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课题:滑轮组机械效率专题复习一、机械效率1、定义:有用功与总功的比值,叫做机械效率。用符号η表示。2、物理意义:表示机械所做的有用功占总功的比例。机械效率通常用百分比表示:定义式:100%总有用WW3、有用功:提升目的重物所必须要做的功额外功:克服机械自身部件(如动滑轮、绳子)的重力和摩擦等而做的功总功:W总=W有十W额。4、由于有用功是额外功的一部分,所以机械效率一定小于l,即:没有既省力又省距离(相当于省功)的机械,省力则一定费距离,省距离则一定费力。二、标准滑轮组的机械效率(前提:不计绳重及滑轮与轴的摩擦)1、绳子段数:受物重的绳子段数力:重物重力G物,拉力F,动滑轮总重G动,G物+G动)=nF距离:重物上升高度h,拉力移动距离s,s=nh功:W有=G物h,W额外=G动h,W总=Fs=(G物+G动)h总结:G物、F、G动三者相互联系,知二得三。(类比电学UIR)2、机械效率前提条件:不计绳重、滑轮与轴的摩擦、(绳与滑轮的静摩擦力有的)定义式:WW有总(适用于一切情况的η计算)推导式:由物重G物、动滑轮总重G动和总拉力nF三者求机械效率η,只需其中两个即可。从功的角度分析:FsGhWGhGhWFsGGhFs物物动有物总动()从力的角度分析:nFGWGGWnFGGnF物物动有物总动小技巧:例如:η=80%,120%180%4GG动物即G动与G物之比为1:4,G动与nF之比为:1:5(说明1.公式中G物本质为拉动物体所需拉力,若物体在液体中受到浮力,则注意物重应为G物-F浮,即提升物体所需拉力;若不在液体中且竖直拉动物体,则所需拉力为G物,若为水平拉动接触面上的物体,则所需拉力为克服摩擦力f)3、机械效率大小比较η本质:物重(拉动物体所需拉力)与动滑轮重之比。比值越大,机械效率越高用同一个滑轮组提升不同重物,重物越重,η越高。(动滑轮不变)提升相同重物时,动滑轮越重,η越低。(重物不变)4、决定η的因素:G物、G动、绳重及有无其他摩擦力等不影响η的因素:提升物体的速度;绳子的绕法(滑轮不变,做的有用功相同,做的额外功也相同)、提升物体的高度注:在探究实验中,用同一个滑轮组探究机械效率时,由于n不变,所以物体上升高度h与弹簧测力计拉动的距离h比值不变。三、计绳重及滑轮与轴的摩擦对于单独的动滑轮、定滑轮以及滑轮组,如果考虑摩擦和绳重(只要未说明不计绳重和摩擦的都要考虑),则计算η需要用定义式WW有总,从做功的角度求解。四、机械效率的最大值问题机械效率不能无限大,受制因素有:1、绳子拉力的限制。考察:组装、段数n等2、装置拉力来源,及能提供的最大拉力。特别,当拉力来源为重力时,最大拉力即为装置所受重力。(提升力来自船的浮力,不能翻船)五、特殊滑轮组的力、机械效率计算1、滑轮组形式:级联滑轮、并立滑轮、2、前提条件:是否考虑摩擦等。3、技巧:同一根绳上的拉力相等(所有种类滑轮中都成立)。拉动同一个物体的不同根绳子上的力不一定相等;确定升上拉力可以通过其拉力之和等于物重求得;拉动物体需要考虑重心位置时,参考杠杆原理;利用定义式:WW有总求解。4、整体法和隔离法。六、滑轮组探究实验及滑轮组的组装:1.拉力大小限制——确定段数n2.绳子自由端朝向——确定绳子起始位置F方向11GGGGnFGG动动物动动物一、滑轮组的机械效率基础练习1、下列说法正确的是()A、机械效率总小于1B、单位时间里做功越多的机械,机械效率越高C、做功越多的机械,机械效率越高D、省力越多的机械,机械效率越高2、某机械的机械效率是75%,这说明使用这一装置做功()A、总功是额外功的3倍;B、有用功是额外功的3倍;C、总功是有用功的3倍D、额外功占总功的3/43、为了提高滑轮组的机械效率,以下做法中正确的是()A、以较快的速度匀速提升重物B、以较慢的速度匀速提升重物C、增加承担物重的绳子股数D、把滑轮做得更轻巧,减小滑轮在转动过程中的摩擦;4、建筑工人用如图l0所示的装置把重400N的物体匀速提升3m.所用的手拉力为300N.则该工人所做的有用功为J,总功为J,该滑轮组的机械效率是。若用该装置提升500N的重物,此时滑轮组的机械效率将(填“变大”、“变小”或“不变”)二、不计绳重及摩擦的标准滑轮组例1: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=________。5:11、两个滑轮组如图2-4甲、乙所示,若每个动滑轮的重0G,摩擦阻力和绳子重力不计,用它们匀速提起重力为05GG的物体时,甲乙两滑轮组的机械效率之比为()A、6︰7B、7︰6C、5︰6D、5︰72、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,下列说法正确的是()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3、建筑工人用如图所示的滑轮组,将重800N的重物匀速提高5m,拉力所做的功为4800J,则该滑轮组的机械效率是()A、67%B、73%C、83%D、100%4、利用如图所示的甲、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提升到相同的高度,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做功的功率一样大5、用完全相同的A、B两个滑轮组(绳重及摩擦忽略不计),分别提升重为G1和G2的两物体,若G1>G2,它们的机械效率分别为ηA和ηB,则()A、ηA>ηBB、ηA<ηBC、ηA=ηBD、无法判断6、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、乙两滑轮组的拉力之比是()A、6:7B、7:6C、5:2D、15:77、用滑轮组匀速提升重为2000N的物体,作用在绳子自由端的拉力为625N,拉力所做的功为12500J,滑轮组的机械效率为80%,若不计绳重和摩擦,提升重物改为重为3000N的物体,那么作用在绳子自由端的拉力是多大?三、计绳重及摩擦的标准滑轮组例1、工人用类似图3-2-1所示的滑轮组提起重为2000N的物体.