第11講滑輪（答案）

第十一講滑輪知識(shí)與技能：認(rèn)識(shí)定滑輪、動(dòng)滑輪和滑輪組的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)以及它們的應(yīng)用；習(xí)慣與方法：熟練掌握機(jī)械效率及其測(cè)量的方法、知道機(jī)械效率的定義；思維與素養(yǎng)：增強(qiáng)學(xué)生受力分析的能力，綜合計(jì)算的能力。知識(shí)點(diǎn)一、定滑輪1.定義：中間的軸固定不動(dòng)的滑輪。2.實(shí)質(zhì)：定滑輪的實(shí)質(zhì)是：杠桿。3.作用：能。4.對(duì)理想的定滑輪（不計(jì)輪軸間摩擦）F=G；實(shí)際生活中，F(xiàn)>G。 知識(shí)點(diǎn)二、動(dòng)滑輪1.定義：和重物一起移動(dòng)的滑輪。（可上下移動(dòng)，也可左右移動(dòng)）2.實(shí)質(zhì)：動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是：動(dòng)力臂是阻力臂倍的杠桿。3.特點(diǎn)：使用動(dòng)滑輪能。（物體要比動(dòng)滑輪重）①常規(guī)狀況下：a.理想的動(dòng)滑輪（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力）則：F=Gb.只忽略輪軸間的摩擦則拉力F=(G物+G動(dòng))注意：①可以省一半力，并不是說(shuō)一定省力一半。說(shuō)明：理想的動(dòng)滑輪（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力），豎直拉繩最省力且省一半力即F1=G物；實(shí)際生活中，F(xiàn)1>G物.圖一：在理想狀態(tài)（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力）F2>F1=G物；實(shí)際生活中，F(xiàn)2>F1>G物②一般可以省力，并不是只要用動(dòng)滑輪就一定省力。圖二：理想的動(dòng)滑輪（不計(jì)軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力）則F=2G物只忽略輪軸間的摩擦則拉力F=2G物+G動(dòng)知識(shí)點(diǎn)三、滑輪組的特點(diǎn)及其應(yīng)用①滑輪組的特點(diǎn)：拉動(dòng)物體時(shí)，既能省力又能改變力的方向②滑輪組的計(jì)算：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是動(dòng)滑輪和重物總重的幾分之一，動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離就等于重物提升高度的幾倍③根據(jù)一定的要求設(shè)計(jì)滑輪組繞線(xiàn)的方法：滑輪組的繞線(xiàn)方法與繩子股數(shù)的確定滑輪組的繞線(xiàn)方法：常見(jiàn)滑輪組的構(gòu)成有以下幾種情況（如圖所示），同一種構(gòu)成有“定起”和“動(dòng)起”兩種繞線(xiàn)方法(繞線(xiàn)注意：繞線(xiàn)不交叉，不重疊；奇動(dòng)偶定)，要求繞線(xiàn)過(guò)程中繩子必須繃緊，具體繞線(xiàn)如圖所示：知識(shí)點(diǎn)四、四種動(dòng)滑輪的比較組裝示意圖距離速度省力/費(fèi)力豎直正裝S=2hV拉=2V物F=G物豎直倒裝S=hV拉=V物F=2G物水平正裝S=2LV拉=2V物F=f水平倒裝S=LV拉=V物F=2f滑輪組技巧分析區(qū)分滑輪組中Ｆ和Ｇ的關(guān)系（以下滑輪組中不計(jì)滑輪重、不繩重及摩擦）Ｆ＝ＧＦ＝ＧＦ＝ＧＦ＝Ｇ如右上圖所示，用滑輪裝置將A、B兩個(gè)物體懸掛，如果不計(jì)滑輪質(zhì)量、繩重和摩擦，要使整個(gè)裝置達(dá)到平衡，則GA＝GB。例1.如圖5，體重500N的人，要將G＝700N的吊籃勻速吊起，不計(jì)滑輪、繩重及摩擦。（1）如圖5，人站在地面上，至少要用N的力拉繩。（2）如圖6，人站在吊籃中至少要用N的力拉繩。知識(shí)點(diǎn)五、機(jī)械效率1.有用功：為達(dá)到目的必須做的功；額外功：為了達(dá)到目的并非需要又不得不做的功；總功：有用功和額外功的總和。2.機(jī)械效率的計(jì)算：對(duì)于滑輪組而言的公式運(yùn)用（不可直接用）：；對(duì)于水平方向上的滑輪組及滑輪組與浮力組合、與斜面組合時(shí)，可牢記針對(duì)滑輪組的機(jī)械效率，力均是作用在滑輪組上的，進(jìn)行受力分析找力并求該力所作的功，分清有用功和總功，運(yùn)用基本公式求機(jī)械效率。