第11讲滑轮（答案）

第十一讲滑轮知识与技能：认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的结构及特点以及它们的应用；习惯与方法：熟练掌握机械效率及其测量的方法、知道机械效率的定义；思维与素养：增强学生受力分析的能力，综合计算的能力。知识点一、定滑轮1.定义：中间的轴固定不动的滑轮。2.实质：定滑轮的实质是：杠杆。3.作用：能。4.对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G；实际生活中，F>G。 知识点二、动滑轮1.定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动）2.实质：动滑轮的实质是：动力臂是阻力臂倍的杠杆。3.特点：使用动滑轮能。（物体要比动滑轮重）①常规状况下：a.理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=Gb.只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=(G物+G动)注意：①可以省一半力，并不是说一定省力一半。说明：理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力），竖直拉绳最省力且省一半力即F1=G物；实际生活中，F1>G物.图一：在理想状态（不计轴间摩擦和动滑轮重力）F2>F1=G物；实际生活中，F2>F1>G物②一般可以省力，并不是只要用动滑轮就一定省力。图二：理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则F=2G物只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=2G物+G动知识点三、滑轮组的特点及其应用①滑轮组的特点：拉动物体时，既能省力又能改变力的方向②滑轮组的计算：使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是动滑轮和重物总重的几分之一，动力作用点移动的距离就等于重物提升高度的几倍③根据一定的要求设计滑轮组绕线的方法：滑轮组的绕线方法与绳子股数的确定滑轮组的绕线方法：常见滑轮组的构成有以下几种情况（如图所示），同一种构成有“定起”和“动起”两种绕线方法(绕线注意：绕线不交叉，不重叠；奇动偶定)，要求绕线过程中绳子必须绷紧，具体绕线如图所示：知识点四、四种动滑轮的比较组装示意图距离速度省力/费力竖直正装S=2hV拉=2V物F=G物竖直倒装S=hV拉=V物F=2G物水平正装S=2LV拉=2V物F=f水平倒装S=LV拉=V物F=2f滑轮组技巧分析区分滑轮组中Ｆ和Ｇ的关系（以下滑轮组中不计滑轮重、不绳重及摩擦）Ｆ＝ＧＦ＝ＧＦ＝ＧＦ＝Ｇ如右上图所示，用滑轮装置将A、B两个物体悬挂，如果不计滑轮质量、绳重和摩擦，要使整个装置达到平衡，则GA＝GB。例1.如图5，体重500N的人，要将G＝700N的吊篮匀速吊起，不计滑轮、绳重及摩擦。（1）如图5，人站在地面上，至少要用N的力拉绳。（2）如图6，人站在吊篮中至少要用N的力拉绳。知识点五、机械效率1.有用功：为达到目的必须做的功；额外功：为了达到目的并非需要又不得不做的功；总功：有用功和额外功的总和。2.机械效率的计算：对于滑轮组而言的公式运用（不可直接用）：；对于水平方向上的滑轮组及滑轮组与浮力组合、与斜面组合时，可牢记针对滑轮组的机械效率，力均是作用在滑轮组上的，进行受力分析找力并求该力所作的功，分清有用功和总功，运用基本公式求机械效率。3．提高机械效率的方法：由公式可知，当有用功一定时，额外功越小，机械效率越高，因此设法减小额外功可以提高机械效率。如减轻动滑轮本身的重量，加润滑油可以减小摩擦等；当额外功一定时，有用功越大，机械效率越高，因此增大有用功可以提高机械效率，如增加物重可以提高机械效率。机械效率具有“可变性”。由可知，如果该机械的额外功（Ｗ额外）一定，有用功（W有用）越大，机械效率越大。因此，增加物重能增大机械效率。由上面的公式还可以知道：当有用功一定时，额外功越小，则机械功率越大。因此设法减小额外功可以提高机械功率。如减轻机械本身的重量，加润滑油以减少摩擦，都可以不同程度地减少额外功，提高机械效率。4.与斜面效率有关的公式：W有用=Gh；W总=Fs；W额外=fs；根据W总=W有用+W额外，利用这个式子可求物体与斜面间的摩擦力。斜面机械效率与斜面的坡度有关，坡度越大，物体与斜面间压力越小，滑动摩擦力越小，提升相同高度，物体走过的路程越短，因此克服摩擦做的额外功越小，机械效率越大。精熟讲授①1.如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮 所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2．若不计绳重与摩 擦，则（C）A．W1=W2，η1=η2B．W1=W2，η1＜η2C．W1＜W2，η1＞η2D．W1＞W2，η1＜η2高效演练11在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则下列选项正确的是（A）A．η组＜η动＜η定B．η定＜η动＜η组C．η动＜η定＜η组D．η定＜η组＜η动精熟讲授②如图所示，斜面长为3m，高为lm，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱 子推到车上．在这过程中（C）A.有用功是400J，总功是840JB.有用功是840J，额外功是400JC.总功是12O0J，机械效率是7O%D.有用功是400J，机械效率是7O%高效演练11如图所示，斜面长6m，高3m，用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s 内沿斜面移动了2m，下列说法正确的是（C）A.滑轮组的机械效率是40%C.拉力F做的功是600JB.物体重300ND.拉力F的功率是40W高效演练22如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为0.25m．