八年级物理滑轮分析与讲解复习进程.docx
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八年级物理滑轮分析与讲解复习进程
八年级物理滑轮分析与讲解
(二)滑轮组打捞问题
利用滑轮组打捞物体是生活中常见的现象,与其相关的问题解答也频频地出现在近年的中考题中。
由于它涉及浮力、二力平衡、机械效率、功、功率等多方面的知识,可谓点多面广,同时,题目的难度较大,逻辑性强,又常常以压轴题的方式出现,因此,对学生学习提出更高要求。
下面举例说明这类问题的处理技巧和启示。
1.明确几点
如图所示,设动滑轮对重物的拉力为T,绳子自由端的拉力为F,(半理想)则
(1)物体在水中,有
(2)出水前有
(n为动滑轮上绳子的股数)
出水后,有
(3)物体在水中拉力做的有用功
(4)机械效率:
(其中
是绳自由端移动的距离,h为物体上升的高度)
(三)“倒下”的滑轮
滑轮的使用常有竖直放置和水平放置两种形式。
同学们接触较多的是竖直放置形式,而对水平放置的滑轮感到陌生,其实,它们的本质是相同的。
1.使用动滑轮,要搞清谁是动力,谁是阻力。
当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时,设物体与地面间的摩擦力为f,若拉力作用在绳的自由端,有
,则可省力一半,如图(a)所示;若拉力作用动滑轮轴上,有
,如图(b),这时反而费力。
可见,对水平使用动滑轮是否省力,一定要注意动力作用在何处。
2.绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为:
,其中
分别指绳的自由端移动的距离、速度,
分别指动滑轮或物体移动的距离、速度,
是指动滑轮上绳子的股数。
3.当滑轮沿水平方向拉物体时,可忽略动滑轮重。
4.求机械效率时,有用功一般指克服摩擦阻力做的功,即
。
5.在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。
(四)根据要求设计滑轮组
(1)根据要求确定动滑轮上绳的段数。
(2)根据绳的段数,确定动滑轮的个数:
一个动滑轮可拉2段绳,还能改变用力方向;但也可以拉三段绳,但就不能改变用力方向了。
设想如果需要n段绳(n为偶数)那么就需要
个动滑轮和
个定滑轮。
穿绳组装时,绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上(这叫做“偶定”),若不改变力的方向,还可少用一个定滑轮,即
个定滑轮。
如果n为奇数,则需要
个动滑轮和同样数目的定滑轮,穿绳时,绳的固定端要拴在动滑轮上方的挂钩上(这叫做“奇动”),这不能改变用力方向,如果还想改变用力方向,就应再加一个定滑轮,即
个定滑轮。
上述方法叫“奇动偶定”。
【典型例题】
例1.如图1所示,若
,当
,求此时拉力
,拉力功率
,机械效率
。
图1
分析:
根据题意,
,可知,其属于半理想状态。
此时,求
是关键,依
,有
,所以当
时,
例2.用一只重为
的滑轮按图2中甲、乙、丙三种方式分别匀速提升重为G的物体(
,不计摩擦),所用拉力分别为F1、F2、F3装置的机械效率分别为
,则拉力
从大到小的顺序是_________,机械效率
从高到低的顺序是_________。
图2
分析:
根据题意可知,三只滑轮中,甲处于理想状态(为一定滑轮),乙、丙处于半理想状态,则有:
故
例3.如图3所示,在水平动力F的作用下,使物体m沿水平地面匀速直线运动,若滑轮与绳子质量及摩擦不计,已知物体m与地面间的摩擦力为10N,物体m运动的速度为2m/s。
那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小,下列说法中正确的是()
图3
A.拉力F的大小为20NB.拉力F的大小为5N
C.拉力的功率P的大小为20WD.拉力的功率P的大小为10W
分析:
用隔离法将物体与动滑轮分开,物体m在水平方向上受力情况如图4所示,由于物体m做匀速直线运动,则
,再对动滑轮受力分析,如图5所示,此时,有
,所以
。
图4图5
因动滑轮上有2股绳子,绳子自由端移动的速度
拉力的功率
选B、C。
例4.如图6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。
图6
分析:
口诀是“奇动偶定”,意思是说拉力是总重的奇数分之一,穿绳时绳的固定端应拴在动滑轮上方的钩子上,向上先绕过定滑轮,如果拉力是总重的偶数分之一,绳的固定端应拴在定滑轮下方的钩子上,向下先绕过动滑轮。
绕绳装配图如图7所示。
图7
例5.如图8所示,某打捞队的工人用滑轮组把底面积为
、高为2m的实心圆柱体从水下提起,已知圆柱体的密度为
,水的密度为
,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?
图8图9
分析与解:
(1)圆柱体浸没在水中时
所以
(2)物体重力为
圆柱体在水里被匀速提起时,动滑轮拉物体的力为T,圆柱体的受力情况如图9,由力的平衡条件得:
所以
因为
所以拉力F所做的功
(3)设绳刚被拉断时,物体受到的拉力为
,此时绳子的拉力
,由
得:
绳断时,物体浸入水中深度为h',受到的浮力为
,由力的平衡条件得:
所以
所以物体露出水面的高度为△h
【模拟试题】(答题时间:
25分钟)
1.如图1所示的两个滑轮中:
图1
A是_________滑轮,B是__________滑轮,它们组合在一起构成一个__________,使用它可以_________,还可以__________________________。
若图中的每个滑轮重均为2N,在绳的自由端用20N的力F可以将重_________N的物体匀速提起(不计摩擦)
2.如图2(甲)所示的滑轮中的__________相当于杠杆的动力臂,若F=25N,不计动滑轮重及摩擦,G=________N。
如图(乙)所示的滑轮中的_________相当于杠杆的动力臂;若物体重力G=25N,则F=_________N(不计摩擦)
图2
3.是非题:
(1)使用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组只能省一半力。
( )
(2)使用由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,若竖直向下用力提起重物,则所用的拉力只能是物体和动滑轮总重的四分之一。
(不计摩擦)( )
4.如图3所示的滑轮是________滑轮,若弹簧秤示数为150N,滑轮重30N,则物体重_________N。
图3
5.用如图4所示的滑轮组提起重物,若不计摩擦和滑轮重,所用的拉力是物重的_________。
如果把重物提高1m,绳子的自由端向上移动的距离是_________。
图4
6.用图5中所示的滑轮组拉动物体A时,怎样绕线最省力?
画出绕线图。
图5
7.如图6所示,重50N的物体A在拉力F作用下,沿水平向右方向做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,试求拉力F的大小及物体A受到的摩擦力的大小。
图6
8.一个工人用动滑轮提起货物,它对绳端的力是120牛,如果物体升高5米,这个工人做功是多少?
9.用弹簧测力计沿斜面拉着重为20牛的物体匀速向上移动3米,上升的高度是1米,测力计的示数是10牛,求:
(1)有用功、总功、额外功各是多少?
(2)斜面的机械效率是多少?
【试题答案】
1.动,定,滑轮组,省力,改变作用力的方向,38
2.AC,50,BC,25,
3.
(1)×
(2)√
4.动,270(提示∵F=
,∴G=2F-G动=2×150N-30N=270N)
5.1/3,3m
6.
7.10N5N
8.1200焦
9.
(1)20焦30焦10焦
(2)66.7%
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- 关 键 词:
- 年级 物理 滑轮 分析 讲解 复习 进程