滑輪機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)及經(jīng)典例題

滑輪機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)及經(jīng)典例題滑輪專題復(fù)習(xí)滑輪：定滑輪和動(dòng)滑輪1．定滑輪：滑輪的軸固定不動(dòng)的叫做定滑輪。定滑輪可以改變力的方向，但不省力。2．動(dòng)滑輪：滑輪的軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)，這樣的滑輪叫做動(dòng)滑輪。動(dòng)滑輪可以省一半力，但不能改變用力的方向?；喗M1．滑輪組是由若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪組裝而成的，可以達(dá)到既省力又改變力的方向的作用效果。2．滑輪組省力情況的確定方法：在不考慮摩擦及動(dòng)滑輪受到的重力的情況下，使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾股繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。如圖所示?；喗M繩子的穿繞方式及拉力計(jì)算滑輪組繩子的穿繞方式很多，現(xiàn)以串聯(lián)式滑輪為例，介紹幾種滑輪組繩子的穿繞方式。1．一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪（圖1．47－7）。2．一個(gè)定滑輪和二個(gè)動(dòng)滑輪（圖1．47－8）。3．二個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪（圖．47－9甲）。4．二個(gè)定滑輪和二個(gè)動(dòng)滑輪（圖1．47－9乙）。巧記“口訣”，組裝滑輪組根據(jù)不同的要求，設(shè)計(jì)與組裝滑輪組的方法很多。利用口訣：“奇動(dòng)偶定；一動(dòng)配一定；偶數(shù)減一定；變向加一定?！比ソ鉀Q這一問題，可以使學(xué)生準(zhǔn)確記憶和掌握組裝滑輪組的要領(lǐng)。1、根據(jù)題意確定由多少段繩子（n）承擔(dān)動(dòng)滑輪重力和物體重力。2、確定動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)。（1）當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)是：n/2（2）當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)是：n-1/23、組裝滑輪組。口訣：“奇動(dòng)偶定”。確定好了動(dòng)滑輪和定滑輪的個(gè)數(shù)后，再確定繩子的起始點(diǎn)。（1）當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，繩子的起始點(diǎn)從動(dòng)滑輪開始，經(jīng)定滑輪依次按畫螺旋線的方法繞線。（2）當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，繩子的起始點(diǎn)從定滑輪開率一樣大考點(diǎn)：滑輪（組）的機(jī)械效率；功率的計(jì)算。分析：滑輪組的機(jī)械效率是有用功與總功的比值，要正確地解決此題，關(guān)鍵是搞清有用功與總功的計(jì)算，還要分清每個(gè)滑輪組由幾段繩子承擔(dān)物重．功率是表示物體做功快慢的物理量，一定要注意題目中比較哪個(gè)功的功率．解答：解：甲滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，所以S1=3h1則η1=G乙滑輪組由2段繩子承擔(dān)物重，所以S2=2h2則η2=G又因?yàn)镚1=G2，F(xiàn)1=F2，所以乙滑輪組的效率高．兩物體上升速度相同，所以甲繩端移動(dòng)速度大于乙繩端移動(dòng)速度．根據(jù)P=Fv，拉力F相同，所以F1的功率大．故選B．點(diǎn)評(píng)：此題主要考查了滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算，以及功率的計(jì)算．同時(shí)還用到了繩端移動(dòng)距離與物體上升高度的關(guān)系．