滑轮机械效率.docx
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滑轮机械效率.docx
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滑轮机械效率
滑轮与机械效率
知识点1:
滑轮
1、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:
等臂杠杆
③特点:
使用定滑轮不能省力、不能省距离,但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G
绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动
的距离SG(或速度vG)
使用定滑轮时,无论朝哪个方向用力,所用拉力都等于物体的重力。
2、动滑轮:
①定义:
轴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,费一倍的距离,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则拉力F=
(G物+G动)绳子自由端移动距离是重物移动的距离的2倍
使用动滑轮时,只有动力的方向与并排的绳子平行,才能省力一半,否则动力要大于重力的一半。
3、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,但费距离。
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)绳子自由端移动距离是重物移动的距离的n倍
④组装滑轮组方法:
首先根据公式n=
或n=
求出绳子的股数;
确定动滑轮的个数(n为偶数时动滑轮个数为
n为奇数时动滑轮个数为
;根据一动配一定,偶数减一定,变向加一定确定定滑轮的个数;最后根
据“奇拴动偶拴定”的原则,结合题目的具体要求组装滑轮。
4.无论是动滑轮还是定滑轮,作用在滑轮边缘上的力总是作用在滑轮轴上的力的一半。
知识点2:
轮轴
1、定义:
由两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫轮轴。
半径较大的叫轮,较小的叫轴。
2、实质:
是一个可以连续转动的杠杆。
3、特点:
由于轮半径总大于轴半径,因此当动力作用于轮上时,轮轴为省力费距离杠杆;当动力作用于轴上时,轮轴为费力省距离杠杆。
知识点3:
斜面
1.斜面是一种可以省力,但却浪费距离的简单机械。
2.斜面原理:
FL=Gh
3.特点:
使用斜面能省力,但是费距离。
(如盘山公路、斜坡)
机械效率:
1、有用功:
定义:
对人们有用的功。
公式:
W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
斜面:
W有用=Gh
2、额外功:
定义:
并非我们需要但又不得不做的功
公式:
W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)
斜面:
W额=fL
3、总功:
定义:
有用功加额外功或动力所做的功
公式:
W总=W有用+W额=FS=W有用/η
斜面:
W总=fL+Gh=FL
4、机械效率:
①定义:
有用功跟总功的比值。
②公式:
斜面:
定滑轮:
动滑轮:
滑轮组
③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。
通常用百分数表示。
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
④提高机械效率的方法:
减小机械自重、减小机件间的摩擦。
滑轮
一、选择题
1.如图12-30所示,通过定滑轮匀速提升重物G,向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3,则三个力大小关系是()
A.F1最大B.F2最大
C.F3最大D.一样大
2.(2007•嘉兴)如图是滑轮的两种用法,以下说法中正确的是( )
A.甲是动滑轮,使用时不能省力
B.乙是动滑轮,使用时可以省力
C.甲是定滑轮,使用时可以省力
D.乙是定滑轮,使用时不能省力
3.如图所示的装置中,已知重物G1=500牛,重物G2=1200牛,在不考虑摩擦和动滑轮重力的情况下,使重物G1保持平衡的拉力F应等于( )
A.500牛
B.600牛
C.1200牛
D.250牛
4.小明用如图9所示的滑轮组,将重为1.5N的物体匀速提升到一定高度,在此过程中,手拉力的大小实际应该是
A.大于0.75N
B.等于0.75N
图9
C.小于0.75N
D.等于0.5N
5.利用两只滑轮和一根绳子,组成滑轮组将一重物水平拉动,滑轮组的装配有如图12-31所示甲、乙所示的两种情况,则()
A.甲种情况省力B.乙种情况省力
C.甲和乙省力情况一样D.条件不足,无法判断
二、填空题和作图题
1.定滑轮实质是一个,使用定滑轮不省力,但能改变;动滑轮的实质是个动力臂为阻力臂的杠杆,根据杠杆的平衡条件,动滑轮能省。
使用滑轮组既可以,还可以改变。
2.升国旗时,人站在地面拉动绳子,能够让国旗升到旗杆的顶端,旗杆顶端的小轮是
轮。
3.如图所示,滑轮A____________是滑轮,它的作用是________,滑轮B是_____滑轮,它的作用是_________.整个装置叫_________,若G=200N,不计滑轮重、绳重和摩擦,则作用在绳子自由端的拉力F=________N时可使重物G匀速上升.
6.利用如图所示的滑轮组成提升重物,已知绳子最多只能承受200牛顿的拉力,为把一个重900牛顿的物体匀速提升10米高,则应如何把绳子绕在图所示的滑轮组上(不计滑轮重及摩擦).此时绳子的自由端的拉力为_________.
