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初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮导学案
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这是一份初中物理人教版八年级下册12.2 滑轮导学案，文件包含人教版2023年八年级物理下册同步精品讲义课时122滑轮教师版docx、人教版2023年八年级物理下册同步精品讲义课时122滑轮学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共41页， 欢迎下载使用。
1.认识定滑轮、动滑轮和滑轮组；
2.理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的工作特点；
3.通过实验探究理解动滑轮力与距离特点；
4.会进行有关滑轮计算；
5.能分析滑轮的应用实例。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、定滑轮和动滑轮
1.认识定滑轮和动滑轮
（1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。
（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。
【典例1】下列各图中利用了动滑轮的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】因为动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动，由此知道A、B、C图中滑轮是固定不动的，是定滑轮，D图中的滑轮与物体一起运动，是动滑轮，故选D。
2.实验：研究定滑轮和动滑轮的特点
【典例2】如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（ ）。
A．沿1方向拉力最小 B．沿2方向拉力最小
C．沿3方向拉力最小 D．沿三个方向拉力相同
【答案】D。
【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3.定滑轮和动滑轮的实质
4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦）
【典例3】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。
【答案】A；30；不能。
【解析】[1][2]A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向；力F1通过定滑轮拉物体，不计摩擦，力F1的大小等于物体的重力，即。
[3]使用任何机械都不能省功，滑轮B是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，能省一半的力，但费距离，根据可知，使用动滑轮不能省功。
知识点二、滑轮组
1.滑轮组
定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2.确定承担物重绳子段数n的方法
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。
3.省力情况
使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。
4.费距离情况
用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。
5.滑轮组的组装
(1)确定绳子的段数
根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。
(2)滑轮组的绕绳方法
滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
【典例4】如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
【典例5】如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为 3 段，此时最省力，其绕法如图所示：
知识点三、轮轴与斜面
1.轮轴
(1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械.通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。
(2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。
(3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。
(4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。
注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。
2.斜面
(1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。
(2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F【归纳总结】
1.杠杆、滑轮、轮轴、斜面都属于简单机械。
2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距离的机械是不存在的。
【典例6】如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】A．由图可知，动力臂是阻力臂的4倍，所以拉力F1＝G；B．由图可知，动滑轮省一半的力，所以拉力F2＝G；C．设斜面的高度为h，斜面长度为s，则＝sin30°＝，由功的原理可得，F3s＝Gh，所以F3＝G＝G；D．由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，所以拉力F4＝G，综上可知，当提起同一重物时，最省力的是A。选A。
【方法帮】
题型一：识别定滑轮和动滑轮
判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。
【典例7】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。
【答案】A；30；不能。
【解析】[1][2]A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向；力F1通过定滑轮拉物体，不计摩擦，力F1的大小等于物体的重力，即。
[3]使用任何机械都不能省功，滑轮B是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，能省一半的力，但费距离，根据可知，使用动滑轮不能省功。
题型二：滑轮组的计算
【角度1】理想状态下滑轮组的计算
在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。
【典例8】在图示的装置中，已知重物牛，重物牛，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物保持平衡的拉力应等于（ ）。
A．牛 B．牛 C．牛 D．牛
【答案】A。
【解析】由图可知，三个滑轮都是定滑轮，在不考虑摩擦和动滑轮重力，，要使重物G1保持平衡，F=G1=500N；
G2受到的拉力：2F=2×500N＜G2=1200N，则重物G1、G2都处于静止状态。
故选：A。
【角度2】非理想状态下滑轮组的计算
在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。
【典例9】如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（ ）。
A．3N B．6N C．11N D．22N
【答案】B。
【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），
