《滑轮机械效率知识点及经典例题》由会员分享,可在线阅读,更多相关《滑轮机械效率知识点及经典例题(8页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、滑轮专题复习滑轮:定滑轮和动滑轮1 .定滑轮:滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。定滑轮可以改变力的方向,但不省力。2 .动滑轮:滑轮的轴随物体一起运动,这样的滑轮叫做动滑轮。动滑轮可以省一半力,但不能改变用力的方向。滑轮组1 .滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的,可以达到既省力又改变力的方向的作用效果。2 .滑轮组省力情况的确定方法:在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下,使用滑轮组时,滑轮组用几股绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。如图所示。滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算滑轮组绳子的穿绕方式很多,现以串联式滑轮为例,介绍几种滑轮组绳子的穿绕方式。1 .一个定滑轮和一个动滑轮(
2、图1.47-7)o2 .一个定滑轮和二个动滑轮(图1.478)。3 .二个定滑轮和一个动滑轮(图.479甲)。4 .二个定滑轮和二个动滑轮(图1.479乙)1防1.1图3个简单的滑轮系统.由一个定滑轮及T动滑轮组成,培条线绳的张力是重物的三分之一口图3a个简单的滑轮系统,由一个罡滑轮及一个动滑轮组成,并附加一个定滑轮改变施力方向,每条缆绳的张力是堇物的三分之一.图2个敕复杂的滑轮系统,每条线绳的张力是重物的四分之一.一个附加的定滑轮改变施力方向口巧记“口诀”,组装滑轮组根据不同的要求,设计与组装滑轮组的方法很多。利用口诀:“奇动偶定;一动配一定;偶数减一定;变向加一定。”去解决这一问题,可以使
3、学生准确记忆和掌握组装滑轮组的要领。1、根据题意确定由多少段绳子(n)承担动滑轮重力和物体重力。2、确定动滑轮个数。(1)当n为偶数时,动滑轮的个数是:n/2(2)当n为奇数时,动滑轮的个数是:n-1/23、组装滑轮组。口诀:“奇动偶定”。确定好了动滑轮和定滑轮的个数后,再确定绳子的起始点。(1)当n为奇数时,绳子的起始点从动滑轮开始,经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。(2)当n为偶数时,绳子的起始点从定滑轮开始,经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。(3)当动滑轮和定滑轮个数不相等时,只有一种绕法,固定端一定在个数较少的滑轮上。(4)在需要改变施力的方向时,仍以动滑轮的个数为基数,按“变向加一定
4、”的方法确定定滑轮的个数。即:在“一动配一定,偶数减一定”的基数上,再加上一个定滑轮。相关公式1、绳子段数n的确定:在定滑轮和动滑轮之间划一条虚线,将定滑轮和动滑轮隔开,然后再查出与动滑轮相连的绳子段数。2、三个n倍关系S=nh(当滑轮组处于竖直状态时)或S=nL(当滑轮组处于水平状态时)-物动(不计绳子重和摩擦)V绳二门V物(速度比,当滑轮组处于竖直、水平状态时通用)3、两个机械效率公式:”(当滑轮组处于竖直状态时)或”(当滑轮组处于水总总平状态时)二(不计纯重和摩擦时)总有额物动4、两个功率公式(适用于任何状态的滑轮组)P=FV绳典型习题3、如图所示,小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力
5、滑轮组.他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上,两次吊重物时他拉绳的速度相同.不计摩擦和绳重,下列说法正确的是()A、两次吊物,小明所做的功和功率的多少相同,甲装置的效率高B、两次吊物,小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同C两次吊物,小明所做的功率的大小和效率的高低相同,用甲装置做的功多D、两次吊物,小明所做的功的多少和效率的高低相同,用乙装置时功率大考点:功的计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算。专题:应用题。分析:从题中知:重物的质量相同,两次拉绳的速度相等,重物上升的高度相同,滑轮相同.,.,有先根据W=Fs求出小明的拉力所做的功W甲与W乙;再由刀7求出机械效率;最
6、后根据总P=Fv比较功率的大小.解答:解:(1)小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功,因为物体重力相等,滑轮相同,上升的高度相同,所以两次做功相等;(2)由W=Gh知,两次所做的有用功相等,所以机械效率相等;(3)因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F甲=(G物+G轮);乙图中有2段绳子拉着动滑轮,所以F乙=(G物+G轮);F甲F乙,丫甲二丫乙,根据P=Fv得P甲P乙.故选D.点评:考查了功、功率、机械效率的计算,特别注意滑轮组的使用方法,滑轮组省力但不省功,机械效率等于有用功与总功的比值.5、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力Fi和F2分别把质量相等的重物Gi和
7、G2提升到相同的高度,则()A、甲滑轮组的机械效率高日乙滑轮组的机械效率高CF2做功的功率大D、Fi、F2做功的功率一样大考点:滑轮(组)的机械效率;功率的计算。分析:滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值,要正确地解决此题,关键是搞清有用功与总功的计算,还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重.功率是表示物体做功快慢的物理量,一定要注意题目中比较哪个功的功率.解答:解:甲滑轮组由3段绳子承担物重,所以Si=3hi乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以=2h2贝UV2=又因为Gi=G2,Fi=F2,所以乙滑轮组的效率高.两物体上升速度相同,所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度.根据P=Fv,拉力F相同,所
