滑轮组与机械效率

滑轮组知识补充学习滑轮组知识补充学习 滑轮组 由定滑轮跟动滑轮组成 它既省力又可改变力的方向 股数 段数 股数 段数 n 的确定 滑轮组用几段绳子吊着物体 从动滑轮与定滑轮中间画一条线 的确定 滑轮组用几段绳子吊着物体 从动滑轮与定滑轮中间画一条线 绳子的绕到动滑轮的算一段 而绕过定滑轮的就不算了绳子的绕到动滑轮的算一段 而绕过定滑轮的就不算了 n 4 n 3 n 2 n 2 n 3 使用滑轮组虽然省了力 但费了距离 动力移动的距离大于重物移动的距离 费距离的多少 主要看动滑轮的绕绳子的段数 几个关系 滑轮组竖直放置时 几个关系 滑轮组竖直放置时 1 s nh 2 F G 总总 n 不计摩擦 不计摩擦 其中其中 s 绳端移动的距离 绳端移动的距离 h 物体上升的高度 物体上升的高度 G 总 物体和动滑轮的总重力 总 物体和动滑轮的总重力 G 总总 G 物物 G 动动 F 绳端所施加的力 绳端所施加的力 n 拉重物的绳子的段数 拉重物的绳子的段数 F 1 n G 物物 G 动 动 机械效率突破机械效率突破 一 机械效率定义一 机械效率定义 任何机械本身都受到重力的作用 相对运动的零件间又存在摩擦力 所以使用任何机 械 除了做有用功外 都不可避免地要做额外功 这时动力所做的总功等于有用功加额外 功 有用功跟总功的比值叫机械效率 mechanical efficiency 符号 读作 易塔 用公式来表示 W 有 W 总 100 其中 表示机械效率 W 有用表示有用功 W 总表示总功 注意 由于有用功总小于总功 所以机械效率总小于注意 由于有用功总小于总功 所以机械效率总小于 1 它是一个比值 没有单位 它是一个比值 没有单位 为百分数为百分数 在计算机械效率时 注意在计算机械效率时 注意物理量物理量名称所标示的意义 总功 即动力对机械所做的功 名称所标示的意义 总功 即动力对机械所做的功 称之为动力功 也叫输入功 称之为动力功 也叫输入功 理想理想机械 机械 W 总总 W 有用 有用 W 输入输入 W 输出 输出 W 动动 W 阻 阻 实际机械 实际机械 W 总总 W 有用有用 W 额外 额外 W 输入输入 W 输出输出 W 额外 额外 W 动动 W 有用阻力有用阻力 W 无无 用阻力用阻力 意义 一台机器所做的有用功与总功越接近 这台机器的机械效率就越高 但不会超 过 1 也就是 100 机械效率越高表示有用功所占比例越大 机械对总功的利用率就越高 机械的性能就越好 二 增大机械效率的方法 根据公式可知 如果有用功不变 我们可以通过减小额外功 减少机械自重 减少机械 的摩擦 来增大机械效率 例如我们用轻便的塑料桶打水 而不用很重的铁桶打水 就是 运用这个道理 如果额外功不变 我们可以通过增大有用功来提高机械效率 例如 在 研究滑轮组的机械效率时 我们会发现同一个滑轮组 提起的重物越重 机械效率越高 就是这个道理 当然了 如果能在增大有用功的同时 减小额外功更好 三 机械效率问题的基本思路 机械效率是学生学习的重点和难点 它把 简单机械 和 功 这两章内容紧密地联 系起来 综合性较强 学生较难理解 下面谈一谈解答机械效率问题的基本思路 1 首先应认真审题 搞清题目中的物理现象及过程 2 计算有用功 额外功和总功 计算有用功 额外功和总功 根据人们使用机械的不同 有用功的计算也不尽相同 根据人们使用机械的不同 有用功的计算也不尽相同 例如 例如 1 若使用机械的目的是提升重物 那么克服物体的重力做的功就是有用功 设若使用机械的目的是提升重物 那么克服物体的重力做的功就是有用功 设 重物的重力为重物的重力为 G 提升的高度为 提升的高度为 h 则 则 W 有用有用 Gh 而总功是人们作用在机械上的动力所而总功是人们作用在机械上的动力所 做的功做的功 总功等于动力乘以距离总功等于动力乘以距离 2 如果使用机械的目的是在水平面上平移重物 那么克服物体与水平面间的摩擦力做如果使用机械的目的是在水平面上平移重物 那么克服物体与水平面间的摩擦力做 的功就是有用功 设摩擦力为的功就是有用功 设摩擦力为 f 物体移动的距离为 物体移动的距离为 s 则 则 W 有用有用 fs 3 运用机械效率公式解题时还应注意有关的几何关系 运用机械效率公式解题时还应注意有关的几何关系 如果使用滑轮组提升重物时 若重物升高如果使用滑轮组提升重物时 若重物升高 hm 承拉重物的绳的股数是 承拉重物的绳的股数是 n 股 则股 则 绳自由端移动的距离绳自由端移动的距离 s nh 动力作用的绳端移动的距离是重物上升距离的 动力作用的绳端移动的距离是重物上升距离的 n 倍 如果使用倍 如果使用 滑轮组沿水平方向拉物体时 若物体移动滑轮组沿水平方向拉物体时 若物体移动 Xm 随担物体与水平面间的摩擦力的绳的股数 随担物体与水平面间的摩擦力的绳的股数 是是 n 股 则绳自由端移动的距离股 则绳自由端移动的距离 s nX 动力作用的绳端移动的距离是物体移动距离的 动力作用的绳端移动的距离是物体移动距离的 n 倍倍 4 最后 选用机械效率的表达式中求解 四 滑轮组机械效率公式 忽略摩擦力与绳重 四 滑轮组机械效率公式 忽略摩擦力与绳重 方法 1 W 有用 W 总 Gh Fs G Fn G Fn G G G 动滑轮 G G 总 其中 F G 总 n G 为物重 h 为物体上升的高度 F 为拉力大小 s 为绳子上升的高度 n 是绳子绕数 与动滑轮相连的 方法 2