2022-2023学年浙江九年级科学上学期考点全突破(浙教版)第13讲简单机械.pdf
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1、浙教版9年级上册科学考点全突破第13讲简单机械.滑轮聚焦考点一、滑轮(1)探究定滑轮的工作特点定义:轴不 动 的滑轮叫做定滑轮。实质:定滑轮的支点是转动轴,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,因此定滑轮的实质是一个杠杆。定滑轮本质使用定滑轮不能省力,但可以改变动力的 方向。问:定滑轮能省功吗?定滑轮中的力的关系:(不计轮轴间摩擦)F=G定滑轮中的路程关系:绳子自由端移动距离SF(或速度丫。=重物移动的距离SG(或速度VG)即SF(VF)=SG(V G)(2)探究动滑轮的工作特点定义:随物体一起运动的滑轮叫做动滑轮。实质:动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的位猛,阻力臂是
2、滑轮的半 径,因 此 动 滑 轮 的 实 质 是 一 个 动 力 臂 是 阻 力 臂 上 的 杠 杆。动遣42 4、匝、L-特点:使用动滑轮能省 省力,但不能改变 动 力 的 方向,且多费一倍距离。动滑轮中力的关系:(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F=1 G(只忽略轮轴间的摩擦则拉力)F=1(G 粉+G动)动滑轮中的路程关系:绳子自由端移动距离S p(或V F)=2 倍的重物移动的距离S G(或 V G)二、滑轮组定义:由几个动滑轮和几个定滑轮组成的装置,叫做滑轮组。特点:使用滑轮组时;滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的/n_。即 F=1/nG ,此时s=nS 物。(n 为承
3、担物体的绳子的段数)理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=G/n。只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=(G粉+G动)/n绳子自由端移动距离SF(或 V F)=n 倍的重物移动的距离SG(或V G)即 SF(V F)=nS c (V G)能力提升一、滑轮的原理与特点1.(2 0 2 0 九上,江北期末)如图所示,分别用拉力F i、F 2、F 3、F4匀速提升同一重物,若不计滑轮本身的重力、绳重及摩擦,则所用拉力最小的是()【答案】D【解析】A、B、C三图中,使用的都是定滑轮,定滑轮不省力不费力,拉力的大小与拉力的方向无关,因此拉力FI=F 2=F 3=G;D图中使用动滑轮,动滑轮可以省
4、一半的力,即 F 4=:G ,故 D正确,而 A、B、C错误。故选D。2.(2 0 2 0 九上西湖期末)在日常生活中,用 3 0 牛的拉力不能将重4 5 牛的物体移到高处的简单机械是()A.一个定滑轮 B.一个动滑轮 C.杠杆D.斜面【答案】A【解析】A.定滑轮不省力不费力,提起4 5 N 的重物最少使用4 5 N 的拉力,故 A符合题意;B.动滑轮可以省一半的力,提升4 5 N 的物体至少使用2 2.5 N 的拉力,3 0 N 肯定可以提起来,故 B不合题意;C.如果使用省力杠杠,那么可以用3 0 N 的拉力提起4 5 N 的重物,故 C不合题意;D.斜面通过增大距离而减小力,可以用30N
5、的拉力移动45N的物体,故D不合题意。故选A。3.(2020九上镇海月考)如图,甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论,小科想通过一次实验既得出结论,又能直接显示出钩码的重力大小,于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计),下列四套装置中能实现的是()【答案】D【解析】在A C两图中,钩码挂在拉环上(即左边测力计倒置使用),因为弹簧测力计本身有重力,所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和,则不能直接显示出钩码的重力大小,故A、C错误;在BD两图中,钩码挂在挂钩上(即左边测力计正常使用),所以能直接显示出钩码的重力大小;B图中,右
