初三物理滑轮的分析及应用.doc

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（）、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F1、F2、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260JC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13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=_。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 BC 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)=_。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