子作用力，即物体的重力。
二、动滑轮受力分析动滑轮是随物体运动的滑轮。
当物体通过动滑轮提升时，动滑轮不仅改变力的方向，还能改变力的大小。
因此，动滑轮的受力分析相对复杂。
（1）物体对动滑轮的作用力：物体通过绳子与动滑轮连接，物体对动滑轮的作用力等于物体的重力。
（2）绳子对动滑轮的作用力：绳子对动滑轮的作用力等于物体的重力，方向与物体对动滑轮的作用力相反。
（3）动滑轮对绳子作用力：动滑轮对绳子作用力等于物体的重力，方向与绳子对动滑轮的作用力相反。
2. 动滑轮受力分析的计算方法：（1）确定物体对动滑轮的作用力，即物体的重力。
（2）根据牛顿第三定律，确定绳子对动滑轮的作用力，即物体的重力。
（3）确定动滑轮对绳子作用力，即物体的重力。
3. 动滑轮受力分析的特殊情况：（1）当绳子与动滑轮的连接点位于动滑轮的轴心时，动滑轮的受力分析可以简化为定滑轮的受力分析。
（2）当绳子与动滑轮的连接点偏离动滑轮的轴心时，动滑轮的受力分析需要考虑绳子的张力、绳子的弯曲半径等因素。
三、定滑轮与动滑轮的受力分析对比1. 受力方向：定滑轮和动滑轮的受力方向相同，均为垂直于绳子的方向。
2. 受力大小：定滑轮和动滑轮的受力大小相同，均为物体的重力。
滑轮受力分析
受力分析，求解平衡方程就能得出结论；在分析滑轮受力情况时应把握住两条原则:①同一根绳了各处拉力相等．②滑轮组平衡时作用在轴上的力为作用在轮上力的2倍。
如图3，不考虑动滑轮重力且不计摩擦，求F与G的关系对图3的甲、乙、丙三个滑轮及物体G作受力分析如图4由（l）（2）（3）解得F=G／7六、指导学生根据滑轮组的实验完成综合实验习题为使学生深刻理解滑轮组机械效率测定的有关问题，实验后有所收益，仅让学生写出实验报告、根据数据算出机械效率是远远不够的．真正掌握这个实验的内容，指导学生做好实验习题是较好的措施。
下面是笔者发给学生的实验习题。
l．组装滑轮组时，为了准确、迅速地穿绕绳子应采取什么办法？2．这个实验中给你一个定滑轮、一个动滑轮，还需要哪些实验材料？3．选定上述器材后，画出最省力的实验装置图。
4．该实验中为什么要求钩码匀速上升？5．实验中测量钩码上升的距离和弹簧移动的距离采取什么办法？注意什么事项？6．有上面的滑轮组实验时，若增加所挂钩码的重力，滑轮组机械效率有无变化？为什么？7．若改用两个定滑轮两个动滑轮组成的滑轮组进行实验，但要求所挂钩码重力和上面实验相同，滑轮组机械效率有无变化？为什么？8．在动滑轮的下面不挂重物，拉动滑动组时，滑轮组机械效率是多少？为什么？9．通过6、7、8题的分析，滑轮组的机械效率与什么有关？跟重物上升的距离有无关系？10．根据上面的分析考虑如何提高滑轮组的绍机械效率？11．请你设计出测定滑轮组机械效率实验的步骤、实验记录表。
七、指导学生掌握题目中有滑轮组出现且含有机械效率η的习题的计算方法进行滑轮组机械效率的目的计算，在弄清力的关系、距离的关系、功的关系的基础上，利用公式η=W有用／W总，一般是会将题目顺序解答的。
对于滑轮组，无论考虑额外功、还是不考虑额外功，距离关系是定数。
对由一般绳子绕制而成的滑轮组，若动滑轮和重物由n股绳子承担，绳子自由端动力通过的距离S动是有用阻力通过距离S有用的n倍，即S动=nS有用。
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。
中考物理重难点复习——滑轮组的受力分析(共30张PPT)
例2 如图所示，A、
B的示数为
N。
2.如图所示，用F=10 N水平拉力，使重为100 N的物体A，沿水平方向在1 s内匀速直线运
动了0.5 m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，则物体受到地面的摩擦力为
N，
拉力F的功率为 W。
3.某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子a连接)匀速拉动放在同一水平 面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200 N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b 被拉断，每次物体拉动的距离均为2 m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到 摩擦力大小变化的关系图象如图乙。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求： (1)动滑轮重力； (2)当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2 m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率； (3)一个重500 N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计 算分析他能否实现。