图2-4甲GG乙(1)若不计摩擦和动滑轮重,工人提起这个重物至少需用多大的力?(2)若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是800N,滑轮组的机械效率是多大?例2、(2011丰台一模22)如图12所示,滑轮组在拉力F1=45N的作用下,拉着物体A以3m/s的速度做匀速直线运动,绳子的伸长及滑轮的摩擦不计,拉力F1的功率为P1;用该滑轮组拉着物体B以1.5m/s的速度做匀速直线运动,所用拉力F2的功率为P2,滑轮组的机械效率为75%;已知P1:P2=3:2,则物体B做匀速直线运动时受到的阻力为N。1、在图1-7所示,重为500N的物体与地面间的摩擦力为150N,为使物体匀速移动,必须在绳端加以60N水平拉力,则滑轮组的机械效率约为______;若物体移动速度为0.2米/秒,则1分钟内拉力做的功是_______焦。2、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,。求在此过程中:(1)人做的有用功为多大?(2)人的拉力为多大?(3)人拉力的功率为多大?四、特殊滑轮组的力、机械效率计算例1、(2011石景山一模)如图所示,是一套简易升降装置示意图,其上端固定在楼顶,工人用力拉绳子,装置可使人与工作台升至所需高度,装置中滑轮A、B、C的重力分别为100N、50N、40N,人的重力为600N,当人用100N的拉力向下拉绳子时,地面对工作台的支持力为450N,则工作台的重力为_______N(不计绳重和摩擦)1、如图所示,A物重400N,滑轮重20N要使动滑轮匀速上升0.2m,力F应等于N,这时物体A上升m,该装置效率为(绳重及摩擦均不计)五、探究滑轮组机械效率实验及组装2、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验,数据如下表:①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是______②3次实验中滑轮组的机械效率是_______③本次实验得到的结论是:___________________________________实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.5183682.524(2)小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验,①小红的做法是为了探究_________________________②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率_______(选填“相同”或“不相同”),理由是:_____________________________________________________.得到的结论是:__________________________________.六、机械效率最大值问题1.一个质量为70kg的工人,用如图所示的装置(包括滑轮组及装砖的托板)提升一堆砖.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,当工人匀速提升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升这些砖的过程中,此装置的机械效率最高可达到_________.(取g=10N/kg,结果保留1位小数)AF图1-7图12图10ACB2.用如图7的装置提升重物,绳子能承受的最大拉力为120N,动滑轮重60N,绳重与摩擦不计.求:(1)用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升?(2)用此滑轮组提起重240N的物体,使它匀速上升,问人加在绳子自由端的拉力是多大?此时滑轮组的机械效率是多大?当物体以0.5m/s的速度上升时,拉力的功率是多大?(3)该滑轮组的机械效率最高可达到多少?3.如图用40牛的拉力使物体匀速上升,不计绳重和摩擦,整个装置的机械效率为75%.求:(1)物体和动滑轮的重各是多少?(2)若绳能承受的最大拉力为50牛,此装置的机械效率最大可提高到多少?七、杠杆、滑轮与压强、浮力结合例1.如图所示,某打捞队的工人用滑轮组把底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起,已知圆柱体的密度为2.0×103kg/m3,水的密度为1.O×103kg/m3,滑轮组的机械效率是70%.(g取10N/kg,滑轮和绳子的重力忽略不计)求:(1)圆柱体在水中所受的浮力.(2)若圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起,到刚露出水面时,绳子自由端拉力F所做的功.(3)如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N,则物体被提到露出水面多高时,绳子恰好被拉断?例2.图8是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中,物体A所受浮力为80N,小明对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对小明的支持力为N1。当物体A有1/2的体积露出水面且静止时,小明对绳子竖直向下的拉力为F2,水平地面对小明的支持力为N2。已知动滑轮所受重力为120N,小明所受重力为600N,N1:N2=13:12。不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力,则物体A所受重力为N。1.如图24所示小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体,已知物体重1.2×1
本文标题:初三机械效率复习讲义
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