3．提高機(jī)械效率的方法：由公式可知，當(dāng)有用功一定時(shí)，額外功越小，機(jī)械效率越高，因此設(shè)法減小額外功可以提高機(jī)械效率。如減輕動(dòng)滑輪本身的重量，加潤(rùn)滑油可以減小摩擦等；當(dāng)額外功一定時(shí)，有用功越大，機(jī)械效率越高，因此增大有用功可以提高機(jī)械效率，如增加物重可以提高機(jī)械效率。機(jī)械效率具有“可變性”。由可知，如果該機(jī)械的額外功（Ｗ額外）一定，有用功（W有用）越大，機(jī)械效率越大。因此，增加物重能增大機(jī)械效率。由上面的公式還可以知道：當(dāng)有用功一定時(shí)，額外功越小，則機(jī)械功率越大。因此設(shè)法減小額外功可以提高機(jī)械功率。如減輕機(jī)械本身的重量，加潤(rùn)滑油以減少摩擦，都可以不同程度地減少額外功，提高機(jī)械效率。4.與斜面效率有關(guān)的公式：W有用=Gh；W總=Fs；W額外=fs；根據(jù)W總=W有用+W額外，利用這個(gè)式子可求物體與斜面間的摩擦力。斜面機(jī)械效率與斜面的坡度有關(guān)，坡度越大，物體與斜面間壓力越小，滑動(dòng)摩擦力越小，提升相同高度，物體走過(guò)的路程越短，因此克服摩擦做的額外功越小，機(jī)械效率越大。精熟講授①1.如圖所示，小明分別用甲、乙兩個(gè)滑輪把同一袋沙子從地面提到二樓，用甲滑輪 所做的總功為W1，機(jī)械效率為η1；用乙滑輪所做的總功為W2，機(jī)械效率為η2．若不計(jì)繩重與摩 擦，則（C）A．W1=W2，η1=η2B．W1=W2，η1＜η2C．W1＜W2，η1＞η2D．W1＞W(wǎng)2，η1＜η2高效演練11在不計(jì)摩擦和繩子質(zhì)量的情況下，分別使用定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組（兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪）勻速提升同一物體到同一高度處，其機(jī)械效率分別為η定、η動(dòng)、η組，則下列選項(xiàng)正確的是（A）A．η組＜η動(dòng)＜η定B．η定＜η動(dòng)＜η組C．η動(dòng)＜η定＜η組D．η定＜η組＜η動(dòng)精熟講授②如圖所示，斜面長(zhǎng)為3m，高為lm，工人用400N沿斜面方向的力將重為840N的箱 子推到車(chē)上．在這過(guò)程中（C）A.有用功是400J，總功是840JB.有用功是840J，額外功是400JC.總功是12O0J，機(jī)械效率是7O%D.有用功是400J，機(jī)械效率是7O%高效演練11如圖所示，斜面長(zhǎng)6m，高3m，用沿斜面向上、大小為100N的拉力F使物體在5s 內(nèi)沿斜面移動(dòng)了2m，下列說(shuō)法正確的是（C）A.滑輪組的機(jī)械效率是40%C.拉力F做的功是600JB.物體重300ND.拉力F的功率是40W高效演練22如圖所示，用豎直向上的力勻速拉動(dòng)較長(zhǎng)的杠桿，使重為18N的物體緩慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力移動(dòng)的距離為0.25m．拉力所做的功為2J，有用功為1.8J，杠桿的機(jī)械效率為90w．高效演練23斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，生活中人們常常利用它來(lái)省力．小明想搽究“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度的關(guān)系”．于是他找來(lái)木塊A、長(zhǎng)木扳B、三個(gè)高度不同的長(zhǎng)方體C和一把彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．（1）除上述器材外，小明要完成實(shí)驗(yàn)還需要的一種器材是刻度尺；（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)沿斜面向上拉動(dòng)術(shù)塊，使木塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；（3）實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下表，則第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)斜面的機(jī)械效率為71.4%；（4）分析比較下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得到的結(jié)論是：斜面越陡斜面的機(jī)械效率越高．