2.(多选)建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的
装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运送时，砖都匀速
上升，绳重及摩擦均忽略不计，这三次拉力依次为F1、F2、F3，效率为η1、η2、η3，则
()
A. F1+F2=F3
B. F1+F2＞F3
C. η1+η2=η3
D. η1＜η2＜η3
3.(多选)小李同学利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。第一次提升的重物A的重力为 GA，加在绳子自由端的拉力为F1，重物上升的速度为v1，运动时间为t1；第二次提升的 重物B的重力为GB，加在绳子自由端的拉力为F2，重物上升的速度为v2，运动时间为t2。 已知F1∶GA=5∶8，GB ∶ GA=3∶2，v1∶v2=2∶1，t1∶t2=2∶3，动滑轮的重力不能忽 略，不计绳重与摩擦的影响。下列对两个过程的分析中，正确的是( ) A.拉力之比为F1∶F2=7∶8 B.拉力的功率之比为P1∶P2=10∶7 C.机械效率之比为η1∶η2=14∶15 D.额外功之比为W1∶W2=2∶3
滑轮受力分析
图2FF甲乙GF 1 F 2F 3 图1九年级物理分析受力练习题及答案分析之杨若古兰创作同学们在碰到滑轮或滑轮组成绩时，对滑轮及滑轮组的动力或阻力大小判断有时不知从何下手，本文就此成绩但愿能指导迷津，帮忙同学们准确理解滑轮.一、 一根绳子力相等不管是定滑轮、动滑轮还是滑轮组，只需在同一根绳子上，不管绳子有多长，也不管绳子绕过多少滑轮，绳子上的力老是相等的.如图1，用定滑轮沿分歧的方向提升重物，判断1F 、2F 、3F 的大小关系.分析 要提起物体，绳子必须对重物施加向上的大小为G 的拉力，绕过滑轮，不管方向如何，拉力的力臂都是轮的半径，所以，拉力大小都等于被提起的物体的重力.所以321F F F == 二、滑轮两边力平衡滑轮静止或做匀速直线活动时，滑轮受到相反方向上的合力彼此平衡.如图2用动滑轮匀速竖直提升重物，拉力F 与物体重G 的关系.分析 不计滑轮重，动滑轮处于平衡形态，如图2甲，则G F =2即G F 21=若动滑轮的分量为0G ，如图2乙，则02G G F += 即)(210G G F +=上面就利用上面的结论解决有关滑轮的一些成绩. 例1如图3所示的安装处于平衡形态，若滑轮重、绳重和摩擦均忽略不计，则1G 与2G 之比为（ ）A ．1∶1B ．2∶1C ．1∶2D ．1∶3分析 根据一个绳子力相等，每段绳子上受到的拉力都是F ，动滑轮处于平衡形态，所以2122G F G ==，即1G ∶2G =2∶1故选B. 例2、如图4用用滑轮组允速拉动水平面上的物体，若所用的拉力F 为10N ，物体受到的摩擦力是多大？分析 根据一根绳子力相等，动滑轮对物体发生3F 的拉力， 物体做匀速直线活动，物体受到的摩擦力与3F 平衡，所以N F f303==.例3如图5所示的安装中，当人用力向右拉滑轮时，物体A 恰能匀速直线活动，此时弹簧测力计的读数为3N ，忽略滑轮、绳与测力计重及滑轮与轴间的摩擦，则人的拉力F 为（ ）A ．3NB ．4NC ．6ND ．8N分析 根据一根绳子所受拉力相等，弹簧测力计对动滑轮的拉力与对动滑轮的拉力都等于3N ，动滑轮做匀速直线活动，水平方F FF图3fFF 3F图4ff图5向上受力平衡，所以，N N f F 6322=⨯==.例4用如图6所示的安装匀速拉起重为G 的物体（不计摩擦、滑轮重及绳重），求拉力F 与G 的关系.分析 根据一根绳子力相等，滑轮两边力平衡，在图中标出各绳子所受8，有G F =4，所以，G F 41=.例5 如图7，动滑轮重5N ，物体G 的分量为15N ，用力F 使物体匀速上升，求所用力F 的大小（不计摩擦）.分析 如图，根据同一根绳子受力相等，标出各绳子所受力，以滑轮为研讨对象，再根据滑轮所受力平衡，有N N N G G F 35515220=+⨯=+=.例6 如图8所示，在忽略滑轮自重和摩擦的情况下，当滑轮平衡时，拉力=F G .分析 根据每个滑轮上绳子所承受力的特点，在图上标出每一股绳子所承受力的大小.物体受到的总的拉力是F 7，物体处于平衡形态，所以G F =7，即G F 71=. 由上面的例题可以看出，在判断滑轮或滑轮组的省力或费力情况时，先从动力端入手，根据滑轮两边力相等，逐一分析滑轮的受力情况，最初根据力的平衡，得出结论.F F G2F2F 图6GG 0图72F2FG图8F4F 4F。
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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。