8、以F1的功率大.故选B.点评:此题主要考查了滑轮组机械效率的计算,以及功率的计算.同时还用到了绳端移动距离与物体上升高度的关系.7、两滑轮组装置如图所示,已知每个滑轮重力都为Go,摩擦和绳重均不计,用它们分别匀速提起重为G=5Go的物体时,甲、乙两滑轮组的机械效率之比是()A、6:7B7:6C5:6D5:7考点:滑轮(组)的机械效率;功的计算;有用功和额外功;机械效率的大小比较。专题:计算题;推理法。分析:若将物体提升h,知道提升的物重利用功的公式求有用功;因为摩擦和绳重均不计,知道每个滑轮重,可以计算使用滑轮组时的额外功(甲图有1个动滑轮,乙图有两个动滑轮);利用W总=亚有用+W额分别求出总
9、功,再利用机械效率的公式求出滑轮组的机械效率,最后求两个滑轮组的机械效率的比值.解答:解:设物体被提升的高度为h,W有i=Gh=5G0h;摩擦和绳重均不计,.使用滑轮组时做的额外功就是将动滑轮提升h做的功,.甲图有1个动滑轮,.使用甲滑轮组时的额外功:W额=G轮h=G0h,使用甲滑轮组时的总功:W,R=W有用+W额=5Goh+Goh=6Goh,使用甲滑轮组时的机械效率:有4=)总乙图有2个动滑轮,使用乙滑轮组时的额外功:W额=2(Gh=2G0h,使用乙滑轮组时的总功:W总、=娟用+W额=5Gi+2Goh=7Goh,使用乙滑轮组时的机械效率:=-,故选B.完全相同的AB两个滑轮组(绳重及摩擦忽略
10、不计),分别提升重为G1和G2的两物体?点评:本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功、机械效率的计算方法,能根据W额=G轮h求额外功是本题的关键.8、判断滑轮组机械效率高低的因素与哪些因素有关?(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关;(2)滑轮组机械效率高低可能与物重有关;(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;(4)滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数(绕法)有关.分析:影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等;17、(2010?广西)用如图所示的滑轮组提起重1000N的货物,所用拉力是400N,绳的自由端被拉下2m.关于这个滑轮组工作的下列
11、说法中,正确的是()匚二1A、总功是800JB、额外功是100JC有用功是400JD、机械效率是62.5%考点:滑轮(组)的机械效率;功的计算;有用功和额外功。专题:计算题;推理法。分析:首先根据滑轮组装形式,确定承担物重的绳子股数n=4,求出物体上升高度h,然后利用公式W/-Fs计算总功、W有|g=Gh计算有用功,最后用有用功除以总功得出滑轮组的机械效率.解答:解:由图知,n=4,则绳的自由端移动的距离s=nh,物体上升高度:h=0.5m,提起货物所做的有用功:W有i=Gh=1000NC0.5m=500J,故C错;提起货物所做的总功:W,h=Fs=400N2m=800J故A正确;提起货物所做
12、的额外功:W额=W总W有用=800J-500J=300J,故B错;滑轮组的机械效率:有用C,拓丁诺Y-=62.5%,故D正确.总故选AD.点评:本题是一个选择题,实质上是一个小综合题,最好的做法就是将每一个量计算出来进行判断.本题的关键有二:一是n的确定(直接从动滑轮上引出的绳子股数),二是W=W额+W有用.18、通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是()A、增加动滑轮,减小拉力B、改用质量小的动滑轮C减少提升高度,减少做功D、增加提升重物重力,增大有用功考点:滑轮(组)机械效率的测量实验;功的计算;增大或减小机械效率的方法。分析:滑轮组的机械效率是有用功与总功之比
13、,比值越大,机械效率越高.所以要提高滑轮组的机械效率可以尽量减少额外功.知道额外功是克服摩擦以及动滑轮重力做的功.解答:解:A、动滑轮越重,需要做的额外功越多,所以A说法错误.B、改用质量小的动滑轮,可以减少额外功,所以可以提高滑轮组的机械效率.所以B说法正确.C、由公式:一,所以机械效率的高低与物体被提升的高度无关.所以C说法错误.D、提高物体的质量,可以提高有用功,这样有用功在总功中所占的比值增大.所以增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率.所以D说法正确.故选B、D.点评:此题主要考查了提高滑轮组的方法.首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比,比值越大,效率越高.所以有用功越大、额
14、外功越少,机械效率越高.因此可以通过减少额外功,提高有用功来提高滑轮组的效率.二、填空题(共12小题)25、一个质量为70kg的工人,用如图所示的装置(包括滑轮组及装砖的托板)提升一堆砖.已知装砖的托板重200N,每块砖重100N.滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计,当工人匀速提升10块砖时,此装置的机械效率为80%.那么,该人站在地面上用此装置提升这些醇的过程中,此装置的机械效率最高可达到81.5%.(取g=10N/kg,结果保留1位小数)考点:滑轮(组)的机械效率;功的计算;有用功和额外功。专题:计算题。分析:由滑轮组装置可知承担物重的绳子股数n=2,重物被提升h,则拉力端移动的距离s=2h,(
15、1)求出10块砖重G砖和升高的高度h求出有用功;知道滑轮组的机械效率,根据机械效率的公式求出总功;而总功等于有用功与额外功之和,可以求出额外功;不计滑轮的摩擦和绳重,使用滑轮组做的额外功就是提升动滑轮做的功W额=(G轮+G板)h,可以求出动滑轮重;(2)当人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中,使用最大拉力不能超过人自重(否则人会被提起),假设f=g,根据F=(G轮+G板+G砖)求出最大砖重G砖,求出有用功w有=Gh总功W总=F,再利用机械效率的公式求此时的机械效率.解答:解:由图知,n=2,若醇被提升h,则拉力端移动的距离s=2h,(1)当工人匀速提升10块砖时,W有用=6砖xh=100IN10Xh=1000NKh有用-n=,