由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮＝6N。
故选B。
【角度3】水平方向滑轮组的计算
使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。
【典例10】用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（ ）。
A．F1＝F2 B．F2＜F1＜2F2 C．F1＝2F2 D．F1＞2F2
【答案】D。
【解析】由图知，
（1）动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，
由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，
由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板＝F1，
由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
（2）物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；
木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，
由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由②③可得F动＝F2+f地面，
即F1＝F2+f地面，
也就是F1＝2F2+2f地面，
所以F1＞2F2。故选：D。
【角度4】反向滑轮组的受力分析
较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。
【典例11】小丽同学用水平力F拉动如图所示装置，使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm，物体B重50N（物体B与A始终接触），此过程中地面受到的摩擦力为10N，弹簧测力计的示数为8N．若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为_____m/s，物体A受到B施加的摩擦力_____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F为_____N，水平拉力F的功率为_____W。
【答案】0.1；水平向右；36；3.6。
【解析】（1）物体移动的速度，
滑轮移动的速度；
（2）因为力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力
，所以，物体A受到B施加的摩擦力，方向水平向右．
（3）物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA，，滑轮为动滑轮，水平拉力F为F左的2倍，故
则拉力做功功率。
题型三：滑轮组的绕绳
滑轮组的绕绳方法
（1）采用“进一法”确定绳子的段数；
（2）采用“奇动偶定”的方法确定绳子的起始端；
（3）从起始端绕绳，最后在自由端画箭头、标拉力。
【典例12】如图所示，在图中画出最省力的绕绳方法。
【解析】图中只有一个动滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
题型四：斜面和轮轴
(1)轮轴的实质是一个可以连续转动的杠杆，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一，即轮越大、轴越小，轮轴越省力；
(2)斜面是一种简单机械，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值，比值越大越省力。
【典例13】盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”）
【答案】斜面；省力。
【解析】在高度一定的情况下，盘山公路增加了路面的长度，盘山公路实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力。
故答案为：斜面；省力。
【中考帮】
考点一：滑轮组的计算
【典例14】 （2022·潍坊）图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为，两名工人及工具的总质量为，某次吊升过程中，吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（ ）。
A. 吊篮的动能不变B. 吊篮的机械能守恒
C. 电动机对绳子的拉力为D. 电动机拉动绳子的功率为
【答案】AD。
【解析】AB．吊篮匀速上升的过程，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能变大，机械能变大，机械能不守恒，故A正确，B错误；
C．由图示知，承重绳子为4根。不计滑轮重、绳重及摩擦时，电动机对绳子的拉力
故C错误；
D．绳子在30s内移动的距离s=4h=4×6m=24m
绳子移动的速度
电动机拉动绳子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W
故D正确。
故选AD。
该中考题要求同学们理解滑轮组的工作特点，能对涉及滑轮的综合性物理问题进行分析和推理。这是物理核心素养中科学思维的分析和推理能力的体现。
考点二：滑轮组绕绳
【典例15】（2022·金昌）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为3段，此时最省力，其绕法如图所示
该中考题要求同学们熟悉滑轮的物理模型，能根据要求利用动滑轮和定滑轮的特点组装滑轮组，这是物理核心素养的科学思维的体现。
【作业帮】
一、基础练（知识巩固）
1.用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（ ）。
A．B．C．D．
【答案】A。
【解析】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则没有额外功。选项A中为动滑轮，拉力F1=2G；选项B中为定滑轮，拉力F2=G；选项C中滑轮组有效绳子段数n=3，则拉力F3=；选项D中有用功等于总功，斜面长为高的2倍，则W有=W总
Gh=F4s，Gh=F4×2h
解得F4=。综上分析可知，F1最大、最费力。
故选A。
2.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（ ）。
A．Fs B．Gs C．2Fs D．（G+F）s
【答案】C。
【解析】由题知：拉力为F，绳子自由端移动距离是2s，由功的公式得拉力F做的功为W=2Fs。
故选C。
3.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止．则每个动滑轮的重力为（ ）。
A．3N B．6N C．11N D．22N
【答案】B。
【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），
由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮＝6N。
故选B。
4.如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（ ）。
A．省力，不改变施力的方向 B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向 D．既不省力，也不改变施力的方向
【答案】A。
【解析】动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，故A正确、BCD错误。选A。
5.关于滑轮，下列说法中正确的是( )。
A．使用动滑轮一定可以改变力的方向；
B．使用定滑轮一定可以省力；
C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆；
D．动滑轮实质上是一种费力杠杆
【答案】C。
