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初三机械效率复习讲义 

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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:

??W有用定义式:

W?100%总

3、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U I R)

2、机械效

前提条件:1???G动?G动G不计绳重、滑轮与轴的摩擦、(绳与滑轮的静摩擦力有

物?G动nF的)

1????G动G物定义式:??W有W (适用于一切情况的η计算) 总推导式: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:??W有W?G物h?G物hFs?G动hG)h? 总Fs(物?G动Fs从力的角度分析: ??W有G物nF?G动W??G物G? 总nF物?G动nF小技巧:

例如:η=80%,

1????G动G?20%?1 即G动与G物之比为1:4,G动与nF之物80%4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??W有W,从做功的角度求解。 总四、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:??W有W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n

2. 绳子自由端朝向——确定绳子起始位置F方向

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1 B、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3/4 3、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=________。 5:1

1、两个滑轮组如图2-4甲、乙所示,若每个动滑轮的重G0,摩擦阻力和绳

子重力不计,用它们匀速提起重力为G?5G0的物体时,甲乙两滑轮组的机

械效率之比 G 甲

G 为( )

图2-4 乙 A、6︰7 B、7︰6 C、5︰6 D、5︰7

2、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>ηB B、ηA<ηB

C、ηA=ηB

D、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、6:7 B、7:6 C、5:2

D、15:7

7、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2000 N的物体. (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800 N,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F=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F的功率为P ;用该滑轮组拉着物体B以s的速度做匀速直线运动,所用拉力F的功率为P ,滑轮组的机械效率为75%;已知

P :P =3:2,则物体B做匀速直线运动时受到的阻力为 N。

图12

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______;

F 若物体移动速度为米/秒,则1分钟内拉力做的功是_______A 焦。

图1-7

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倍,滑轮组的机械效率为

75%。若人以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

C 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B 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A 置中滑轮A、B、C的重力分别为100N、50N、40N,人的重力为600 N,当人用100N的拉力向下拉绳子时,地面对工作台的支持力为450 N,则工作图10

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20 N要使动滑轮匀速上升,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______ ② 3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 物重 物体上升的高度测力计的示数F/N 测力计移动的距离次数 G/N h/cm s/cm 1 6 3 9 2 6 5 18 3 6 8 24 (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)

2.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、高为2m的实心圆柱体从

水下提起,已知圆柱体的密度为×103

kg/m3

,水的密度为×103

kg/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×10N,密度为×10kg/m。测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上拉力之比为1:2。若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg,问

(1)物体出水面前,滑轮组的机械效率是多少

(2)物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率多大

2.如图19所示,质量为70kg的工人站在水平地面上,用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时,放入货箱的货物质量为160kg,工人用力F1匀速拉绳的功率为P1,货箱以0.1rn/s的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N1。第二次运送货物时,放入货箱的货物质量为120kg,工人用力F2匀速拉绳,货箱以0.2m/s的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N2,滑轮组机械效率为η2。N1与N2之比为15:19。(不计绳重及滑轮摩擦,g取l0N/kg)

3

3

3

求:(1)货箱和动滑轮的总质量m; (2)功率P1; (3)机械效率η2。

初三机械效率复习讲义 

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:??W有用定义式:W?100%总3、有用功:提升目的重物所必须要做的功额外功:克服机械自
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