滑轮组及斜面及机械效率.doc

《滑轮组及斜面的机械效率》重难点精讲
一、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s是重物移动的距离h的n倍即s=nh
4.组装滑轮组方法：首先根据公式n=或n=求出绳子的股数n；
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。
二、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=f L
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。

η
W有用
W总
=
η
Gh
FL
=
η
Gh
FS
=
Gh
Fh
=
G
F
=
η
Gh
FS
=
Gh
F2h
=
G
2F
=
η
Gh
FS
=
Gh
Fnh
=
G
nF
=
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（动滑轮及绳子）自重、减小机件间的摩擦，增大重物。
典型例题精析：
例：1．利用一个动滑轮将重70N的物体匀速提高6m，设动滑轮重10N，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是_____________，总功是___________，这个滑轮组的机械效率是___________。
2． 如图1所示，物重40N，滑轮重10N，用力F匀速向上提起重物时，拉力F的大小为_________，滑轮组的机械效率是___________。（绳重和摩擦不计）
3．如图3所示，物体A的质量是100kg，在力F的作用下物体以0．5m/s的速度沿水平方向匀速前进。若A与水平面间的摩擦力为物重的1/2，滑轮组的机械效率为80%，则5s内拉力的有用功是______J，拉力F是______N。（g取10N/kg）
4．用图4所示的滑轮组甲和乙，提起同样重的物体时甲滑轮组的机械效率为η甲，乙滑轮组的机械效率为η乙，则可判定η甲______η乙；如果用乙滑轮组第一次提起重G1的重物，机械效率为η1，第二次提起重为G2的重物（G1> G2），机械效率为η2，则可判定η1______η2。（不考虑绳重和摩擦的影响，且动滑轮的重力相等）

点拨：题1、2可根据公式直接直接代入对应数据求值；题3中注意有用功为克服摩擦力做的功；题4中甲乙两滑轮组W额相等，同时增加重物可提高滑轮组效率。
5.测定滑轮组的机械效率。选用的滑轮每个重0．6N，每个钩码重2N，弹簧测力计的最大量程为2．5N。现挂3个钩码（不计滑轮之间摩擦）：
a. 要完成此实验最少需_______个定滑轮，______个动滑轮。
b. 在方框中画出实验装置图。

点拨：由题意可知绳子自由端拉力F最大为2.5N，重物重力G=6N,由nF=G得绳子股数至少为3。因此至少需要一个定滑轮一个动滑轮，且绳子自由端要向上拉。
6、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图13所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
（1）在表中空格处填下适当的数据（机械效率用百分数表示，保留一位小数）。
（2）在实验操作中应竖直向上________________拉动弹簧测力计。
（3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，_________可以提高滑轮组的机械效率。
（4）滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想：
滑轮组的机械效率与_________________________有关（写出一种影响因素即可）。

7、在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。

（1)由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J，人做的总功为 J。
(2）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是 ；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是 。
（3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为 。
8、某同学测量滑轮组的机械效率时，先用弹簧测力计测出物重G，按图示组装好器材，拉动弹簧测力计使物体匀速上升，用刻度尺分别测出物体上升的高度h和绳端移动的距离s，在物体静止时读出拉力的大小F，最后，根据公式η算出滑轮组的机械效率。
(1)以上操作过程存在一处错误，请在错误的句子下面画上横线，并写出正确的操作方法：　　　　　
(2)为了提高滑轮组提升物体时的机械效率，请提出两条措施：
①　　　　　　　　　②　　　　　　　 
点拨：在“测滑轮组机械效率”及“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，读数时不能静止读数，静止时摩擦力与匀速提升中不相等，。弹簧测力计读数时还应看清分度值。绳子自由端移动距离s不需要测量，只需测量重物上升高度h即可，可根据公式s=nh(此公式恒成立)计算得到。提高滑轮机械效率的方法有减小机械（动滑轮及绳子）自重、减小机件间的摩擦，增大重物。