【解析】AD、动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故AD错误；
BC、定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，优点是可以改变力的方向；故B错误，C正确；
故选C。
6.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G= 300N，拉力F′=_____N。
【答案】100；110。
【解析】由图示可知，承担物重的绳子股数n=3。
[1]如果绳重和摩擦不计、动滑轮重不计，拉力大小为
[2]如果不计绳重及摩擦、动滑轮的重力为30N，拉力大小为
。
7.请按题目要求作答。如图所示，人利用滑轮组提升重物，请在图中画出最省力的绕线方法。
【解析】图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如图所示：
二、综合练（能力提升）
8.工人用如图所示的装置运送砂石．下列说法正确的是（ ）。
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小；
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆；
C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m；
D．质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石
【答案】B。
【解析】A．由定滑轮的特点知，定滑轮可以改变力的方向，不能改变力的大小，故A错误；
B．动滑轮的实质相当于一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆，所以是相当于一个省力杠杆，故B正确；
C．图中由两段绳子承重，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍，所以绳子自由端下拉1m，桶上升0.5m，故C错误；
D．工人重约G=mg=65kg×10N/kg=650N，由于是两根绳子承担着物重，所以人最多能拉起650N×2＝1300N的物体，而砂石重约G’=m’g=150kg×10N/kg=1500N，故D错误。
9.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（ ）。
A．Fs B．Gs C．2Fs D．（G+F）s
【答案】C。
【解析】由题知：拉力为F，绳子自由端移动距离是2s，由功的公式得拉力F做的功为W=2Fs。
故选C。
10.在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（ ）。
A．绳子自由端被拉下了10m；
B．这个滑轮组能省距离；
C．这个滑轮组能省力；
D．这个滑轮组能省功
【答案】C。
【解析】AB、由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h＝2×2m＝4m，使用该滑轮组要费距离，故AB错误；
C、使用这个滑轮组由两股绳子承担物重和动滑轮重，能省力，故C正确；
D、使用该滑轮组要提升动滑轮、克服摩擦做额外功，所以要多做功，故D错误。
11.用如图所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，每个滑轮重100N，拉力F为______N；如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数应为______段。（不计摩擦和绳重）
【答案】300；5。
【解析】[1]不计摩擦和绳重，由图可知，滑轮组由4段绳子承担物重，则拉力大小
[2]如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数
所以滑轮组承担重物的绳子的段数应为5段。
12.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
三、培优练（挑战自我）
13.如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动．运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N。动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上）。则下列计算结果中正确的是（ ）。
A．人对地面的压力为400N；
B．绳子自由端受到的拉力大小是100N；
C．人对地面的压力为250N；
D．绳子自由端运动速度是0.06m/s
【答案】A。
【解析】由图知，n=2，所以拉力；
所以人对地面的压力；
绳子自由端运动速度。
14.新开学，班级领取分发一批新书，每捆新书重为100N，小明抱着一捆书先经过50米的水平过道，此过程对书做功为___________J；后经过10米长的楼梯，爬上层高为3米的二楼，爬楼过程人对书做功为___________J；为了省力，后勤人员用如图所示的滑轮组进行搬运书籍，每10捆作为一批同时提升，每个滑轮重10N，若不考虑绳重和摩擦，则在二楼的工作人员至少需要施加___________N的拉力；通过计算比较，判定利用该滑轮组提升重物，能___________。（选填“省力省功”、“省力不省功”、“不省力省功”或“不省力不省功”）
【答案】0；300；505；省力不省功。
【解析】[1]小明抱着重为100N的新书在水平过道上运动，书在重力和人对书的支持力的作用下处于平衡状态，因支持力竖直向上，书在竖直方向上没有移动距离，所以人对书做功为零。
[2]爬上3m高的二楼，人需克服重力做功W=Gh=100N×3m=300J
[3][4]利用滑轮组搬书，由图可知，两根绳绕过动滑轮n=2，10捆书的重力为G书=10×100N=1000N
动滑轮重为G动=10N，匀速提升时则有2F=G书+G动=1010N
所以绳端的拉力为F=505N；绳子的自由端移动的距离s=2h=2×3m=6m
所以力F做功WF=Fs=505N×6m=3030J
小明搬运10捆书需做功W=10W=10×300J=3000J
可见，利用滑轮组省力不省功。
15.小明准备做探究“滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关”的实验。他根据探究目的先画出第一次实验装置图如图1所示。请你在图2中画出第二次实验的装置图。
【解析】由题知，本实验的目的是滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关，则应该控制其他因素都相同，改变绳子的绕法进行探究。图中绳子从定滑轮绕起，由图得，连接动滑轮的绳子的股数为2股；要改变滑轮组的绕线方式，则图中绳子需从动滑轮绕起，连接动滑轮的绳子的股数为3股；因为滑轮组的机械效率还与被提升物体的重力有关，所以被提升的物体和物体上升的高度应相同，如下图所示：
16.用滑轮组提升重1000N的物体，作用于绳子自由端的拉力是312.5N，拉力做功的功率是625W，滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦。求：
（1）动滑轮上绳子的股数；
（2）重物上升的速度；
（3）动滑轮的重力；
（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力多大。
【答案】（1）4；（2）0.5m/s；（3）250N；（4）562.5N。
【解析】（1）不计绳重和摩擦，由
可得，绳子的股数为
（2）由
可得，自由端上升的速度为
由v=4v物可得，重物上升的速度为
（3）不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力为
（4）不计绳重和摩擦，每段绳子承担的力的大小为。
答：（1）动滑轮上绳子的股数为4；（2）重物上升的速度为0.5m/s；（3）动滑轮的重力为250N；（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力为562.5N。
提出问题
(1)使用定滑轮、动滑轮是否省力(或更费力)?