7.如图12-25所示,物重为300N,若不计摩擦和滑轮自重,则P钩承受的拉力是
N,Q承受的拉力是N,拉力F是N。
若拉力F移动距离为2.4m,则重物上升__________m。
8.(4分)如图14,用20N的拉力F匀速提起物体A(不计摩擦),A的重力为_______N.若物体A在10s内上升4m,此过程中拉力F做的功为_________J,功率为________W.
3.(2013•沈阳)如图所示,分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计机械自重和摩擦),则所用拉力F甲____________F乙(选填“>”、“<”或“=”),拉力做功的功率P甲_________________________P乙(选填“>”、“<”或“=”).
10.下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的部分数据.请在图15中画出实验中滑轮组的绕绳方法
实验次数
钩码上升
高度h/m
动力作用点移动
距离s/m
1
0.1
0.3
2
0.2
0.6
3
0.3
0.9
11.如图12-33所示,是一个动滑轮,请滑出力F1的力臂L1。
12.如图所示,用滑轮组沿水平地面拉动物体A,请画出最省力的绕绳方法.
13.如图12-32所示,滑轮组要吊起重500N重物,已知绳子能承受的最大拉力为200N,请画出绕绳的方法。
三、计算题
1.如图所示,用F为30N的拉力,通过滑轮组拉着重为300N的物体,在水平面上以0.5m/s的速度向左做匀速直线运动.则物体受到的摩擦力大小为多少?
拉力F的功率为多少W
(不计绳和滑轮的重力以及滑轮轴承和滑轮与绳子之间的摩擦力)
2.如图12-34所示,通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重;
(2)绳自由端的移动速度为多大?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力至少多大?
机械效率
中考题
1.(2012)图5的剪刀剪纸机械效率为80%,这表示
A.若作用在剪刀的动力是1N,则阻力是0.8N
B.若作用在剪刀的阻力是1N,则动力是0.8N
C.若作用在剪刀的动力做功1J,则有0.2J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀的动力做功1J,则有0.8J的功用于剪纸
2.(2011).用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计。
则()
A.手的拉力:
F甲=F乙;机械效率:
η甲=η乙
B.手的拉力:
F甲<F乙;机械效率:
η甲<η乙
C.手的拉力:
F甲>F乙;机械效率:
η甲<η乙
D.手的拉力:
F甲>F乙;机械效率:
η甲>η乙
3.(2009)甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度.两者相比,甲升降机()
A.电动机做的总功较少
B.电动机做的总功较多
C.提升重物做的有用功较少
D.提升重物做的有用功较多
4.如图所示用滑轮组将重600N的物体在10秒内匀速提升了5m,如拉力为400N,则下列各计算结果正确的是()
A.拉力所做的功为6000J
B.机械所做的有用功为2000J
C.拉力的功率为600W
D.该滑轮组的机械效率为75%。
7.如图所示,用此滑轮组提升重物,如果不计摩擦和绳重,则下列措施中哪一种可以提高滑轮组的机械效率( )
A.改变绕绳方式
B.增加提升高度
C.减少提升高度
D.增加重物的重力
二、填空题
1.如图所示,斜面长6m,高1m,工人用500N的力沿斜面把重2400N的箱子匀速推到车上,推力对箱子做的功是J,斜面的机械效率是。
2.如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体重力为150N.用滑轮组匀速将物体提升2m,所用拉力F为___________N.
3、解答题
1.
如图18所示,小刚在5s内将一重为540N的物体匀速向上提起1m,拉力为300N.(不计摩擦及绳重)
求:
⑴小刚拉绳的功率;
⑵滑轮组的机械效率.
2.小明同学用如图20的滑轮组提土,他用80N的拉力把重为120N的土从井中匀速提升5m.所花吋间为20s.其中拉力做的功w随时间t的变化的图像如图21.
求
(1)有用功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力的功率;
(4)为了方便提土上来,在图甲中画出滑轮组的绕线.
3.(2010).如图23所示(滑轮组的绕绳未画出),人以600N的力向下拉动绕在
滑轮组的绳子一端10秒,使绳端向下移动了1.5m、重物匀速上升
了0.5m,已知滑轮组的机械效率为70%(g=10N/kg).
(1)人的拉力的功率多大?
(2)被吊起的重物质量多大?
(3)按题意画出滑轮组的绕绳.
4.(2007)图示的电动升降台机械效率是50%,升降台用60s把300kg的重物
匀速提升l0m(g=l0N/kg).求这过程中:
(1)升降台对重物做的功.
(2)升降台对重物做功的功率.
(3)升降台电动机做的总功.
5.(2011)如图12,重为3.2×104N的卡车,经过一段水平路面,再以9.6×104W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行.已知车轮与地面接触的总面积为0.5m2,斜坡的机械效率为80%.求卡车:
(1)对水平路面的压强;
(2)爬坡时的牵引力;
(3)爬坡时的速度.
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