杠杆、滑轮与机械效率 (九).doc

杠杆 滑轮与机械效率 讲义 1 杠杆 1 杠杆平衡的条件是 2 杠杆的分类 省力杠杆 当L1 L2时 F1 F2 即动力 阻力 F1 l1 l2 F2 特点是 但费 费力杠杆 当L1 L2时 F1 F2 即动力 阻力 特点是 但省 等臂杠杆 当L1 L2时 F1 F2 即动力 阻力 二 滑轮 1 由右图可知 因为L1 L2 根据F1 L1 F2 L2 可知 F1 F2 2 定滑轮的杠杆本质 杠杆 3 定滑轮的特点 不 力但能改变作用力的 4 由右图可知 因为L1 L2 根据F1 L1 F2 L2 可知 F1 F2F1 l1 F2 l2 5 动滑轮的杠杆本质 动力臂是阻力臂 倍的杠杆 6 绳子自由端的拉力F与物体重力G物的关系 不计摩擦和动滑轮重力时 F 不计摩擦但考虑动滑轮重力G动时 F 绳子自由端移动的距离S与物体升高高度h的关系 S 三 滑轮组 机械效率 滑轮组 定滑轮 动滑轮组合成滑轮组 1 特点 使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向 2 理想的滑轮组 不计轮轴间 绳子与滑轮间摩擦和动滑轮与绳子的重力 拉力 只忽略轮轴间 绳子与滑轮间摩擦和绳子的重力则拉力 绳子自由端移动距离SF 或VF n倍的重物移动的距离SG 或VG 3 组装滑轮组方法 根据公式求出绳子的股数 然后根据 奇动偶定 的原则 结合题目的具体要求组装滑轮 F F 4 使用滑轮组拉重物时 若动滑轮重和摩擦不计 动滑轮被几股绳子拉住 所用的力就是物体与接触面摩擦力的几分之一 即 4 滑轮做功 功率以及机械效率 1 滑轮组 竖直 1 有用功 2 总功 3 额外功 4 机械效率 2 滑轮组 竖直 1 有用功 2 总功 3 额外功 4 机械效率 3 斜面 1 有用功 2 总功 3 额外功 4 机械效率 五 经典习题 1 如图所示 物重10 该滑轮是 滑轮 手拉弹簧测力计在 位置时示数为 若手拉弹簧测力计在A B C三个不同位置时 拉力FA FB FC的大小关系是 2 如下图所示 画出各力的力臂 3 如图所示 灯重30 N 灯挂在水平横杆的C端 O为杠杆的支点 水平杆OC长2m 杆重不计 BC长0 5 m 绳子BD作用在横杆上的拉力是多少 DBO 30 4 如图所示 在轻质杠杆OA的A端挂一边长为10cm的正方形石块 在OA的中点施加一竖直向上的力F 当力F 40N时 杠杆在水平位置平衡 则石块重 N 其密度为 kg m3 将石块浸没于盛水的烧杯中 若杠杆仍在水平方向再次平衡 则F N g 10N kg 5 如图所示 不计重力的杠杆OB可绕O点转动 重为6N的物体P悬挂在杠杆的中点A处 拉力F1与杠杆成30 角 杠杆在水平位置保持平衡 请在图中画出拉力F1的力臂 并求出此状态下拉力F1 N F3 G 1 如图所示 物体 A 和 B 所受重力都为120 N 滑轮重力不计 当分别用力匀速提升物体A和B时 FA为 N FB为 N F2 图 1 图 2 2 如下右图所示 已知物重为G 则各图中的拉力F各为多少 滑轮组及摩擦不计 3 如图所示 小明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 小明对地面的压力为Fl 当提升物体B时 小明对地面的压力为F2 已知小明的质量为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 小明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 4 如图所示 物体A的质量m 12kg 在拉力F的作用下 物体A以0 1m s的速度在水平面上做匀速直线运动 弹簧测力计的示数为12N 忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮 弹簧测力计和绳子所受的重力 并且绳子足够长 求 1 物体A与水平面间摩擦力f的大小 2 拉力F的大小 3 物体A运动10s 的过程中 拉力F所做的功 5 用下滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进 图中 滑轮是定滑轮 滑图 3 乙 甲 F 是动滑轮 已知小车的重量G 5N 拉力大小F 3N 则物体与地面之间摩擦力f N 若小车在拉力作用下前进了5m 则绳子被拉力F拉过 