(2)使用定滑轮、动滑轮是否省距离(或费距离)?
(3)什么情况下使用定滑轮,什么情况下使用动滑轮?
设计实验
分别使用定滑轮、动滑轮缓缓（使物体处于平衡状态，且便于读取弹簧测力计示数）提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向，找出动滑轮和定滑轮的特点
实验器材及装置
弹簧测力计、钩码（多个）、滑轮、铁架台、细绳、刻度尺
进行实验
(1)如图甲所示,用弹簧测力计拉钩码匀速（匀速时，拉力才等于重力）上升h=10cm,记录弹簧测
力计的示数F₁、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₁；
(2)按图乙所示安装定滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₂、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₂；
(3)按图丙所示安装动滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₃、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₃；
(4)换用数量不同的钩码,重复上面的步骤。
实验记录
拉力大小F/N
将钩码提升10cm时绳子自由端移动的距离s/m=cm
拉力方向
实验1
实验2
实验3
不使用滑轮
1
2
6
10
上
使用定滑轮
1
2
6
10
下
使用动滑轮
0.5
1
3
20
下
分析与论证
实验结论
（1）使用定滑轮既不省力，也不省距离，但可以改变力的方向；
（2）使用动滑轮能省力，但要费距离，且不能改变力的方向。
★特别提醒
1.实验中安装定滑轮时，注意绳子要放在槽内，以免绳子脱落使摩擦变大，影响实验效果；
2.实验中，注意要使动滑轮两侧绳子平行或夹角很小；
3.实验中应选用重一些的钩码、较轻的动滑轮、光滑的细绳，以减小实验中摩擦力、动滑轮自重的影响.
4.实验中要保证轮和轴间有良好的润滑，以减小摩擦。
种类
实质
示意图
作用分析
定滑轮
能够连续转动的等臂杠杆
如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力
动滑轮
动力臂是阻力臂二倍的杠杆
如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力
▲拓展培优
滑轮中拉力方向对拉力大小的影响
（1）定滑轮
如图所示，利用定滑轮拉起一个重为C的物体时，改变拉力的方向后，根据几何知识可知，动力臂都等于定滑轮的半径，因此不管拉力的方向如何，所用力的大小不变，始终等于物体重力C。
（2）动滑轮
使用动滑轮时，若拉力F不沿竖直方向(或两侧绳子不平行)，如图所示，动力臂l₁小于OB，即小于2l₂,故F1>（1/2）G， 此时动滑轮将不能省一半力，如杲再加上动滑轮的自身重力，甚至会更费力。
由此可见，对于动滑轮来说，动滑轮省一半力的条件之一是跨过动滑轮的两段绳平行(或跨过动滑轮的两段绳夹角较小)。但在初中阶段如无特殊说明，一般认为动滑轮两侧绳子是平行的，即不考虑动滑轮两侧两段绳夹角的影响。
图示
等量关系
定滑轮
F=G，s绳=s物，v绳=v物
F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力）
动滑轮
，s绳=2s物，v绳=2v物
，s绳=2s物，v绳=2v物
，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
教材深挖
滑轮组中的隐含关系
每当物体升高h，绳子自由端就移动s=nh，可推知绳子自由端移动约速度v和物体移动速度v物之间的关系v=nv物。
▲拓展培优
特殊情况下拉力F与物重G的关系
特殊情况下，如图所示，承担物重的绳子段数n不等于绕在动滑轮上绳子的段数，此时可根据动滑轮和定滑轮的特点进行受力分析，忽略动滑轮重，可得出力F与物重G(甲、丙两图包括人的重力)的关系。
甲图中，乙图中，丙图中。
1.认识定滑轮、动滑轮和滑轮组；
2.理解定滑轮、动滑轮和滑轮组的工作特点；
3.通过实验探究理解动滑轮力与距离特点；
4.会进行有关滑轮计算；
5.能分析滑轮的应用实例。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、定滑轮和动滑轮
1.认识定滑轮和动滑轮
（1）滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。
（2）定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮，即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所示。
【典例1】下列各图中利用了动滑轮的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】因为动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动，由此知道A、B、C图中滑轮是固定不动的，是定滑轮，D图中的滑轮与物体一起运动，是动滑轮，故选D。
2.实验：研究定滑轮和动滑轮的特点
【典例2】如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（ ）。
A．沿1方向拉力最小 B．沿2方向拉力最小
C．沿3方向拉力最小 D．沿三个方向拉力相同
【答案】D。
【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
3.定滑轮和动滑轮的实质
4.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦）
【典例3】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。
【答案】A；30；不能。
【解析】[1][2]A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向；力F1通过定滑轮拉物体，不计摩擦，力F1的大小等于物体的重力，即。
[3]使用任何机械都不能省功，滑轮B是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，能省一半的力，但费距离，根据可知，使用动滑轮不能省功。
知识点二、滑轮组
1.滑轮组
定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2.确定承担物重绳子段数n的方法
在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。
3.省力情况
使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。
4.费距离情况
用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。
