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滑轮与滑轮组


五、组装滑轮组的方法
题一:一根绳子最多能承受2×103N的力,用这根绳子 匀速提起重力为8.2×103N物体,不计滑轮重力和摩擦, 请设计滑轮组并画出装配图。
组装滑轮组的步骤:
1、根据
F=
G物 n
得出
n=
G物 F
,求出绳子的段数n(注
意结果用收尾法)
本题 n= 8.2×103N =4.1 应该用5段绳子来承担物重。 2×103N
右图所示的是第二 类:用几根绳子联结 起来的滑轮组。
滑轮组的作 用:既可以 改变力的大 小,又可以 改变力的方 向。
滑轮组的特点
滑轮组集中了动滑轮
和定滑轮的优点,既能省
力,又能改变力的方向。
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体重
力的几分之一,用公式表
示:
F=
G物 n
G
根据“奇动偶定法”,n为偶数时, 绳子应从定滑轮连起(偶定)。由左图 所示如何连?
组装方法
滑轮组的构造不外三种:动滑 轮个数比定滑轮个数少1个、多1 个或相等。对于动滑轮和定滑轮个 数不等的滑轮组,绳子的自由端最 后必通过多一个的滑轮。具体绕绳 方法见下一页:
组装方法
绳子的自由端最后必通过多一个的滑轮
巩固练习:
1:如下图(a)所示,物体B重100N,在力F作用下 匀速上升时,F应等于_10_0 _N。(不计摩擦)
F 图(a)
图(b)
2: 如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子 承受的拉力是_10_0 N.人匀速拉绳子的力是_50_N (动滑轮自重不计)
3:如图所示的四个滑轮组中,图_(b_) 可省一半力,图_(c_) 最费力,图_(_a)_和图_(d_) 用力大小一样。
思考题:在左图所示的滑轮组中,
分析:图中吊起动滑轮的绳子股数为5
(a)若动滑轮重G/不计,拉力F是多少?
F
F=
1 5
G
G/
(b)若动滑轮重G/不能忽略,那么图中
的拉力F应等于多少?
G
F=
1 5
(G+G/)
F F
G
F=1/3(G + G动)
G
F= 1/2(G + G动)
如图,用滑轮组来提升物体,若物体重力均为560N, 如果不计动滑轮的重力及绳子与滑轮之间的摩擦,则拉力F 甲、F乙、F丙分别是多少?
针对性练习
2、如图,利用定滑轮、动滑
轮匀速向上提升重物。已知物
F乙
体重力都是60N,则:
(1)不计动滑轮重及绳子与
滑轮的摩擦,拉力F甲、F乙分
F甲
别是多少N?
(2)如果物体被提升了2m, 则绳子自由端移动的距离S甲、 S乙分别是多少m?
针对性练习
3、物体A在拉力F的作用下做匀
速直线运动,弹簧测力计的示数
组装方法
根据上面的题目要求, 在确定定滑轮个数N定时:如 果拉力F的方向要求改变(如 题目中要求“站在地面上匀 速提起”即拉力方向改变); 则n为奇数,N定=N动+1。 这样, N定为:3个。见图2 所示。
本题拉力的方向没有具体要求,故有 两种装配方法。
图1
图2
组装方法
题二:有一根绳子能承受的最大拉力为290牛顿,请设 计一个滑轮组,使站在地面的人利用这根绳子能提起重 1000牛顿的重物。不计动滑轮的重力及摩擦)
F
用如图所示滑轮组匀速提升重物G,不计动
滑轮质量及摩擦,则两个弹簧秤上示数比FA :FB是(C ) A.3:1 B.3:2
C.2:1 D.l:l
练:如图所示,已知物重 G=120N,那么各弹簧测 力计的示数是多少? (滑轮重及摩擦不计)
FC=40N FB=120N FA=160N
练:如图所示,整个装置处于静止状态,弹簧
(a)
(b)
F=G/3 F=G/2
(c)
F=G
(d)
F=G/3
如图所示装置处于平衡状态,在不计滑轮重 及绳子的摩擦情况下,G1:G2为( A ) A、1:2 B、1:1 C、2:1 D、3:1
G2 G1
练:甲、乙两滑轮组中物体重均为100N,
不计滑轮重和摩擦,滑轮组平衡时,作用
在甲、乙两组滑轮上的力F甲和F乙的关系是 (A )
分析与解答:
1、根据
F=
G物 n
得出
n=
G物 F
,求出绳子的段数n(注
意结果用收尾法)
本题 n= 1000N 290N
=3.45 ,取N=4。
组装方法
2、确定动滑轮个数N动:本题中n为偶数,

N动=
n 2
本题需动滑轮
N动=
4 2
=2(个)。
3、确定定滑轮个数N定:本题中拉力F的方向 不要求改变;因为n为偶数,故N定=N动-1。 本题N定为:1个。
F3
F2
F1
G
G
G
结论:使用定滑轮虽不省力, 但可以改变施力的_方__向__。
拓展:在不记摩擦的情况
下,同一条绳上各处拉力
大小相等。
图28
小结:定滑轮的特点
O
F G
L2
L1
G
F
定滑轮:
轴固定不动;等臂杠杆;不省力, 但可以改变力的方向。
在定滑轮中,动力臂和阻力臂都是 滑轮的半径r,故属于等臂杠杆,表示使 用这种机械既不省力,也不费力;其作 用是改变了动力的方向。
引入
想一想
要把钢材、木 料、水泥等运 到楼上通常会 怎样做呢?
