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9. 为了搬运一个笨重的机器进入厂房，工人师傅设计了如图12-3-6所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面)，其中最省力的方案是()
A.
B.
C.
D.
选择理由：。
A.
B.
C.
D.
选择理由：。
答案
B
B中使用的是动滑轮，动滑轮
能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时所用的力最小，即最省力，故选B
B中使用的是动滑轮，动滑轮
能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半，所以此时所用的力最小，即最省力，故选B
解析
【解析】
我们逐一分析四个方案的受力特点：
1. 方案A：直接拉动机器，机器与地面间为滑动摩擦，拉力大小等于滑动摩擦力，所需力最大。
2. 方案D：机器下方垫有钢管，将滑动摩擦变为滚动摩擦，拉力等于滚动摩擦力，相比A省力，但没有额外省力装置。
3. 方案C：使用定滑轮，定滑轮只能改变力的方向，不省力，拉力大小等于滚动摩擦力，和D的拉力相等。
4. 方案B：既通过钢管将滑动摩擦变为滚动摩擦减小了摩擦力，同时使用动滑轮，动滑轮可以省一半的力，此时拉力等于滚动摩擦力的二分之一，是四个方案中拉力最小的，因此最省力。
【答案】
B；B方案中既通过圆形钢管将机器与地面的滑动摩擦变为滚动摩擦减小了阻力，又使用动滑轮省一半力，拉力等于滚动摩擦力的一半，所用的力最小，最省力
【知识点】
动滑轮特点，滚动摩擦，定滑轮特点
【点评】
本题结合实际搬运场景，综合考查了摩擦力的减小方法和滑轮的省力特点，需要逐一对比不同方案的省力效果，易错点是忽略同时结合滚动摩擦和动滑轮的组合方案的优势，引导学生学会分析简单机械的组合应用。
【难度系数】
0.7
我们逐一分析四个方案的受力特点：
1. 方案A：直接拉动机器，机器与地面间为滑动摩擦，拉力大小等于滑动摩擦力，所需力最大。
2. 方案D：机器下方垫有钢管，将滑动摩擦变为滚动摩擦，拉力等于滚动摩擦力，相比A省力，但没有额外省力装置。
3. 方案C：使用定滑轮，定滑轮只能改变力的方向，不省力，拉力大小等于滚动摩擦力，和D的拉力相等。
4. 方案B：既通过钢管将滑动摩擦变为滚动摩擦减小了摩擦力，同时使用动滑轮，动滑轮可以省一半的力，此时拉力等于滚动摩擦力的二分之一，是四个方案中拉力最小的，因此最省力。
【答案】
B；B方案中既通过圆形钢管将机器与地面的滑动摩擦变为滚动摩擦减小了阻力，又使用动滑轮省一半力，拉力等于滚动摩擦力的一半，所用的力最小，最省力
【知识点】
动滑轮特点，滚动摩擦，定滑轮特点
【点评】
本题结合实际搬运场景，综合考查了摩擦力的减小方法和滑轮的省力特点，需要逐一对比不同方案的省力效果，易错点是忽略同时结合滚动摩擦和动滑轮的组合方案的优势，引导学生学会分析简单机械的组合应用。
【难度系数】
0.7
10. 如图12-3-7所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体，若不计滑轮重、绳重、摩擦，其中最小的拉力是()
A. F₁
B. F₂
C. F₃
D. F₄
A. F₁
B. F₂
C. F₃
D. F₄
答案
B
解析
【解析】
不计滑轮重、绳重、摩擦，根据拉力公式$ F=\frac{G}{n} $（$ n $为承担物重的绳子段数）分析：
1. 对应$ F_1 $的滑轮组：承担物重的绳子段数$ n_1=2 $，则$ F_1=\frac{G}{2} $；
2. 对应$ F_2 $的滑轮组：承担物重的绳子段数$ n_2=3 $，则$ F_2=\frac{G}{3} $；
3. 对应$ F_3 $的滑轮组：动滑轮为费力情况，拉力$ F_3=2G $；
4. 对应$ F_4 $的滑轮组：承担物重的绳子段数$ n_4=2 $，则$ F_4=\frac{G}{2} $。
比较可知，$ F_2 $是最小的拉力。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组拉力计算
【点评】
本题需准确判断各滑轮组承担物重的绳子段数，注意特殊滑轮的受力特点，区分省力与费力情况。
【难度系数】
0.7
不计滑轮重、绳重、摩擦，根据拉力公式$ F=\frac{G}{n} $（$ n $为承担物重的绳子段数）分析：
1. 对应$ F_1 $的滑轮组：承担物重的绳子段数$ n_1=2 $，则$ F_1=\frac{G}{2} $；
2. 对应$ F_2 $的滑轮组：承担物重的绳子段数$ n_2=3 $，则$ F_2=\frac{G}{3} $；
3. 对应$ F_3 $的滑轮组：动滑轮为费力情况，拉力$ F_3=2G $；