5.滑轮组的组装
(1)确定绳子的段数
根据省力情况，用来求，或根据移动距离的关系，用来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。
(2)滑轮组的绕绳方法
滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
【典例4】如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
【典例5】如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为 3 段，此时最省力，其绕法如图所示：
知识点三、轮轴与斜面
1.轮轴
(1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械.通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。
(2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。
(3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。
(4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。
注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。
2.斜面
(1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。
(2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故F
1.杠杆、滑轮、轮轴、斜面都属于简单机械。
2.凡是省力的机械都费距离，省距离的机械都费力，既省力又省距离的机械是不存在的。
【典例6】如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】A．由图可知，动力臂是阻力臂的4倍，所以拉力F1＝G；B．由图可知，动滑轮省一半的力，所以拉力F2＝G；C．设斜面的高度为h，斜面长度为s，则＝sin30°＝，由功的原理可得，F3s＝Gh，所以F3＝G＝G；D．由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，所以拉力F4＝G，综上可知，当提起同一重物时，最省力的是A。选A。
【方法帮】
题型一：识别定滑轮和动滑轮
判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。
【典例7】如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。
【答案】A；30；不能。
【解析】[1][2]A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向；力F1通过定滑轮拉物体，不计摩擦，力F1的大小等于物体的重力，即。
[3]使用任何机械都不能省功，滑轮B是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，能省一半的力，但费距离，根据可知，使用动滑轮不能省功。
题型二：滑轮组的计算
【角度1】理想状态下滑轮组的计算
在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。
【典例8】在图示的装置中，已知重物牛，重物牛，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物保持平衡的拉力应等于（ ）。
A．牛 B．牛 C．牛 D．牛
【答案】A。
【解析】由图可知，三个滑轮都是定滑轮，在不考虑摩擦和动滑轮重力，，要使重物G1保持平衡，F=G1=500N；
G2受到的拉力：2F=2×500N＜G2=1200N，则重物G1、G2都处于静止状态。
故选：A。
【角度2】非理想状态下滑轮组的计算
在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。
【典例9】如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（ ）。
A．3N B．6N C．11N D．22N
【答案】B。
【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），
由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮＝6N。
故选B。
【角度3】水平方向滑轮组的计算
使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。
【典例10】用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（ ）。
A．F1＝F2 B．F2＜F1＜2F2 C．F1＝2F2 D．F1＞2F2
【答案】D。
【解析】由图知，
（1）动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，
由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，
由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板＝F1，
由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
（2）物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；
木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，
由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由②③可得F动＝F2+f地面，
即F1＝F2+f地面，
也就是F1＝2F2+2f地面，
所以F1＞2F2。故选：D。
【角度4】反向滑轮组的受力分析
较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。
【典例11】小丽同学用水平力F拉动如图所示装置，使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm，物体B重50N（物体B与A始终接触），此过程中地面受到的摩擦力为10N，弹簧测力计的示数为8N．若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为_____m/s，物体A受到B施加的摩擦力_____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F为_____N，水平拉力F的功率为_____W。