7、兩滑輪組裝置如圖所示，已知每個(gè)滑輪重力都為G0，摩擦和繩重均不計(jì)，用它們分別勻速提起重為G=5G0的物體時(shí)，甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率之比是（） A、6：7 B、7：6 C、5：6 D、5：7考點(diǎn)：滑輪（組）的機(jī)械效率；功的計(jì)算；有用功和額外功；機(jī)械效率的大小比較。專題：計(jì)算題；推理法。分析：若將物體提升h，知道提升的物重利用功的公式求有用功；因?yàn)槟Σ梁屠K重均不計(jì)，知道每個(gè)滑輪重，可以計(jì)算使用滑輪組時(shí)的額外功（甲圖有1個(gè)動(dòng)滑輪，乙圖有兩個(gè)動(dòng)滑輪）；利用W總=W有用+W額分別求出總功，再利用機(jī)械效率的公式求出滑輪組的機(jī)械效率，最后求兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率的比值．解答：解：設(shè)物體被提升的高度為h，W有用=Gh=5G0h；∵摩擦和繩重均不計(jì)，∴使用滑輪組時(shí)做的額外功就是將動(dòng)滑輪提升h做的功，∵甲圖有1個(gè)動(dòng)滑輪，∴使用甲滑輪組時(shí)的額外功：W額=G輪h=G0h，使用甲滑輪組時(shí)的總功：W總=W有用+W額=5G0h+G0h=6G0h，使用甲滑輪組時(shí)的機(jī)械效率：η=W有W總=5∵乙圖有2個(gè)動(dòng)滑輪，∴使用乙滑輪組時(shí)的額外功：W額′=2G輪h=2G0h，使用乙滑輪組時(shí)的總功：W總′=W有用+W額′=5G0h+2G0h=7G0h，使用乙滑輪組時(shí)的機(jī)械效率：η′=W'有W'總∴ηη'=56：5故選B．完全相同的A、B兩個(gè)滑輪組（繩重及摩擦忽略不計(jì)），分別提升重為G1和G2的兩物體？點(diǎn)評(píng)：本題考查了使用滑輪組時(shí)有用功、額外功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算方法，能根據(jù)W額=G輪h求額外功是本題的關(guān)鍵．8、判斷滑輪組機(jī)械效率高低的因素與哪些因素有關(guān)？（1）滑輪組機(jī)械效率高低可能與動(dòng)滑輪重有關(guān)；（2）滑輪組機(jī)械效率高低可能與物重有關(guān)；（3）滑輪組機(jī)械效率高低可能與物體提升高度有關(guān)；（4）滑輪組機(jī)械效率高低可能與與承重繩子段數(shù)（繞法）有關(guān)．分析：影響滑輪組機(jī)械效率的因素有被提升物體的重力、動(dòng)滑輪重力、繩子重力和摩擦等；17、（2010?廣西）用如圖所示的滑輪組提起重1000N的貨物，所用拉力是400N，繩的自由端被拉下2m．關(guān)于這個(gè)滑輪組工作的下列說法中，正確的是（） A、總功是800J B、額外功是100J C、有用功是400J D、機(jī)械效率是62.5%考點(diǎn)：滑輪（組）的機(jī)械效率；功的計(jì)算；有用功和額外功。專題：計(jì)算題；推理法。分析：首先根據(jù)滑輪組裝形式，確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4，求出物體上升高度h，然后利用公式W總=Fs計(jì)算總功、W有用=Gh計(jì)算有用功，最后用有用功除以總功得出滑輪組的機(jī)械效率．解答：解：由圖知，n=4，則繩的自由端移動(dòng)的距離s=nh，物體上升高度：h=sn=2m提起貨物所做的有用功：W有用=Gh=1000N×0.5m=500J，故C錯(cuò)；提起貨物所做的總功：W總=Fs=400N×2m=800J，故A正確；提起貨物所做的額外功：W額=W總﹣W有用=800J﹣500J=300J，故B錯(cuò)；滑輪組的機(jī)械效率：η=W有用W總=500J故選AD．點(diǎn)評(píng)：本題是一個(gè)選擇題，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)小綜合題，最好的做法就是將每一個(gè)量計(jì)算出來進(jìn)行判斷．本題的關(guān)鍵有二：一是n的確定（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)），二是W總=W額+W有用．