一、滑轮
(1)定滑轮
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:等臂杠杆。
③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向.
绳子自由端移动距离s等于重物移动的距离h。
(2)动滑轮
①定义:和重物一起移动的滑轮.
②实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆.
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F=G;
只忽略轮轴间的摩擦及绳重,则,拉力F=(G物+G动);
绳子自由端移动距离s等于2倍的重物移动的距离h。
二、滑轮组
1、定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组.
2、特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向.
3、理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=G。
只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F=(G物+G动)。(n为动滑轮上绳子的股数)
绳子自由端移动距离s=n倍的重物移动的距离h。
4、绳子股数n的判断
例题精析
1、怎么做数据分析用如图所示的装置来提升物体,既能省力又能改变力的方向的装置是( C )
(第2题图)
2、如图所示,动滑轮的总重为20N,物体A重100N,在力F的作用下,物体A以2m/s的速度匀速上升2s,若忽略摩擦,则力F的大小及绳端上升的距离分别是( A )
A、30N,16m B、25N,14m
C、40N,12m D、40N,16m
A、30N,16m B、25N,14m
C、40N,12m D、40N,16m
3、学校旗杆顶装有定滑轮,这样做( C )
A.既省力,也改变施力的方向 B.省力,但不改变施力的方向
C.不省力,但改变施力的方向 D.既不省力,也不改变施力的方向
4、如图所示,物体做匀速直线运动,拉力F=60N,则物体受到的摩擦力是 ( C )
A.60N B.120N
C.20N D.180N
5、如图所示,将重物提高2m所用拉力F=200N,求:
(1)重物的质量(动滑轮重不计) (2)自由端F移动的距离.
【答案】(1) 60Kg ,(2) 6m
6、如图所示,用一滑轮组将重力为700 N的物体提高5 m, (不计动滑轮重、绳重及摩擦),
试求:
(1)提起物体所用的力F是多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
【答案】(1)250N (3分) (2)15m
当堂练习
1、借助简单机械将重物提升,若不计滑轮重及摩擦,以下装置最省力的是( D )
2、如图所示,在拉力F的作用下,总重60N的物体被匀速提升了10cm,若不计滑轮,绳的重
和摩擦,则拉力F及其向上移动的距离s分别为( )【答案】B
A.F=60N,s=0。2m B.F=30N,s=0.2m
C.F=60N,s=0.1m D.F=30N,s=0.1m
3、用如图所示的滑轮组拉动物体,当物体匀速移动时,绳端受到的拉力为30N;若物体重100N,不计滑轮重及摩擦,物体受到水平面的摩擦力大小是( )【答案】C
(第4题图)
A.30N B.60N C.90N D.100N
4、工人师傅使用如图所示的滑轮组将重600N的木箱匀速吊起3m,则工人师傅使用的拉力可能是(滑轮重、绳重和摩擦忽略不计)( )【答案】C
A.200N B.220N C.300N D.320N
5、如图所示滑轮组,正方体A 在水平地面上处于静止状态.已知A 的边长为1dm,密度为2×kg/,每个滑轮重为2N,若使A 对水平地面产生的压力为0,作用在绳端的拉力F 为(忽略摩擦和绳重,g=10N/kg)( )【答案】C
A.4N
B.5N
C.6N
D.22N
6、如图所示,工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子,工人施加的拉力为250N,箱子10s内被匀速竖直提升了 2m,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg.求:
(1)箱子受到的重力;
(2)动滑轮的重力;
(3)工人所施加拉力的速度.
【答案】(1)箱子受到的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N.
答;箱子受到的重力为400N.
(2)根据不计绳重和摩擦时动滑轮是由两股绳子承担可知:F=(G+G动)
∴G动=2F﹣G=2×250N﹣400N=100N;
答:动滑轮的重力为100N.
(3)∵滑轮组是有两股绳子承担,且h=2m,∴s=2h=2×2m=4m,∴v===0。4m/s.
7、小明用如图所示的滑轮组将重为600N的物体匀速提升了一段距离,此过程中滑轮组机械效率为80%,不考虑绳重及摩擦,则绳端的拉力是 N,动滑轮的重力是 N.【答案】250;150
8、如图所示,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。
9、如图所示,用滑轮组提升重物用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法.
(10题)
10、按照要求画出图中所示滑轮组的穿绳情况.(滑轮重和摩擦不计)甲图:F=1/4G,乙图:F=1/2G
11、如图所示,要以最省力的方式拉动汽车,请画出滑轮组的绕绳方式.
12、小明想站在地上向下拉绳提起重800N的物体,但是他的最大拉力只有300N.已知每个滑轮重20N,请你帮他在图的a、b图中选一个符合要求的图并画出正确的绕绳方法。
13、(1)用滑轮组提升重1000N的物体A,如果每个滑轮重100N,绳子能承受的最大拉力为500N.请在图中画出绕绳方法.(2)用滑轮组提升重物,请在图中画出竖直向下拉绳子的绕绳方法.
考点三、滑轮组机械效率实验
1、机械效率
(1)有用功跟总功的比值叫机械效率。
(2)计算公式:;.
例题精析
1、某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想并对猜想进行验证.
(1)如果影响机械效率的因素有A、B、C多个,要研究其与B因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,而改变 因素,从而进行研究.
(2)下列A、B是同学提出的两个猜想:
猜想一:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;
猜想二:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关.
(3)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验.
验证猜想一的小组应按图 所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小 (相等/不相等),则可初步判断猜想一是错误的;
验证猜想二的小组应按图 或3、4 所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想二是 (正确/错误)的.
(3)请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法: .
【答案】(1)B;(2)1、3或2、4;相等;1、2或3、4;正确;(3)尽量让滑轮组满负荷工作(提升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等
2、某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想,小组将对猜想进行验证.
(1)下列A、B是同学提出的两个猜想:
猜想A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;
猜想B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关;
(2)为了验证上述猜想是否正确,同学们将分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验.
(a)按图_______滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想A的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小_______(相等/不相等),则可初步判断猜想A是错误的;
(b)按图_______滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想B是_______(正确/错误)的;
(3)接着小组进行了实验验证.【答案】(a) 1 3,相等(b)1 2,正确。
3、在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用较轻的滑轮组成的滑轮组测定前4组数据,换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第5组数据,测得数据如表:
实验次数 | 动滑轮重G动/N | 物重G/N | 钩码上升高度h/m | 动力F/N | 绳端移动距离s/m | 滑轮组的机械效率η/% |
1 | 0.5 | 1 | 0.1 | 0。7 | 0.3 | 47。6 |
2 | 0.5 | 1 | 0。2 | 0。7 | 0。6 | 47。6 |
3 | 0.5 | 2 | 0.1 | 1。1 | 0.3 | 60.6 |
4 | 0.5 | 4 | 0.1 | 2 | 0.3 | ① |
5 | 1 | 4 | 0。1 | ② | 0。3 | 55.6 |
(1)实验中应沿 方向 拉动弹簧测力计,使钩码缓缓上升.
(2)表格中变化①处数据应为 ;根据图中弹簧测力计可知编号②数据应为 N.
(3)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与 无关.
(4)比较第1、3次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组,重物越重,机械效率 (选填“越高”、“不变"或“越低").
(5)比较第 次实验数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低.
(6)分析表格中第2组数据可知,此时滑轮组克服绳重及摩擦做的那部分额外功为 J.
【答案】(1)竖直;匀速;(2)①66。7;②2.4;(3)钩码上升的高度;(4)越高;(5)4、5;(6)0.12
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