2023年滑轮机械效率知识点及经典例题.doc

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，可以达成既省力又改变力的方向的作用效果。2滑轮组省力情况的拟定方法：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（图1477）。2一个定滑轮和二个动滑轮（图1478）。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1479乙）。巧记“口诀”，组装滑轮组根据不同的规定，设计与组装滑轮组的方法很多。运用口诀：“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，可以使学生准确记忆和掌握组装滑轮组的要领。1、根据题意拟定由多少段绳子（n）承担动滑轮重力和物体重力。2、拟定动滑轮个数。（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”。拟定好了动滑轮和定滑轮的个数后，再拟定绳子的起始点。（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”的方法拟定定滑轮的个数。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的拟定：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(当滑轮组处在竖直状态时)或S=nL(当滑轮组处在水平状态时)  （不计绳子重和摩擦）  V绳=n V物(速度比，当滑轮组处在竖直、水平状态时通用) 3、两个机械效率公式：  （当滑轮组处在竖直状态时）或（当滑轮组处在水平状态时）（不计绳重和摩擦时） 4、两个功率公式  （合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，下列说法对的的是（）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，滑轮相同先根据W=Fs求出小明的拉力所做的功W甲与W乙；再由=求出机械效率；最后根据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，由于物体重力相等，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）由于甲图中有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，V甲=V乙，根据P=Fv得P甲P乙故选D点评：考察了功、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、运用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提高到相同的高度，则（）A、甲滑轮组的机械效率高B、乙滑轮组的机械效率高C、F2做功的功率大 D、F1、F2做功的功率同样大考点：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，要对的地解决此题，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达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S1=3h1则1=乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以S2=2h2则2=又由于G1=G2，F1=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，所以F1的功率大故选B点评：此题重要考察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G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是（）A、6：7B、7：6C、5：6D、5：7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：若将物体提高h，知道提高的物重运用功的公式求有用功；由于摩擦和绳重均不计，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）；运用W总=W有用+W额分别求出总功，再运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：设物体被提高的高度为h，W有用=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高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总=W有用+W额=5G0h+G0h=6G0h，使用甲滑轮组时的机械效率：=，乙图有2个动滑轮，使用乙滑轮组时的额外功：W额=2G轮h=2G0h，使用乙滑轮组时的总功：W总=W有用+W额=5G0h+2G0h=7G0h，使用乙滑轮组时的机械效率：=，=：=故选B完全相同的A、B两个滑轮组（绳重及摩擦忽略不计），分别提高重为G1和G2的两物体？点评：本题考察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也许与动滑轮重有关；（2）滑轮组机械效率高低也许与物重有关；（3）滑轮组机械效率高低也许与物体提高高度有关；（4）滑轮组机械效率高低也许与与承重绳子段数（绕法）有关分析：影响滑轮组机械效率的因素有被提高物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等；17、（2023广西）用如图所示的滑轮组提起重1000N的货品，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说法中，对的的是（）A、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：一方面根据滑轮组装形式，拟定承担物重的绳子股数n=4，求出物体上升高度h，然后运用公式W总=Fs计算总功、W有用=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，提起货品所做的有用功：W有用=Gh=1000N×0.5m=500J，故C错；提起货品所做的总功：W总=Fs=400N×2m=800J，故A对的；提起货品所做的额外功：W额=W总W有用=800J500J=300J，故B错；滑轮组的机械效率：=62.5%，故D对的故选AD点评：本题是一个选择题，实质上是一个小综合题，最佳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的拟定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），二是W总=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、增长动滑轮，减小拉力 B、改用质量小的动滑轮C、减少提高高度，减少做功D、增长提高重物重力，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，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说法对的C、由公式：=，所以机械效率的高低与物体被提高的高度无关所以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长提高重物重力可以提高滑轮组的机械效率所以D说法对的故选B、D点评：此题重要考察了提高滑轮组的方法一方面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（涉及滑轮组及装砖的托板）提高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，当工人匀速提高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高这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达成81.5%（取g=10N/kg，结果保存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，重物被提高h，则拉力端移动的距离s=2h，（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高动滑轮做的功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高这些砖的过程中，使用最大拉力不能超过人自重（否则人会被提起），假设F=G人，根据F=（G轮+G板+G砖）求出最大砖重G砖，求出有用功W有=G砖h，总功W总=Fs，再运用机械效率的公式求此时的机械效率解答：解：由图知，n=2，若砖被提高h，则拉力端移动的距离s=2h，（1）当工人匀速提高10块砖时，W有用=G砖×h=100N×10×h=1000N×h，=，W总=，W总=W有用+W额，W额=W总W有用=1000N×h=250N×h；不计滑轮的摩擦和绳重，使用滑轮组做的额外功：W额=（G轮+G板）h=（G轮+200N）h，由得：（G轮+200N）h=250N×h解得：G轮=50N；（2）由题知，人使用的最大拉力：F大=G人=mg=70kg×10N/kg=700N，F大=（G轮+G板+G砖）=（50N+200N+G砖）=700N，能提高的最大砖重：G砖=1150N，每块砖重100N，最多能提高砖的数量为11块，能提高的最大砖重：G砖=1100N，此时拉力F=（G轮+G板+G砖）=（50N+200N+1100N）=675N，W有用=G砖×h=1100N×h，W总=Fs=675N×2h，=81.5%故答案为：81.5%点评：本题考察了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法，不计滑轮的摩擦和绳重，用好“使用滑轮组做的额外功W额=（G轮+G板）h，拉力F=（G轮+G板+G砖）”是本题的关键26（10·茂名）(8分)用如图所示的滑轮组去拉物体A，已知A物质的密度是2 ×103kg/m3，底面积是03m3，重力为600N。物体A在F=100N的拉力作用下，沿水平方向匀速前进了2m。(g取10Nkg)求： (1)物体A对水平地面的压强是多少?(2)物体A的体积是多大?(3)若该装置的机械效率为80，物体A在水平方向上受到的阻力是多少解：(1)物体A在水平地面，F=G=600N (1分)压强：P=(2)物体A质量m=，由，得A的体积(3)由=，=F阻s，W总=F*2s，得=F阻=*2F=2*100N*80%=160N