还剩4页未读,继续阅读
文本内容:
滑轮分析与讲解一.教学内容关于滑轮,可以考查的知识点有拉力(F)、机械效率(η)、速度(v)、功率(P)等,综合性较强
(一)基本方法对于滑轮或滑轮组的拉力(F)或机械效率(),一般分为三种状态a.理想状态即不计滑轮的重()、绳重()、摩擦力(),此时,拉力,机械效率b.半理想状态只计,不计,此时拉力,机械效率c.实际状态只计G动、G绳、Gf,,此时拉力,机械效率【典型例题】例
1.如图1所示,若,当,求此时拉力,拉力功率,机械效率图1分析根据题意,,可知,其属于半理想状态此时,求是关键,依,有,所以当时,例
2.用一只重为的滑轮按图2中甲、乙、丙三种方式分别匀速提升重为G的物体(,不计摩擦),所用拉力分别为F
1、F
2、F3装置的机械效率分别为,则拉力从大到小的顺序是_________,机械效率从高到低的顺序是_________图2分析根据题意可知,三只滑轮中,甲处于理想状态(为一定滑轮),乙、丙处于半理想状态,则有故
(二)“倒下”的滑轮滑轮的使用常有竖直放置和水平放置两种形式同学们接触较多的是竖直放置形式,而对水平放置的滑轮感到陌生,其实,它们的本质是相同的
1.使用动滑轮,要搞清谁是动力,谁是阻力当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时,设物体与地面间的摩擦力为f,若拉力作用在绳的自由端,有,则可省力一半,如图(a)所示;若拉力作用动滑轮轴上,有,如图(b),这时反而费力可见,对水平使用动滑轮是否省力,一定要注意动力作用在何处
2.绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为,其中分别指绳的自由端移动的距离、速度,分别指动滑轮或物体移动的距离、速度,是指动滑轮上绳子的股数
3.当滑轮沿水平方向拉物体时,可忽略动滑轮重
4.求机械效率时,有用功一般指克服摩擦阻力做的功,即5.在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率例
3.如图3所示,在水平动力F的作用下,使物体m沿水平地面匀速直线运动,若滑轮与绳子质量及摩擦不计,已知物体m与地面间的摩擦力为10N,物体m运动的速度为2m/s那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小,下列说法中正确的是()图3A.拉力F的大小为20NB.拉力F的大小为5NC.拉力的功率P的大小为20WD.拉力的功率P的大小为10W分析用隔离法将物体与动滑轮分开,物体m在水平方向上受力情况如图4所示,由于物体m做匀速直线运动,则,再对动滑轮受力分析,如图5所示,此时,有,所以图4图5因动滑轮上有2股绳子,绳子自由端移动的速度拉力的功率选B、C
(三)根据要求设计滑轮组
(1)根据要求确定动滑轮上绳的段数
(2)根据绳的段数,确定动滑轮的个数一个动滑轮可拉2段绳,还能改变用力方向;但也可以拉三段绳,但就不能改变用力方向了设想如果需要n段绳(n为偶数)那么就需要个动滑轮和个定滑轮穿绳组装时,绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上(这叫做“偶定”),若不改变力的方向,还可少用一个定滑轮,即个定滑轮如果n为奇数,则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮,穿绳时,绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上(这叫做“奇动”),这不能改变用力方向,如果还想改变用力方向,就应再加一个定滑轮,即个定滑轮上述方法叫“奇动偶定”例
4.如图6所示,滑轮自身重力和摩擦不计,请按题中所给的F与G的关系要求,在图中用笔画线代替绳子将滑轮组绕好图6分析口诀是“奇动偶定”,意思是说拉力是总重的奇数分之一,穿绳时绳的固定端应拴在动滑轮上方的钩子上,向上先绕过定滑轮,如果拉力是总重的偶数分之一,绳的固定端应拴在定滑轮下方的钩子上,向下先绕过动滑轮绕绳装配图如图7所示图7练习 1.某人用如图所示的滑轮组匀速提起260N的物体,所用的力为100N,物体提高1m则下列说法中正确的是 A.拉力做的有用功是100J B.拉力做的总功是260J C.滑轮组的机械效率是65% D.物体上升过程中动能转化为势能 2.下列说法正确的是 A.机械做功越快,机械效率就越高 B.做功时间越长,机械功率越大 C.功率大的机械比功率小的做功快 D.所有机械的机械效率都小于1 3.如图所示,重力为500N的物体与地面间的滑动摩擦力是150N,为使物体匀速移动,必须在绳端至少加60N的拉力则滑轮组的机械效率η=________若物体上面再放一重为200N的物体A,那么这时滑轮组的机械效率应________填“增加”“减小”“不变” 4.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比 A.有用功减少,总功减少 B.有用功增加,总功增加 C.有用功不变,总功不变 D.有用功不变,总功减少 5.在不计绳重和摩擦的情况下,利用图示的甲、乙两装置,分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度.若用、表示甲、乙两装置的机械效率,、表示拉力所做的功 A., B., C., D., 6.程跃要提起重800N的物体,但是他的最大拉力只有300N.于是,他找来了一些滑轮,想利用滑轮组提起这个重物己知每个滑轮重20N,程跃想站在地上向下拉绳,他最好选择图中________滑轮组来提起重物选填“a”、b”或“c”请在所选的图中画出正确的绕绳方法如果程跃的实际拉力是280N,求出所选滑轮组的机械效率 7.如图所示,小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B当提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%,小民对地面的压力为F1;当提升物体B时,小民对地面的压力为F2已知小民的质量为65kg,物体A的质量为90kg,物体B的质量为50kg假设在拉绳子的过程中,小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,不计绳重和摩擦则F2:F1=________ 8.用滑轮组以不同速度匀运提升重物A,作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为F,如图所示,不计绳重和摩擦当拉力F的功率为P1时,重物A以速度v1匀速上升h所用的时间为t1;当拉力F的功率为P2时.重物A以速度v2匀速上升h所用的时间为t2;当拉力F的功率为时,重物A以速度v3匀速上升h所用的时间为 A. B. C. D. 9.在生产中,人们往往用的是由杠杆、滑轮等简单机械组合而成的复杂机械在一次科技活动中,某校物理小组的同学们分别用一轻质杠杆不计杆重、一只滑轮和一些细绳构成了如图所示的组合机械,其中O为支点,OA=3OB,他们发现使用组合机械可以更省力,如果提升G=90N的物体在不计滑轮重、杆重和绳重及部件间的摩擦时,拉力F=________N为了测量这个组合机械的机械效率需要测量的物理量有用文字和字母表示________;这个组合机械的机械效率为用你选用的字母表示η=________ 10.大军用某机械把500N的重物匀速提高
0.5m,做的额外功是160J,则他做的有用功是多少总功是多少机械效率是多少
13.一个工人用动滑轮提起货物,它对绳端的力是120牛,如果物体升高5米,这个工人做功是多少?
14.用弹簧测力计沿斜面拉着重为20牛的物体匀速向上移动3米,上升的高度是1米,测力计的示数是10牛,求
(1)有用功、总功、额外功各是多少?
(2)斜面的机械效率是多少?。