【答案】0.1；水平向右；36；3.6。
【解析】（1）物体移动的速度，
滑轮移动的速度；
（2）因为力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力
，所以，物体A受到B施加的摩擦力，方向水平向右．
（3）物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA，，滑轮为动滑轮，水平拉力F为F左的2倍，故
则拉力做功功率。
题型三：滑轮组的绕绳
滑轮组的绕绳方法
（1）采用“进一法”确定绳子的段数；
（2）采用“奇动偶定”的方法确定绳子的起始端；
（3）从起始端绕绳，最后在自由端画箭头、标拉力。
【典例12】如图所示，在图中画出最省力的绕绳方法。
【解析】图中只有一个动滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
题型四：斜面和轮轴
(1)轮轴的实质是一个可以连续转动的杠杆，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上的力的几分之一，即轮越大、轴越小，轮轴越省力；
(2)斜面是一种简单机械，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值，比值越大越省力。
【典例13】盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”）
【答案】斜面；省力。
【解析】在高度一定的情况下，盘山公路增加了路面的长度，盘山公路实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力。
故答案为：斜面；省力。
【中考帮】
考点一：滑轮组的计算
【典例14】 （2022·潍坊）图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为，两名工人及工具的总质量为，某次吊升过程中，吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（ ）。
A. 吊篮的动能不变B. 吊篮的机械能守恒
C. 电动机对绳子的拉力为D. 电动机拉动绳子的功率为
【答案】AD。
【解析】AB．吊篮匀速上升的过程，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能变大，机械能变大，机械能不守恒，故A正确，B错误；
C．由图示知，承重绳子为4根。不计滑轮重、绳重及摩擦时，电动机对绳子的拉力
故C错误；
D．绳子在30s内移动的距离s=4h=4×6m=24m
绳子移动的速度
电动机拉动绳子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W
故D正确。
故选AD。
该中考题要求同学们理解滑轮组的工作特点，能对涉及滑轮的综合性物理问题进行分析和推理。这是物理核心素养中科学思维的分析和推理能力的体现。
考点二：滑轮组绕绳
【典例15】（2022·金昌）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为3段，此时最省力，其绕法如图所示
该中考题要求同学们熟悉滑轮的物理模型，能根据要求利用动滑轮和定滑轮的特点组装滑轮组，这是物理核心素养的科学思维的体现。
【作业帮】
一、基础练（知识巩固）
1.用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（ ）。
A．B．C．D．
【答案】A。
【解析】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则没有额外功。选项A中为动滑轮，拉力F1=2G；选项B中为定滑轮，拉力F2=G；选项C中滑轮组有效绳子段数n=3，则拉力F3=；选项D中有用功等于总功，斜面长为高的2倍，则W有=W总
Gh=F4s，Gh=F4×2h
解得F4=。综上分析可知，F1最大、最费力。
故选A。
2.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（ ）。
A．Fs B．Gs C．2Fs D．（G+F）s
【答案】C。
【解析】由题知：拉力为F，绳子自由端移动距离是2s，由功的公式得拉力F做的功为W=2Fs。
故选C。
3.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止．则每个动滑轮的重力为（ ）。
A．3N B．6N C．11N D．22N
【答案】B。
【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），
由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮＝6N。
故选B。
4.如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（ ）。
A．省力，不改变施力的方向 B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向 D．既不省力，也不改变施力的方向
【答案】A。
【解析】动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，故A正确、BCD错误。选A。
5.关于滑轮，下列说法中正确的是( )。
A．使用动滑轮一定可以改变力的方向；
B．使用定滑轮一定可以省力；
C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆；
D．动滑轮实质上是一种费力杠杆
【答案】C。
【解析】AD、动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故AD错误；
BC、定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，优点是可以改变力的方向；故B错误，C正确；
故选C。
6.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G= 300N，拉力F′=_____N。
【答案】100；110。
【解析】由图示可知，承担物重的绳子股数n=3。
[1]如果绳重和摩擦不计、动滑轮重不计，拉力大小为
[2]如果不计绳重及摩擦、动滑轮的重力为30N，拉力大小为
。
7.请按题目要求作答。如图所示，人利用滑轮组提升重物，请在图中画出最省力的绕线方法。
【解析】图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如图所示：
二、综合练（能力提升）
8.工人用如图所示的装置运送砂石．下列说法正确的是（ ）。
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小；