6、边的测力计倒置使用,此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和,两边测力计的示数不相等,故B错误;D图中,右侧的弹簧测力计正常使用,那么左右两个弹簧测力计的重力相互抵消,因此右侧测力计的示数刚好等于左侧钩码的重力,故D正确。故选D。4.(2020九上浙江期末)如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置(不考虑滑轮重和摩擦)。使用时:瘦子固定不动,胖子用力FA拉绳使所受重力为G的物块匀速上升。胖子固定不动,瘦子用力FB拉绳使所受重力为G的物块匀速上升。下列说法中正确的是()A.FAG B.FBG C.FA=2G D.FB=2G【答案】C【解析】瘦子固定不动时,中间的滑轮为动滑轮,
7、动滑轮向上只受一个拉力F A,向下受到两个拉力G,根据二力平衡的知识可知,拉力FA=2G;当胖子固定不动时.,中间的滑轮为定滑轮,定滑轮不省力不费力,那么拉力FB=G。故选C。5 .如图所示,用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为B、F 2 和F3,则它们的大小关系正确的是(不计滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦)()B.FIF2C.F2FIF3D.F3F2FI【答案】c【解析】左图;定滑轮不省力不费力,那么拉力等于地面对A的摩擦力,即 F 产f;中图:动滑轮可以省一半的力,那么拉力等于地面对A摩擦力的一半,即 F 2/;右图:动滑轮受到两个向左的拉力,都等于地面对A
8、的摩擦力,向右的一个拉力F 3。根据二力平衡的知识得到,拉力F 3=2 f。因此三个拉力的大小关系为:F2FIF3故选C。6 .(2 0 2 0 九上诸暨期末)如图所示,拉力F为 5 N,物体A以O.l m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物 体 B静止在地面上,受到地面水平向右4N的摩擦力,绳重及摩擦不计。(I)拉力F做功的功率为(2)物体A向左做匀速直线运动时,弹簧测力计示数为 N o【答案】(1)1(2)6【解析】(1)拉力F移动的速度v=n v A=2 x 0.1 m/s=0.2 m/s;拉力F做功的功率:P=F v=5 N x 0.2 m/s=l W;(2)动
9、滑轮上承担拉力的绳子段数n=2,物体A和 B之间的摩擦力f =nF=2 x 5 N =1 0/V;物体B处于静止状态,它受到水平向左的摩擦力f.水平向右的地面施加的摩擦力f 和测力计的拉力F拉即f=f+F拉;10N=4N+F1;(;解得:F也=6N。7.(2020九上.嘉兴期末)如图是上肢力量训练示意图,O点位于横杆ab的中点(不计绳重、滑轮重力和摩擦)。(1)若人的质量为60千克,则能拉起的配重最大质量约为.千克。(2)人以0.15米/秒的速度用力向下拉,则配重上升速度为 米/秒。【答案】(1)180(2)0.05【解析】(1)根据图片可知,杠杆的支点O在ab的中点,那么动力臂等于阻力臂,因
10、此杠杆ab为等臂杠杆。根据等臂杠杆的特点可知,a点的拉力与b点的拉力相等。因此a点产生的最大拉力F=G A.=m人g=6()kgx 1 0N/kg=60()N;根据F=可知,滑轮组能够拉起的最大配重为:G=nF=3x6(X)N=1800N;n那么拉起最大配重的质量:m =-=-=180kg.g 10N/kg D(2)根据等臂杠杆的特点可知,a点的移动速度与b点相同,即v=0.15m/s;根据v=nv物可知,配重上升的速度为:1 2物=;=誓 左=0.05TH/S。8.(2020九上.越城期末)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2 m,此过程中拉力F的功率为120W,不计绳
11、子的重和滑轮与转轴之间的摩擦。求:(1)小强拉绳子的速度;(2)拉 力F的大小;(3)动滑轮的重力。【答案】(1)解:V J=t-=0.2m/s10sv=3v 物=0.6m/s(2)解:F=-=-=200NV 0.6m/s(3)解:3F=G G 物G 动=3F-G%二 600N-450N=150N9.(2021宁波模拟)在“探究动滑轮工作时的特点”活动中,小科用如图所示的动滑轮提升钩码,改变钩码的数量,在正确操作的情况下,测得的实验数据如下。实验序号 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动的距离s/cm1.0101.1202.0101.7203.0102.320(1)分析表中