4. 对应$ F_4 $的滑轮组：承担物重的绳子段数$ n_4=2 $，则$ F_4=\frac{G}{2} $。
比较可知，$ F_2 $是最小的拉力。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组拉力计算
【点评】
本题需准确判断各滑轮组承担物重的绳子段数，注意特殊滑轮的受力特点，区分省力与费力情况。
【难度系数】
0.7
11. 小明用如图12-3-8所示的滑轮组，将重为1.5N的物体匀速提升到一定高度，在此过程中，手拉力的大小实际应该是()
A. 大于0.75N
B. 等于0.75N
C. 小于0.75N
D. 等于0.5N
A. 大于0.75N
B. 等于0.75N
C. 小于0.75N
D. 等于0.5N
答案
A
解析
【解析】
由图可知，该滑轮组中承担物重的绳子段数n=2。在不计动滑轮自重和摩擦的理想情况下，拉力F=G/n=1.5N÷2=0.75N。但实际使用滑轮组时，动滑轮有自身重力，且绳子与滑轮间存在摩擦，因此实际拉力会大于理想状态下的0.75N。
【答案】
A
【知识点】
滑轮组拉力计算
【点评】
本题考查滑轮组实际拉力的分析，需注意区分理想情况与实际情况，实际拉力需考虑动滑轮自重和摩擦的额外影响，避免因忽略额外因素错选理想值。
【难度系数】
0.6
由图可知，该滑轮组中承担物重的绳子段数n=2。在不计动滑轮自重和摩擦的理想情况下，拉力F=G/n=1.5N÷2=0.75N。但实际使用滑轮组时，动滑轮有自身重力，且绳子与滑轮间存在摩擦，因此实际拉力会大于理想状态下的0.75N。
【答案】
A
【知识点】
滑轮组拉力计算
【点评】
本题考查滑轮组实际拉力的分析，需注意区分理想情况与实际情况，实际拉力需考虑动滑轮自重和摩擦的额外影响，避免因忽略额外因素错选理想值。
【难度系数】
0.6
12. 如图12-3-9所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为2kg，物体重100N，绳子能承受的最大拉力为50N，请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦，g取10N/kg）
答案
解析
【解析】
1. 计算动滑轮的重力：
$G_{动}=mg=2\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=20\mathrm{N}$
2. 确定承担物重的绳子段数$n$：
不考虑绳重及摩擦，由$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$可得，$n=\frac{G_{物}+G_{动}}{F_{最大}}=\frac{100\mathrm{N}+20\mathrm{N}}{50\mathrm{N}}=2.4$，因此取$n=3$（$n$为正整数，需保证拉力不超过绳子的最大拉力）。
3. 绳子绕法：将绳子一端固定在动滑轮的上端挂钩，向上绕过上方的定滑轮，再向下绕过动滑轮，在绳的末端标出向下的拉力方向。
【答案】
绳子绕法：从动滑轮上端挂钩起，依次绕过定滑轮、动滑轮，绳末端标注向下的拉力$F$（对应画图：定滑轮固定在天花板，动滑轮下挂重物，绳子一端系在动滑轮上端，向上绕定滑轮，再向下绕动滑轮，末端箭头向下）
【知识点】
滑轮组拉力计算，滑轮组绕线方法
【点评】
本题结合受力计算确定滑轮组的合理绕线方式，需先通过公式推导确定绳子段数，再完成绕线操作，考查滑轮组的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
1. 计算动滑轮的重力：
$G_{动}=mg=2\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=20\mathrm{N}$
2. 确定承担物重的绳子段数$n$：
不考虑绳重及摩擦，由$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$可得，$n=\frac{G_{物}+G_{动}}{F_{最大}}=\frac{100\mathrm{N}+20\mathrm{N}}{50\mathrm{N}}=2.4$，因此取$n=3$（$n$为正整数，需保证拉力不超过绳子的最大拉力）。
3. 绳子绕法：将绳子一端固定在动滑轮的上端挂钩，向上绕过上方的定滑轮，再向下绕过动滑轮，在绳的末端标出向下的拉力方向。
【答案】
绳子绕法：从动滑轮上端挂钩起，依次绕过定滑轮、动滑轮，绳末端标注向下的拉力$F$（对应画图：定滑轮固定在天花板，动滑轮下挂重物，绳子一端系在动滑轮上端，向上绕定滑轮，再向下绕动滑轮，末端箭头向下）
【知识点】
滑轮组拉力计算，滑轮组绕线方法
【点评】
