2022中考物理复习问题探究 如何使用滑轮组？

如何使用滑轮组？◇学生提问玲玲是学校升旗手，她想利用滑轮组来升旗。若将国旗挂在乙轮下的挂钩上，则应怎样在滑轮上绕绳，既可将国旗升上旗杆，又可省力？请在图中画出你的绕法。　老师，这个滑轮组应当怎样使用？◇问题探究滑轮组的特点（重要性：★★★）老师：别急，我们先看看滑轮组的特点吧。你知道滑轮组是怎么组装起来的？学生：我认为就象图中所画的那样，滑轮组是由上面的定滑轮和动滑轮组成，用一根绳子按一定的方法和顺序绕起来的装备吧？老师：那定滑轮和动滑轮的实质是什么？单独使用它们有什么优点？学生：我想想，这部分我明白，定滑轮的实质是一个等臂杠杆。那优点是能改变力的方向，使用方便。动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。优点是省一半的力，即动力等于物体与动滑轮总重力的二分之一。老师：很好，既然滑轮组是把定滑轮与动滑轮组合起来使用，那有什么优点？学生：我想想，优点应该是既能省力，又使用起来方便！老师：呵呵，你再想想，如果我们使用了两个动滑轮，那拉力与总重力会有什么关系？如果在提升重物时，最后拉力是向上，使用起来方便吗？学生：6\n要是有两个动滑轮，那从杠杆的角度就不好分析了！那该怎么分析拉力与总重力的关系呀？要是在提升重物时，最后拉力向上，使用起来就不方便了！老师：可以换个角度来分析滑轮组的使用，你看图中这四个滑轮组，分别由几段绳子把动滑轮与重物吊起来了？学生：我看看，甲图是4段、乙图也是4段；丙图是5段、丁图也是5段，老师：你再想想，以甲图为例，有4段绳子吊起了动滑轮与重物，每段绳子承受的拉力，或者说施加的拉力什么关系？学生：哦！每段绳子承受的拉力应该相等，这样的话每根绳施加的拉力就是总重力的四分之一，我们作用在绳端的拉力；那乙图中也是；丙图和丁图中。我明白了：使用滑轮组时，有几段绳子吊着动滑轮及重物，拉力就是总重力的几分之一。用个关系式来表示的话，可以写为：。老师，我还发现，如果重物被提起的高度为，那这几段绳子相当于同时得向上缩短，那绳端被拉起的长度！“偶定奇动”法绕滑轮组（重要性：★★★★）老师：呵呵，很好！你从这四个图中还有什么发现吗？学生：我看看，甲图和乙图比较，动滑轮的个数相同，定滑轮个数不同；用力情况相同，拉力为，说明吊着重物的绳子段数只与动滑轮个数有关，若用表示动滑轮个数，绳子段数6\n；象乙图那样，多出一个定滑轮，使绳子最后从定滑轮上绕出，就改变了拉力的方向，使用起来方便。丙图和丁图比较，动滑轮的个数相同，定滑轮个数不同；用力情况相同，拉力为，也说明吊着重物的绳子段数只与动滑轮个数有关，绳子段数；如果象丁图那样，多出的一个定滑轮是为了让绳子最后从定滑轮上绕出，改变了拉力的方向，使用起来方便。乙图与丙图比较，定滑轮和动滑轮个数相同。我发现滑轮组的绕法不同，乙图中绳子初端是系在定滑轮钩上的，吊着重物的绳子段数是偶数，（甲图也是这样），吊着重物的绳子段数与动滑轮个数的关系为，拉力为；而丙图中绳子初端是系在动滑轮挂钩上的，这样就导致吊着重物的绳子段数是偶数加1成为奇数了，（丁图也是这样），吊着重物的绳子段数与动滑轮个数的关系成了，拉力就变为。老师：你分析得真精彩，那能否概括出怎样绕滑轮组吗？学生：我试试：根据拉力与总重力的关系，或绳子移动的距离与重物上升的高度关系，求出吊着重物的绳子段数。如果是偶数，则绳子初端系在定滑轮钩上，先向下绕过小动滑轮，再向上绕过小定滑轮，然后再依次绕过大动滑轮、大定滑轮……如果是奇数，则绳子初端系在动滑轮钩上，先向上绕过小定滑轮，再向下绕过小动滑轮，然后再依次绕过大定滑轮、大动滑轮……6\n先绕小的，后绕大的，我觉得可以避免各段绳子因接触而受到摩擦力作用，您说我聪明吧？老师：你真聪明！你总结的滑轮组的用法可简单地称为“偶定奇动”法。学生：谢谢老师夸奖！可佛山市的试题并没提供吊着重物的绳子有几段，要用这个方法我只能把两种绕法都试试，才能定出答案。还有更简单的方法吗？“逆向思维”法绕滑轮组（重要性：★）老师：呵呵，其实方法说起来很简单。既然绕法是唯一的，刚才咱们讨论的用法是关注了绳子的初端系在何处，那你想想，能否从绳子的末端所处位置来画出绕法呢？学生：我明白了，这就是逆向思维的方式，根据绳子末端的位置，先画出最后一段绳子，再依次由大到小，画出倒数第二段、倒数第三段……直到绳子初端画到一个挂钩为止！由题意可知，人应站在地面上向下拉绳子，末端在下面，答案如图所示。◇学生笔记滑轮组的用法：“偶定奇动”法，还可结合“逆向思维”法。◇要点训练1.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力乙所用的拉力。答案：大于解析：甲图中重物由2段绳子吊着；乙图中重物由3段绳子吊着，所以在不计绳重及机械摩擦的情况下，；。6\n2.如图所示，一根绳子只能承受1200N的拉力，现在使它能提起重4200N的重物，如何安装滑轮组？（要求拉力方向向下）　图6　　　图7答案：绕法如图6所示。解析：首先根据求出绳子的段数，考虑到n应取整数，而且不能小于所计算的数，所以绳子应取4段；根据“偶定奇动”的原则画出绳子的绕法。又考虑到要求拉力向下，最后从大定滑轮绕出。3.如图7所示，用滑轮组匀速提升物体A时，弹簧测力计的示数为＿＿＿N，如果不计滑轮重和摩擦力，物体A的重力为＿＿＿N。答案：5.416.2解析：弹簧测力计的分度值是0.2N，因此示数是5.4N；在不计滑轮重和摩擦力的前提下，，所以4.如图8所示，用滑轮组把重为80N的物体匀速提起。在不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下，拉力F的大小是______N；答案：40N解析：此滑轮组只用了2段绳子吊着重物，由于不计绳重、动滑轮重和摩擦力，6\n5.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图9。实验次数物理量l23钩码重G／N446钩码上升高度h／m0.10.10.1绳端拉力F／N1.81.42.4绳端移动距离s／m0.30.50.3机械效率η74％57％83％从表中数据可分析出实验1是用图做的实验，实验2是用图做的实验。答案：甲；　　乙解析：计算出每次实验吊着重物的绳子段数是关键。由于实验中存在摩擦力，又不知道动滑轮的重力，因此用拉力与总重力的大小计算就不准确；应利用绳子移动的距离与重物上升的高度计算段数。所以实验1是用甲图中的滑轮组做的实验，实验2是用乙图中的滑轮组做的实验。6