18、通過測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，可得出下列各措施中能提高機(jī)械效率的是（） A、增加動(dòng)滑輪，減小拉力 B、改用質(zhì)量小的動(dòng)滑輪 C、減少提升高度，減少做功 D、增加提升重物重力，增大有用功考點(diǎn)：滑輪（組）機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)；功的計(jì)算；增大或減小機(jī)械效率的方法。分析：滑輪組的機(jī)械效率是有用功與總功之比，比值越大，機(jī)械效率越高．所以要提高滑輪組的機(jī)械效率可以盡量減少額外功．知道額外功是克服摩擦以及動(dòng)滑輪重力做的功．解答：解：A、動(dòng)滑輪越重，需要做的額外功越多，所以A說法錯(cuò)誤．B、改用質(zhì)量小的動(dòng)滑輪，可以減少額外功，所以可以提高滑輪組的機(jī)械效率．所以B說法正確．C、由公式：η=GhFs=D、提高物體的質(zhì)量，可以提高有用功，這樣有用功在總功中所占的比值增大．所以增加提升重物重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率．所以D說法正確．故選B、D．點(diǎn)評(píng)：此題主要考查了提高滑輪組的方法．首先要知道滑輪組機(jī)械效率是有用功與總功之比，比值越大，效率越高．所以有用功越大、額外功越少，機(jī)械效率越高．因此可以通過減少額外功，提高有用功來提高滑輪組的效率．二、填空題（共12小題）25、一個(gè)質(zhì)量為70kg的工人，用如圖所示的裝置（包括滑輪組及裝磚的托板）提升一堆磚．已知裝磚的托板重200N，每塊磚重100N．滑輪的摩擦和繩重均可忽略不計(jì)，當(dāng)工人勻速提升10塊磚時(shí)，此裝置的機(jī)械效率為80%．那么，該人站在地面上用此裝置提升這些磚的過程中，此裝置的機(jī)械效率最高可達(dá)到81.5%．（取g=10N/kg，結(jié)果保留1位小數(shù)）考點(diǎn)：滑輪（組）的機(jī)械效率；功的計(jì)算；有用功和額外功。專題：計(jì)算題。分析：由滑輪組裝置可知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，重物被提升h，則拉力端移動(dòng)的距離s=2h，（1）求出10塊磚重G磚和升高的高度h求出有用功；知道滑輪組的機(jī)械效率，根據(jù)機(jī)械效率的公式求出總功；而總功等于有用功與額外功之和，可以求出額外功；不計(jì)滑輪的摩擦和繩重，使用滑輪組做的額外功就是提升動(dòng)滑輪做的功W額=（G輪+G板）h，可以求出動(dòng)滑輪重；（2）當(dāng)人站在地面上用此裝置提升這些磚的過程中，使用最大拉力不能超過人自重（否則人會(huì)被提起），假設(shè)F′=G人，根據(jù)F=12（G輪+G板+G磚）求出最大磚重G磚′，求出有用功W有′=G磚′h，總功W總′=F′s解答：解：由圖知，n=2，若磚被提升h，則拉力端移動(dòng)的距離s=2h，（1）當(dāng)工人勻速提升10塊磚時(shí)，W有用=G磚×h=100N×10×h=1000N×h，∵η=W有用∴W總=W有用η=∵W總=W有用+W額，∴W額=W總﹣W有用=1000N×h80%﹣∵不計(jì)滑輪的摩擦和繩重，∴使用滑輪組做的額外功：W額=（G輪+G板）h=（G輪+200N）h，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②得：（G輪+200N）h=250N×h解得：G輪=50N；（2）由題知，人使用的最大拉力：F大=G人=mg=70kg×10N/kg=700N，∵F大=12（G輪+G板+G磚）=12（50N+200N+G磚）能提升的最大磚重：G磚=1150N，∵每塊磚重100N，∴最多能提升磚的數(shù)量為11塊，∴能提升的最大磚重：G磚′=1100N，此時(shí)拉力F′=12（G輪+G板+G磚′）=12（50N+200N+1100N）W有用′=G磚′×h=1100N×h，W總′=F′s=675N×2h，η′=W'有用W'故答案為：81.5%．點(diǎn)評(píng)：本題考查了使用滑輪組時(shí)有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算方法，不計(jì)滑輪的摩擦和繩重，用好“使用滑輪組做的額外功W額=（G輪+G板）h，拉力F=12（G輪+G板+G磚）”26．（10·茂名）(8分)用如圖所示的滑輪組去拉物體A，已知A物質(zhì)的密度是2×103kg/m3，底面積是0．3m3，重力為600N。物體A在F=100N的拉