拉力所做的功为2J，有用功为1.8J，杠杆的机械效率为90w．高效演练23斜面是一种简单机械，生活中人们常常利用它来省力．小明想搽究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”．于是他找来木块A、长木扳B、三个高度不同的长方体C和一把弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示．（1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是刻度尺；（2）在实验过程中，应沿斜面向上拉动术块，使木块做匀速直线运动；（3）实验记录数据如下表，则第3次实验时斜面的机械效率为71.4%；（4）分析比较下表中的实验数据，可得到的结论是：斜面越陡斜面的机械效率越高．实验次数斜面倾斜程度木块重G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N木块沿斜面移动的距离S/m斜面的机械效率1较缓50.23.30.560.6%2较陡50.253.80.565.8%3最陡50.34.20.5斜面的机械效率还有什么因素有关？斜面的粗糙程度精熟讲授①小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根质量均匀、重为5N的硬棒，他将棒的一端固定，把重为15N的物体挂在棒的中点，然后用手缓慢竖直向上提起棒的另一端，如图所示，若把物体提升了10cm，则小明作用在杠杆上的拉力是10N，此过程中杠杆的机械效率是75%。高效演练11在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变 钩码的数量，正确操作，实验数据如下：实验序号钩码重钩码上升的高度h/cm拉力F/N绳端移动的距离s/cm①1.020.000.740.00②2.020.001.240.00③3.020.001.740.00（1）实验时，用手匀速拉动弹簧测力计，使持在动滑轮下的钩码缓缓上升．（2）第①次实验时测得动滑轮的机械效率为71.4%．（3）第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为0.17W．（4）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大（选填“增 大”、“减小”或“不变”）．精熟讲授②如图所示，用24N的力F沿水平方向拉滑轮，可使重20N的物体A以的速度在水平面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数恒为5N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（C）A．物体A受到地面的摩擦力是12N B．滑轮移动的速度是C．在4s内绳子对物体A做的功9.6J D．水平拉力F的功率是4.8W高效演练21如图，物体A重120N，在重力为GB的物体B的作用下在水平桌面上做匀速直线运动，A与桌面之间的摩擦力为f，如果在A上加一个水平向左大小为180N的拉力F，物体B匀速上升，则下列选项正确的是（C）（不计摩擦、绳重及滑轮重）A.GB=30N B．GB=90N C．f=90N D．f=180N高效演练22如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N．若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（D）A.B受到的摩擦力为3N，方向水平向左B.滑轮移动的速度为0.4m/sC.绳子拉物体A的功率为2WD.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N高效演练23如图甲所示为小科设计的滑轮组装置，其中滑块A置于表面粗糙程度各处相同的水平面上，重物B的重力GB可改变(动滑轮重不计)；小科在某次使用该装置进行实验时记录了一些数据，并绘制成曲线，即重物B的重力GB、滑块A运动速度v，滑块A在水平面上通过的距离s随时间t的变化曲线分别如图乙、丙、丁所示.若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,跨过滑轮的绳或竖直或水平，A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远.(1)由图丙可知，重物B在__46s___时间段内匀速下降；(2)求出在24s内，A受到的摩擦力的大小__13.5N__；(3)求出在46s内，水平绳对A的拉力做的功._540J__；(4)求出在24s内，重力GB做功的功率.__250W__。精熟讲授①如图所示，一小型牵引车通过滑轮组打捞深井中的重物，物重为1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3，测得物体在出水面前、完全出水面后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1∶2，不计绳重、轮绳摩擦及水的阻力。试分析计算回答：(1)滑轮组在此次打捞重物体现的特点有___C___（选填）；A．只省力B．只改变力的方向C．省力且改变力的方向D．不省力、不改变力的方向(2)动滑轮的重力为多少N？300N(3)重物在出水面前，滑轮组的机械效率是多少？60%(4)若重物在出面后上升的速度为0.6m/s，则牵引车的拉力功率为多少W？900W高效演练11中华神州打捞公司用如图所示的滑轮组，打捞沉在长江三峡江底一个方形物体．物体上表面距离水面50米，重力为2400N，体积为0.2m3．打捞时匀速提升该物体．（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：(1)物体沉在江底时，上表面受到的水的压强；500000Pa(2)物体在露出水面之前受到水的浮力；2000N(3)物体在露出水面之前，人的水平拉力F；250N(设物体在露出水面之前此装置的机械效率为80%)用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的