本题结合受力计算确定滑轮组的合理绕线方式，需先通过公式推导确定绳子段数，再完成绕线操作，考查滑轮组的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
13. 如图12-3-10所示，用滑轮组将重40N的物体匀速提高2m，用时10s，每个滑轮重是2N，绳重、摩擦不计。求：
（1）提起物体所用的力是多少？
（2）绳端移动的距离是多少？
（3）物体上升的速度？
（1）提起物体所用的力是多少？
（2）绳端移动的距离是多少？
（3）物体上升的速度？
答案
解：
(1) 由图可知承担物重的绳子段数n=3，
不计绳重、摩擦，提起物体所用的力：
$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}=\frac{40\,\mathrm{N}+2\,\mathrm{N}}{3}=14\,\mathrm{N}$
(2) 绳端移动的距离：
$ s=nh=3×2\,\mathrm{m}=6\,\mathrm{m}$
(3) 物体上升的速度：
$ v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{2\,\mathrm{m}}{10\,\mathrm{s}}=0.2\,\mathrm{m/s}$
答：
(1) 提起物体所用的力是14N；
(2) 绳端移动的距离是6m；
(3) 物体上升的速度是0.2m/s。
(1) 由图可知承担物重的绳子段数n=3，
不计绳重、摩擦，提起物体所用的力：
$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}=\frac{40\,\mathrm{N}+2\,\mathrm{N}}{3}=14\,\mathrm{N}$
(2) 绳端移动的距离：
$ s=nh=3×2\,\mathrm{m}=6\,\mathrm{m}$
(3) 物体上升的速度：
$ v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{2\,\mathrm{m}}{10\,\mathrm{s}}=0.2\,\mathrm{m/s}$
答：
(1) 提起物体所用的力是14N；
(2) 绳端移动的距离是6m；
(3) 物体上升的速度是0.2m/s。
解析
【解析】
(1) 由图可知承担物重的绳子段数$n=3$，不计绳重、摩擦，根据滑轮组省力公式可得提起物体所用的力：
$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}=\frac{40\,\mathrm{N}+2\,\mathrm{N}}{3}=14\,\mathrm{N} $
(2) 根据滑轮组绳端移动距离公式可得绳端移动的距离：
$ s=nh=3×2\,\mathrm{m}=6\,\mathrm{m} $
(3) 根据速度公式可得物体上升的速度：
$ v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{2\,\mathrm{m}}{10\,\mathrm{s}}=0.2\,\mathrm{m/s} $
【答案】
(1) 提起物体所用的力是14N；
(2) 绳端移动的距离是6m；
(3) 物体上升的速度是0.2m/s。
【知识点】
滑轮组的省力计算、滑轮组距离计算、速度公式应用
【点评】
本题考查滑轮组与速度的综合计算，关键是确定承担物重的绳子段数，熟练运用相关公式即可求解，难度不大。
【难度系数】
0.7
(1) 由图可知承担物重的绳子段数$n=3$，不计绳重、摩擦，根据滑轮组省力公式可得提起物体所用的力：
$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}=\frac{40\,\mathrm{N}+2\,\mathrm{N}}{3}=14\,\mathrm{N} $
(2) 根据滑轮组绳端移动距离公式可得绳端移动的距离：
$ s=nh=3×2\,\mathrm{m}=6\,\mathrm{m} $
(3) 根据速度公式可得物体上升的速度：
$ v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{2\,\mathrm{m}}{10\,\mathrm{s}}=0.2\,\mathrm{m/s} $
【答案】
(1) 提起物体所用的力是14N；
(2) 绳端移动的距离是6m；
(3) 物体上升的速度是0.2m/s。
【知识点】
滑轮组的省力计算、滑轮组距离计算、速度公式应用
【点评】
本题考查滑轮组与速度的综合计算，关键是确定承担物重的绳子段数，熟练运用相关公式即可求解，难度不大。
【难度系数】
0.7