m 图 5 6 图中定滑轮重2N 动滑轮重1N 物体A在拉力F 4N的作用下 1s内沿竖直方向匀速升高了0 2m 不计绳重和轴摩擦 则以下计算结果不正确的是 A 绳子自由端移动速度为0 4m s B 滑轮组的机械效率为87 5 C 物体A的重力为8N D 滑轮组对物体A做功的功率为1 6w 7 用滑轮组提升重1000N的物体A 如果每个滑轮重50N 绳子能承受的最大拉力为500N 请在图中画出绕绳方法 8 小华和他的兴趣小组利用如下图所示的滑轮组进行实验 人以600N的力向下拉绕在滑轮组上的绳子的一端 10秒钟绳子下端移动了1 5m 重物上升0 5m 已知该滑轮组的效率为70 g取10N kg 1 画出小华及其所在兴趣小组所用滑轮组的绕线情况 2 人的拉力做功的功率是多少 3 被吊起重物的质量是多少 9 某人用图所示的滑轮组吊起一个重1000N的物体 滑轮组的机械效率为80 他在1min内使绳子自由端移动8m 求此人的总功率为多大 F 图9 54 10 如图9 54所示 绳及滑轮重不计 滑轮转动时的摩擦不计 物体A重800N B重l00N B在运动时受地面的摩擦力是fB 20N 当拉力F 200N时 物体A以3m s的速度沿水平面匀速运动 求 l 物体B运动的速度 2 物体A所受的摩擦力fA 11 用如图所示的装置 匀速向上提起重2N的物体 所用的拉力为1 5N 动滑轮的机械效率为 如果要提高动滑轮的机械效率 你的做法是 答出一条即可 11题图 12题图 12 如图所示 用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲 乙两物体匀速提升相同的高度 不计绳重与摩擦 且动滑轮重G动小于乙物体的物重G 则所用的拉力F甲 F乙 选填 或 下同 其机械效率 甲 乙 13 小华用20N的力把重为25N的物体沿着长为20cm 高为10cm的斜面 从斜面底端拉到顶端 则斜面的机械效率为 14 某人用平行于斜面的拉力 把一个重为1000N的物体 沿着长5m 高1m的斜面由底端匀速拉到顶端 拉力的大小为250N 则拉力所做的有用功为 J 此斜面的机械效率为 15 如图X5 1 2所示 工人用滑轮组提升重240 N的物体 所用的拉力为150 N 物体在5 s内匀速上升1 m 求 1 有用功 2 滑轮组的机械效率 3 拉力的功率 图X5 1 2 16 某物体在竖直方向受到90N的拉力 以0 2m s的速度匀速向上运动 空气阻力不计 求 1 物体在10s内上升的距离 2 物体受到的重力 3 如图所示 若改用机械效率为80 的滑轮组 用10N的拉力使物体仍以0 2m s的速度匀速向右移动 求10s内人对物体所做的有用功率 17 如图所示 利用滑轮组吊运建筑材料 某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上 用时40s 卷扬机提供的拉力F做功的功率为1250W 求在此过程中 1 拉力F做功多少 2 拉力F的大小为多少 3 滑轮组的机械效率为多少 18 如图所示 利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体 已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0 1倍 物体被匀速拉动的距离为1m 当物体质量为2kg时 滑轮组的机械效率为50 不计绳重和绳与滑轮间的摩擦 求 1 物体质量为2kg时 在水平面上受到的滑动摩擦力 2 动滑轮的重力 3 物体质量为10kg 以0 1m s的速度匀速运动时 拉力F的功率 19 在一次车辆故障处置过程中 拖车所用装置简化如图 为了尽快疏通道路 交警只用了30s的时间 指挥拖车在水平路面上将质量是1 5t的故障车匀速拖离了现场 若故障车被拖离的速度是6m s 绳子自由端的拉力F是500N 该装置的机械效率是80 求 1 故障车在30s内通过的路程 2 拉力F在30s内所做的功 3 故障车在被拖离过程中受到的阻力 20 如图所示 利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体 已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0 1倍 物体被匀速拉动的距离为1m 当物体质量为2kg时 滑轮组的机械效率为50 不计绳重和绳与