12、数据发现,使用动滑轮提升物体时,拉力不等于物体重力的一半,而是大于物体重力的一半,其 主 要 原 因 是。(2)小科进一步研究,测出动滑轮的质量为100g,计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值 W=W.QWQW 他,根据表格中的数据,发现重物的重力越大,差 值 4W(选“越大”、“越小”或“不变”),请你利用所学知识对此作出解释:【答案】(1)动滑轮有重力(2)越大:所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多【解析】(1)分析表中数据发现,使用动滑轮提升物体时,拉力不等于物体重力的一半,而是大于物体重力的一半,其主要原因是动滑轮有重力。(2)小科进一步研究,测出动滑轮的质量为100g,
13、计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值 W=W K,-WW 轮,根据表格中的数据,发现重物的重力越大,差值4 W 越大,解释:所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多。1 0.(2 0 1 9 九上杭州月考)小金用如图甲所示的装置探究滑轮组的省力情况:(忽略绳重和摩擦)(1)实验时,应_ _ _ _ _ _ _ _ 竖直向下拉动弹簧测力计;(2)若重物以0.1 m/s 的速度匀速上升,则弹簧测力计竖直向下移动的速度为 m/s(3)小金想进一步探究滑轮组的拉力是否与承担动滑轮的绳子的段数有关,请在丙图中画出最省力的绳子的绕法。并写出简要的探究方案。【答案】(1)匀 速(2)0.2 (3)
14、如图【解析】(1)实验时,应匀速竖直向下拉动弹簧测力计,这样系统处于平衡状态,所以此时测力计示数才等于拉力的大小。(2)根据图分析,绳子的有效段数为n=2,因为绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为:s=n h,两边同除以时间t,则有丫自=山物,所以如果重物以0.1 m/s 的速度匀速上升,那么弹簧测力计竖直向下移动的速度为:v i 3=nv%=2 x 0.1 m/s=0.2 m/S o(3)最省力的绳子的绕法如图1 1.(2 0 1 9 九上宁波期末)物理实验要遵循实事求是的原则.小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点 的实验中,完成了如图所示的实验并记录了数据。实验次数 物重G/N使
15、用定滑轮时测力计的示数F1/N使用动滑轮时测力计的示数F2/N11.000.600.6521.501.100.9032.001.601.15通过分析数据,她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历,回答下列问题:(1)在使用定滑轮时,测力计的示数总是小于物体的重力,这与使用定滑轮不省力相矛盾,请仔细观察实验装置图,分 析 造 成 这 一 现 象 的 原 因 是;(2)在使用动滑轮提升物体时,测力计的示数也不等于物重的一半。小明猜想是由于动滑轮本身也有重力且绳子与滑轮之间有摩擦的缘故,你同意小明的猜想吗?。如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦,利用小明测得的数据可求出动滑轮
16、的重力为 N。【答案】(1)弹簧测力计本身有重力(2)同意;0.3【解析】(1)观察实验装置图可知,定滑轮左边绳子的拉力等于钩码的重力,右边绳子的拉力等于弹簧测力计和人的拉力之和;而两个绳子上的拉力相等,所以测力计的示数会小于物体的重力,即造成这一现象的原因是:弹簧测力计本身有重力;(2)动滑轮的重力赫尔绳子与滑轮之间的摩擦都会影响测力计的示数,所以我同意小明的猜想;根据实验(1)得到,那么动滑轮的重力:G动=2F-G=2 x 65N-IN =0.3/V.二、滑轮的计算与应用12.(2021九下柯桥开学考)如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀
17、速运动,弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有()A.B受到的摩擦力为3 N,方向水平向左B.滑轮移动的速度为0.2m/sC.绳子拉物体A的功率为2WD.在运动过程中若将拉力F增大到1 2 N,弹簧测力计的示数仍为3N【答案】D【解析】A.物体B保持静止状态,它受到A施加的摩擦力与测力计的拉力相互平衡,二者大小相等,方向相反,即=已*=31:因为测力计的拉力向左,所以摩擦力向右,故A错误:B.滑 轮 移 动 的 速 度=LxO.2m/s=O.lm/s,故B错误;C.绳子拉物体A的拉力为:FA=F =x l O N =5/V;绳子拉物体A的功率为
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