14. 小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如图12-3-11所示的实验，并记录了数据(如下表)。
通过分析数据，她发现从两种滑轮测力计示数记录结果得出的结论与书中的结论偏差较大。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)该实验中出现这样结果的主要原因是什么？
(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。
(3)实验改进之后，得出的结论是：使用定滑轮用力的特点是，使用动滑轮用力的特点是。
(4)把钩码升高一定的高度，比较测力计移动的距离，可知：使用动滑轮。
通过分析数据，她发现从两种滑轮测力计示数记录结果得出的结论与书中的结论偏差较大。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)该实验中出现这样结果的主要原因是什么？
(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。
(3)实验改进之后，得出的结论是：使用定滑轮用力的特点是，使用动滑轮用力的特点是。
(4)把钩码升高一定的高度，比较测力计移动的距离，可知：使用动滑轮。
答案
研究定滑轮时，没有考虑测力计倒置时，其自重对实验的影响，研究动滑轮时没有考虑动滑轮自重对实验的影响。
研究定滑轮时可以先测量出弹簧测力计的自重，分析数据时，将其考虑进去或者将施力方向改为水平方向用力；研究动滑轮时，可将动滑轮和重物当做一个整体测出总重或者使用轻质动滑轮，也可增大被测物体的自重。
不省力也不省距离
省力费距离
费距离
(移动更多距离)
研究定滑轮时可以先测量出弹簧测力计的自重，分析数据时，将其考虑进去或者将施力方向改为水平方向用力；研究动滑轮时，可将动滑轮和重物当做一个整体测出总重或者使用轻质动滑轮，也可增大被测物体的自重。
不省力也不省距离
省力费距离
费距离
(移动更多距离)
解析
【解析】
(1) 研究定滑轮时，弹簧测力计倒置使用，其自重会影响实验测量结果；研究动滑轮时，未考虑动滑轮自身的重力，导致实验结论出现偏差。
(2) 研究定滑轮时：可先测量弹簧测力计的自重，分析数据时扣除其自重的影响；或改为水平方向拉动弹簧测力计，避免自重干扰。研究动滑轮时：可将动滑轮与钩码作为整体测量总重；或使用轻质动滑轮；或增大钩码的自重，减小动滑轮自重的影响。
(3) 根据改进后的实验，总结定滑轮和动滑轮的用力特点：定滑轮不省力也不省距离；动滑轮能省力但费距离。
(4) 对比钩码上升高度和测力计移动距离，可知使用动滑轮时测力计移动距离更大，即费距离。
【答案】
(1) 研究定滑轮时，没有考虑弹簧测力计倒置时自身重力对实验的影响；研究动滑轮时，没有考虑动滑轮自重对实验的影响。
(2) 研究定滑轮时：①先测量弹簧测力计的自重，分析数据时将其影响考虑进去；②将弹簧测力计水平拉动，避免自重影响。研究动滑轮时：①将动滑轮和钩码作为一个整体测出总重；②使用轻质动滑轮；③增大钩码的自重。
(3) 不省力也不省距离；省力但费距离
(4) 费距离（或移动更多距离）
【知识点】
定滑轮的工作特点、动滑轮的工作特点、实验误差分析
【点评】
本题结合实验实际误差，考查定滑轮和动滑轮的特点，着重培养学生分析实验误差来源、改进实验方案的能力，体现了物理实验的严谨性，加深对滑轮工作原理的理解。
【难度系数】
0.6
(1) 研究定滑轮时，弹簧测力计倒置使用，其自重会影响实验测量结果；研究动滑轮时，未考虑动滑轮自身的重力，导致实验结论出现偏差。
(2) 研究定滑轮时：可先测量弹簧测力计的自重，分析数据时扣除其自重的影响；或改为水平方向拉动弹簧测力计，避免自重干扰。研究动滑轮时：可将动滑轮与钩码作为整体测量总重；或使用轻质动滑轮；或增大钩码的自重，减小动滑轮自重的影响。
(3) 根据改进后的实验，总结定滑轮和动滑轮的用力特点：定滑轮不省力也不省距离；动滑轮能省力但费距离。
(4) 对比钩码上升高度和测力计移动距离，可知使用动滑轮时测力计移动距离更大，即费距离。
【答案】
(1) 研究定滑轮时，没有考虑弹簧测力计倒置时自身重力对实验的影响；研究动滑轮时，没有考虑动滑轮自重对实验的影响。
(2) 研究定滑轮时：①先测量弹簧测力计的自重，分析数据时将其影响考虑进去；②将弹簧测力计水平拉动，避免自重影响。研究动滑轮时：①将动滑轮和钩码作为一个整体测出总重；②使用轻质动滑轮；③增大钩码的自重。
(3) 不省力也不省距离；省力但费距离
(4) 费距离（或移动更多距离）
【知识点】
定滑轮的工作特点、动滑轮的工作特点、实验误差分析
【点评】
本题结合实验实际误差，考查定滑轮和动滑轮的特点，着重培养学生分析实验误差来源、改进实验方案的能力，体现了物理实验的严谨性，加深对滑轮工作原理的理解。
【难度系数】
0.6