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆；
C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m；
D．质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石
【答案】B。
【解析】A．由定滑轮的特点知，定滑轮可以改变力的方向，不能改变力的大小，故A错误；
B．动滑轮的实质相当于一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆，所以是相当于一个省力杠杆，故B正确；
C．图中由两段绳子承重，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍，所以绳子自由端下拉1m，桶上升0.5m，故C错误；
D．工人重约G=mg=65kg×10N/kg=650N，由于是两根绳子承担着物重，所以人最多能拉起650N×2＝1300N的物体，而砂石重约G’=m’g=150kg×10N/kg=1500N，故D错误。
9.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（ ）。
A．Fs B．Gs C．2Fs D．（G+F）s
【答案】C。
【解析】由题知：拉力为F，绳子自由端移动距离是2s，由功的公式得拉力F做的功为W=2Fs。
故选C。
10.在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（ ）。
A．绳子自由端被拉下了10m；
B．这个滑轮组能省距离；
C．这个滑轮组能省力；
D．这个滑轮组能省功
【答案】C。
【解析】AB、由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h＝2×2m＝4m，使用该滑轮组要费距离，故AB错误；
C、使用这个滑轮组由两股绳子承担物重和动滑轮重，能省力，故C正确；
D、使用该滑轮组要提升动滑轮、克服摩擦做额外功，所以要多做功，故D错误。
11.用如图所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，每个滑轮重100N，拉力F为______N；如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数应为______段。（不计摩擦和绳重）
【答案】300；5。
【解析】[1]不计摩擦和绳重，由图可知，滑轮组由4段绳子承担物重，则拉力大小
[2]如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数
所以滑轮组承担重物的绳子的段数应为5段。
12.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
三、培优练（挑战自我）
13.如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动．运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N。动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上）。则下列计算结果中正确的是（ ）。
A．人对地面的压力为400N；
B．绳子自由端受到的拉力大小是100N；
C．人对地面的压力为250N；
D．绳子自由端运动速度是0.06m/s
【答案】A。
【解析】由图知，n=2，所以拉力；
所以人对地面的压力；
绳子自由端运动速度。
14.新开学，班级领取分发一批新书，每捆新书重为100N，小明抱着一捆书先经过50米的水平过道，此过程对书做功为___________J；后经过10米长的楼梯，爬上层高为3米的二楼，爬楼过程人对书做功为___________J；为了省力，后勤人员用如图所示的滑轮组进行搬运书籍，每10捆作为一批同时提升，每个滑轮重10N，若不考虑绳重和摩擦，则在二楼的工作人员至少需要施加___________N的拉力；通过计算比较，判定利用该滑轮组提升重物，能___________。（选填“省力省功”、“省力不省功”、“不省力省功”或“不省力不省功”）
【答案】0；300；505；省力不省功。
【解析】[1]小明抱着重为100N的新书在水平过道上运动，书在重力和人对书的支持力的作用下处于平衡状态，因支持力竖直向上，书在竖直方向上没有移动距离，所以人对书做功为零。
[2]爬上3m高的二楼，人需克服重力做功W=Gh=100N×3m=300J
[3][4]利用滑轮组搬书，由图可知，两根绳绕过动滑轮n=2，10捆书的重力为G书=10×100N=1000N
动滑轮重为G动=10N，匀速提升时则有2F=G书+G动=1010N
所以绳端的拉力为F=505N；绳子的自由端移动的距离s=2h=2×3m=6m
所以力F做功WF=Fs=505N×6m=3030J
小明搬运10捆书需做功W=10W=10×300J=3000J
可见，利用滑轮组省力不省功。
15.小明准备做探究“滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关”的实验。他根据探究目的先画出第一次实验装置图如图1所示。请你在图2中画出第二次实验的装置图。
【解析】由题知，本实验的目的是滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关，则应该控制其他因素都相同，改变绳子的绕法进行探究。图中绳子从定滑轮绕起，由图得，连接动滑轮的绳子的股数为2股；要改变滑轮组的绕线方式，则图中绳子需从动滑轮绕起，连接动滑轮的绳子的股数为3股；因为滑轮组的机械效率还与被提升物体的重力有关，所以被提升的物体和物体上升的高度应相同，如下图所示：
16.用滑轮组提升重1000N的物体，作用于绳子自由端的拉力是312.5N，拉力做功的功率是625W，滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦。求：
（1）动滑轮上绳子的股数；
（2）重物上升的速度；
（3）动滑轮的重力；
（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力多大。
【答案】（1）4；（2）0.5m/s；（3）250N；（4）562.5N。
【解析】（1）不计绳重和摩擦，由
可得，绳子的股数为
（2）由
可得，自由端上升的速度为
由v=4v物可得，重物上升的速度为
（3）不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力为
（4）不计绳重和摩擦，每段绳子承担的力的大小为。
答：（1）动滑轮上绳子的股数为4；（2）重物上升的速度为0.5m/s；（3）动滑轮的重力为250N；（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力为562.5N。
提出问题
(1)使用定滑轮、动滑轮是否省力(或更费力)?
