二、滑轮组
1. 请同学们阅读教科书第12页关于滑轮组的知识,解答下列问题。
(1)使用滑轮组的好处是既能
又能
。
(2)要求作用在绳子自由端的拉力分别为:① $F=\frac{1}{2}G$,② $F=\frac{1}{3}G$,③ $F=\frac{1}{4}G$,④ $F=\frac{1}{5}G$时,能够匀速提升重物G,请按要求画出各滑轮组的绕线方法(不计滑轮重力)。

答案:解:
(1)省力;改变力的方向
(2)按照滑轮组绕线“奇动偶定”的规则绕制:
① 对应$F=\frac{1}{2}G$,承担物重的绳子段数$n=2$:将绳子起始端固定在甲图定滑轮的下挂钩上,向下绕过动滑轮,再向上绕回定滑轮,绳子自由端竖直向下。
② 对应$F=\frac{1}{3}G$,承担物重的绳子段数$n=3$:将绳子起始端固定在乙图动滑轮的上挂钩上,向上绕过定滑轮,再向下绕过动滑轮,绳子自由端竖直向上。
③ 对应$F=\frac{1}{4}G$,承担物重的绳子段数$n=4$:将绳子起始端固定在丙图定滑轮组的下挂钩上,向下绕过下方的大动滑轮,向上绕过定滑轮组的小定滑轮,再向下绕过动滑轮组的小动滑轮,最后向上绕过定滑轮组的大定滑轮,绳子自由端竖直向下。
④ 对应$F=\frac{1}{5}G$,承担物重的绳子段数$n=5$:将绳子起始端固定在丁图动滑轮组的上挂钩上,向上绕过定滑轮组的小定滑轮,向下绕过动滑轮组的大动滑轮,向上绕过定滑轮组的大定滑轮,再向下绕过动滑轮组的小动滑轮,最后向上绕过最上方的小定滑轮,绳子自由端竖直向上。
解析:
【分析】
要解决这道题,首先明确滑轮组的组成及作用:定滑轮能改变力的方向,动滑轮能省力,因此滑轮组兼具两者优点。对于绕线问题,关键是确定承担物重的绳子段数n,不计滑轮重力时,n=G/F,再根据“奇动偶定”的绕线规则(n为奇数,绳子起始端固定在动滑轮;n为偶数,绳子起始端固定在定滑轮)完成绕线。
【解析】
(1)滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成,定滑轮可改变力的方向,动滑轮可省力,因此使用滑轮组既能省力,又能改变力的方向。
(2)不计滑轮重力,拉力F与物重G的关系为$F=\frac{G}{n}$(n为承担物重的绳子段数):
① 当$F=\frac{1}{2}G$时,n=2(偶数),按“偶定”规则,将绳子起始端固定在定滑轮的下挂钩,向下绕过动滑轮,再向上绕回定滑轮,绳子自由端竖直向下。
② 当$F=\frac{1}{3}G$时,n=3(奇数),按“奇动”规则,将绳子起始端固定在动滑轮的上挂钩,向上绕过定滑轮,再向下绕过动滑轮,绳子自由端竖直向上。
③ 当$F=\frac{1}{4}G$时,n=4(偶数),按“偶定”规则,将绳子起始端固定在定滑轮组的下挂钩,依次绕过动滑轮、定滑轮、动滑轮、定滑轮,绳子自由端竖直向下。
④ 当$F=\frac{1}{5}G$时,n=5(奇数),按“奇动”规则,将绳子起始端固定在动滑轮组的上挂钩,依次绕过定滑轮、动滑轮、定滑轮、动滑轮、定滑轮,绳子自由端竖直向上。
【答案】
(1)省力;改变力的方向
(2)绕线方法:①对应n=2,按“偶定”规则绕线;②对应n=3,按“奇动”规则绕线;③对应n=4,按“偶定”规则绕线;④对应n=5,按“奇动”规则绕线(具体绕线如解析所述)
【知识点】
滑轮组的特点;滑轮组的绕线;滑轮组的省力计算
【点评】
本题围绕滑轮组的核心知识点展开,考查对滑轮组省力规律和绕线方法的掌握,属于简单机械的基础应用,需牢记“奇动偶定”的绕线规则。
【难度系数】
0.5
2. 请你仔细观察右图,寻找规律。
(1)如图所示,使用滑轮组起吊重物时,若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重,重物和动滑轮由几段绳子吊起,则提起物体的力就等于重物和动滑轮总重的
,即$F=$
。
(2)确定绳子的固定端:当$n$为奇数时,绳子的固定端在
滑轮上;当$n$为偶数时,绳子的固定端在
滑轮上。即“奇动偶定”原则。

答案:解:
(1)几分之一;$\dfrac{G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{动}}}{n}$
(2)动;定
解析:
【分析】
本题考查滑轮组的基本原理,解题时需掌握滑轮组拉力的计算规律和绳子固定端的确定原则。对于(1),要明确滑轮组中承担总重的绳子段数与拉力的关系;对于(2),需牢记“奇动偶定”的绕线规则,即根据绳子段数的奇偶性判断固定端所在滑轮类型。
【解析】
(1)忽略滑轮与轴的摩擦及绳重时,滑轮组中承担重物和动滑轮总重的绳子段数为$n$,根据受力平衡,提起物体的力等于重物和动滑轮总重的几分之一,公式为$F=\dfrac{G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{动}}}{n}$;
(2)确定绳子固定端遵循“奇动偶定”原则:当绳子段数$n$为奇数时,绳子的固定端在动滑轮上;当$n$为偶数时,绳子的固定端在定滑轮上。
【答案】
(1)几分之一;$\dfrac{G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{动}}}{n}$ (2)动;定
【知识点】
滑轮组拉力计算;滑轮组绕线方法
【点评】
本题是滑轮组的基础概念题,考查核心规律的记忆,属于入门级知识点,适合巩固滑轮组的基本认知。
【难度系数】
0.3