例题 01 旗杆顶部的装置 2024 天津中考
题目
高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮,关于该滑轮的说法正确的是()
A.它是动滑轮
B. 利用它可以省力
C. 利用它可以省距离
D. 利用它可以改变力的方向
答案与解析
解析
旗杆顶部的轮轴固定，是定滑轮。人向下拉绳，旗子向上升，体现改变施力方向。理想定轮不省力，也不省距离；实际摩擦还可能增加拉力。
本题结论
D。
外观
定滑轮和动滑轮
轮子转不转，不能区分定滑轮和动滑轮。真正要看的，是使用过程中轮轴的位置是否随负载移动，以及人拉的是绳端还是轮轴。
一、知识点 理解概念
1. 分类看轮轴，不看轮子是否转动
| 对象 | 轮轴状态 | 图示普通用法的作用 |
|---|---|---|
| 定滑轮 | 相对支架固定 | 改变施力方向，理想情况下不省力 |
| 动滑轮 | 随负载移动 | 两段平行绳托住轮和负载，可省力但费距离 |
第一幅图的定滑轮可看作等臂杠杆。第二幅图的普通动滑轮的两段绳沿同一方向托住负载；把它看作杠杆时，瞬时支点在固定绳一侧的接触处，不是轮轴中心。
2. 力的关系必须写上使用条件
理想定滑轮： 忽略绳重和轮绳摩擦，负载静止或匀速运动时，两侧绳的拉力大小相等，故拉力F等于物重G。定轮自身的重力由固定支架承担，不需要随负载提升。
普通竖直动滑轮： 把动轮与负载看成整体，两段绳均竖直且张力相同，匀速时：
只有再忽略动轮重，才得到 。“动滑轮省一半力”不能省略这些条件。
3. 省力怎样换成费距离
在绳不伸长、两段承重绳保持平行的图示装置中：
| 装置 | 物体上升h时绳端移动s | 同一时间内的速度大小 |
|---|---|---|
| 定滑轮 | s=h | 绳端与物体相等 |
| 普通动滑轮 | s=2h | 绳端为物体的2倍 |
动轮上升h，两段绳各缩短h，另一端须补出2h的绳长。理想省力一半，却要移动两倍距离，不是省功。方向需另看图：定轮可让人向下拉、物体向上；普通动轮图中绳端与负载同向移动。
二、考点 方法与例题
1. 先定位轮轴，再判断作用
把支架作为参照：轴不移动是定轮，轴随负载移动是动轮。再看两侧绳和施力位置，不能从“有一个轮子”直接推出省力。
2. 水平与反向使用，分别研究物体和轮
- 先研究水平物体。匀速直线运动时，拉它的力与摩擦力平衡。
- 再研究动轮。画出两段绳各自的拉力，不把物体重力当水平阻力。
- 拉绳端时，外力就是该绳张力；直接拉轮轴时，外力需平衡两股张力。
- 比较不同装置前，核对压力、接触条件和摩擦模型是否相同。
普通水平动轮可能省力，直接拉轮轴则可能费力。物体速度不同，本身不能证明滑动摩擦力不同。
三、坑点 辨析与纠错
1. “动滑轮”不保证省一半力
错法： 只认出动轮，就把所需拉力写成阻力的一半。
错因： 拉轮轴和拉绳端不是同一受力模型；水平装置的负载阻力也不是物体重力。
辨析 01 三种水平拉动方式 知识清单例题
题目
如图甲、乙、丙所示,不计绳重、滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦,用三个同样的滑轮分别拉同一物体,使物体沿同一水平面做匀速直线运动,速度分别为 、 、 ( ),所用的拉力分别为 、 、 ,则 、 、 大小关系是()
甲
乙
丙
A.
B.
C.
D.无法判断
答案与解析
解析
同一物体在同一水平面上运动，压力与接触条件相同，按题用滑动摩擦模型，阻力f相同。
甲拉绳端，两股绳共同拉物体，。乙用定轮，。丙拉轮轴，物体端绳张力为f，轮上两股绳同向拉，故 。
因此 。速度大小关系不改变上述平衡关系；C把直接拉轮轴误当成定轮用法。
本题结论
B。
2. 两段绳斜拉，不能仍直接除以2
图中改变拉绳方向，动轮的几何关系与有效力臂随之改变。两段绳不再都竖直时，每段绳的张力不能全部用于竖直托举。应重新分析受力或力臂，不能仍把总重直接除以2。
3. 直接提升轮轴时，物体走得更远
图中力作用在轮轴上，另一侧绳端固定，负载挂在自由端。忽略绳重和摩擦、匀速时，负载端张力为G，轮上有两股向下的G，还要提升动轮：
轮轴上升一段距离，自由绳端负载上升两倍距离。因此这是费力、省施力端距离的用法，不能把普通动轮的路程关系原样套用。