一、滑轮
1:将等臂杠杆的中间部分加宽
2:使之变成一个绕中心轴转动的圆轮
3:再把圆轮的外缘加工成槽状
这种周边有槽、绕轴心转动的圆轮叫 做滑轮。
常见滑轮
问题:利用一只滑轮来提升物体,你有
几种方法?你所使用时有什么特点?
根据滑轮在使用 时,轴的位置是 否移动,又分为 定滑轮和动滑轮 两种。
F
为10N,那么拉力F为多少N?
A
解析:滑轮被横过来之后,要利用动滑轮的特点来判断
滑轮受力之间的关系。本题可以动滑轮为研究对象,它在
水平方向上受到向右的拉力F和两根绳子向左的拉力F1和F2
的作用而处于平衡状态,则F有=F1+F2
F且1=F2
答案:F=20N
F2
F
F1
思考题: 1:使用定滑轮的好处是_改_变_用_力_的_方_向_。
分析:关于滑轮组最后拉力F的大小的判断,可根据 “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、 c、e三段绳子的拉力,拉力总和为F丙
组装方法
2、确定动滑轮个数N动:本题中n为奇数,
N动=
n-1 2
本题需动滑轮 N动=
5-1 2
=2(个)。
3、确定定滑轮个数N定:如果拉力F的方向不要求改变; 则n为奇数,N定=N动。本题N定为:2个。
4、在绕绳子时,遵循“奇动偶定法”,即如果n为奇数, 绳子应该从动滑轮开始连起(奇动);如果n为偶数,绳 子应该从定滑轮开始连起(见下页图1)。
F= (G物+G动)
n
S绳=nh物. n为绳子的段数,省了力就要多移动
距离.
滑轮组的特点
判断滑轮组绳子的段 数的方法:“横线切割法” 横线下方与动滑轮有直接 联系的绳子的根数即是承 担总重的绳子的段数n。
右图的图1中,n=3.
图2中,n=5。
图1
图2
滑轮组的特点
使用滑轮组时,滑轮 组由n段绳子吊着物体, 绳子自由端移动的距离就 是物体移动距离的n倍, 用公式表示为:s=nh。
(a)
(b)
(c)
(d)
4、按要求画出绳子的绕法
F
F
F
F
F
n=5
n=4
n=4
n=2
n=3
要利用滑轮组提起1250牛的货物,而串连滑
轮的绳子最多只能承受250牛的力,不计摩
擦和滑轮的重力,则组成滑轮组的定滑轮和
动滑轮至少分别为( B )
A、1个,2个
B、2个,2个
C、2个,3重和滑轮的摩擦, 物体重为G,求拉力的大小。
A、F甲=F乙=200N
B、F甲=2F乙=100N
C、F乙=2F甲=200N D、F甲=F乙=100N
F甲
F乙
物体重100N,地面与物体之间的摩擦力为 60N,不计滑轮重及滑轮的摩擦,求拉力F
F =20N
.
f=60N
5秒钟内,物体前进了1米,拉力做了多少功 ?
F
.f
当滑轮组水平放置时,
F f n
测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC ,以下有关弹簧测力计的示数的关系,正确 的是(C )
A.FA=FB=FC
G1
a
G2
N F
. T
f
G
如图所示,拉力F的大小等于_f_/3__。
如图所示,物体A重G=80N,在F=60N拉力下 匀速前进,此时物体A受到的摩擦力等于_12_0N_ _N。(滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计)
N
解析:因为
. F T A
f
F=
1 2
f
所以
f=2F=120N G 综合分析得: 1:竖直方向上有一对平衡力N和G
s绳 ns物
练:物体A重G=80N,在F=60N拉力下匀 速前进,滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计 此时物体A受到的摩擦力等于_12_0_N。 物体移动的速度为1米/秒,拉力的功率是 __1_2_0___瓦。
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