(2)使用定滑轮、动滑轮是否省距离(或费距离)?
(3)什么情况下使用定滑轮,什么情况下使用动滑轮?
设计实验
分别使用定滑轮、动滑轮缓缓（使物体处于平衡状态，且便于读取弹簧测力计示数）提升同一物体，记录整个过程中用力大小、物体移动距离及动力移动的距离、动力的方向，找出动滑轮和定滑轮的特点
实验器材及装置
弹簧测力计、钩码（多个）、滑轮、铁架台、细绳、刻度尺
进行实验
(1)如图甲所示,用弹簧测力计拉钩码匀速（匀速时，拉力才等于重力）上升h=10cm,记录弹簧测
力计的示数F₁、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₁；
(2)按图乙所示安装定滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₂、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₂；
(3)按图丙所示安装动滑轮,让钩码匀速上升h=10cm,记录弹簧测力计的示数F₃、拉力方向及绳子自由端移动的距离s₃；
(4)换用数量不同的钩码,重复上面的步骤。
实验记录
拉力大小F/N
将钩码提升10cm时绳子自由端移动的距离s/m=cm
拉力方向
实验1
实验2
实验3
不使用滑轮
1
2
6
10
上
使用定滑轮
1
2
6
10
下
使用动滑轮
0.5
1
3
20
下
分析与论证
实验结论
（1）使用定滑轮既不省力，也不省距离，但可以改变力的方向；
（2）使用动滑轮能省力，但要费距离，且不能改变力的方向。
★特别提醒
1.实验中安装定滑轮时，注意绳子要放在槽内，以免绳子脱落使摩擦变大，影响实验效果；
2.实验中，注意要使动滑轮两侧绳子平行或夹角很小；
3.实验中应选用重一些的钩码、较轻的动滑轮、光滑的细绳，以减小实验中摩擦力、动滑轮自重的影响.
4.实验中要保证轮和轴间有良好的润滑，以减小摩擦。
种类
实质
示意图
作用分析
定滑轮
能够连续转动的等臂杠杆
如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力
动滑轮
动力臂是阻力臂二倍的杠杆
如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力
▲拓展培优
滑轮中拉力方向对拉力大小的影响
（1）定滑轮
如图所示，利用定滑轮拉起一个重为C的物体时，改变拉力的方向后，根据几何知识可知，动力臂都等于定滑轮的半径，因此不管拉力的方向如何，所用力的大小不变，始终等于物体重力C。
（2）动滑轮
使用动滑轮时，若拉力F不沿竖直方向(或两侧绳子不平行)，如图所示，动力臂l₁小于OB，即小于2l₂,故F1>（1/2）G， 此时动滑轮将不能省一半力，如杲再加上动滑轮的自身重力，甚至会更费力。
由此可见，对于动滑轮来说，动滑轮省一半力的条件之一是跨过动滑轮的两段绳平行(或跨过动滑轮的两段绳夹角较小)。但在初中阶段如无特殊说明，一般认为动滑轮两侧绳子是平行的，即不考虑动滑轮两侧两段绳夹角的影响。
图示
等量关系
定滑轮
F=G，s绳=s物，v绳=v物
F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力）
动滑轮
，s绳=2s物，v绳=2v物
，s绳=2s物，v绳=2v物
，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
教材深挖
滑轮组中的隐含关系
每当物体升高h，绳子自由端就移动s=nh，可推知绳子自由端移动约速度v和物体移动速度v物之间的关系v=nv物。
▲拓展培优
特殊情况下拉力F与物重G的关系
特殊情况下，如图所示，承担物重的绳子段数n不等于绕在动滑轮上绳子的段数，此时可根据动滑轮和定滑轮的特点进行受力分析，忽略动滑轮重，可得出力F与物重G(甲、丙两图包括人的重力)的关系。
甲图中，乙图中，丙图中。
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