實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾斜程度木塊重G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N木塊沿斜面移動(dòng)的距離S/m斜面的機(jī)械效率1較緩50.23.30.560.6%2較陡50.253.80.565.8%3最陡50.34.20.5斜面的機(jī)械效率還有什么因素有關(guān)？斜面的粗糙程度精熟講授①小明在探究利用杠桿做功的實(shí)踐活動(dòng)中，所用的杠桿是一根質(zhì)量均勻、重為5N的硬棒，他將棒的一端固定，把重為15N的物體掛在棒的中點(diǎn)，然后用手緩慢豎直向上提起棒的另一端，如圖所示，若把物體提升了10cm，則小明作用在杠桿上的拉力是10N，此過(guò)程中杠桿的機(jī)械效率是75%。高效演練11在“測(cè)定動(dòng)滑輪機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小明用如圖所示的動(dòng)滑輪提升鉤碼，改變 鉤碼的數(shù)量，正確操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)序號(hào)鉤碼重鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/cm①1.020.000.740.00②2.020.001.240.00③3.020.001.740.00（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使持在動(dòng)滑輪下的鉤碼緩緩上升．（2）第①次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為71.4%．（3）第③次實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼上升的速度為0.05m/s，則拉力的功率為0.17W．（4）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，同一動(dòng)滑輪，所提升物重增大，機(jī)械效率將增大（選填“增 大”、“減小”或“不變”）．精熟講授②如圖所示，用24N的力F沿水平方向拉滑輪，可使重20N的物體A以的速度在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)。物體B重10N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)恒為5N（不計(jì)滑輪、測(cè)力計(jì)、繩子的重力，滑輪的轉(zhuǎn)軸光滑）。下列說(shuō)法正確的是（C）A．物體A受到地面的摩擦力是12N B．滑輪移動(dòng)的速度是C．在4s內(nèi)繩子對(duì)物體A做的功9.6J D．水平拉力F的功率是4.8W高效演練21如圖，物體A重120N，在重力為GB的物體B的作用下在水平桌面上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，A與桌面之間的摩擦力為f，如果在A上加一個(gè)水平向左大小為180N的拉力F，物體B勻速上升，則下列選項(xiàng)正確的是（C）（不計(jì)摩擦、繩重及滑輪重）A.GB=30N B．GB=90N C．f=90N D．f=180N高效演練22如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長(zhǎng)的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N．若不計(jì)滑輪重、彈簧測(cè)力計(jì)重、繩重和滑輪摩擦，則下列說(shuō)法中正確的有（D）A.B受到的摩擦力為3N，方向水平向左B.滑輪移動(dòng)的速度為0.4m/sC.繩子拉物體A的功率為2WD.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中若將拉力F增大到12N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)仍為3N高效演練23如圖甲所示為小科設(shè)計(jì)的滑輪組裝置，其中滑塊A置于表面粗糙程度各處相同的水平面上，重物B的重力GB可改變(動(dòng)滑輪重不計(jì))；小科在某次使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄了一些數(shù)據(jù)，并繪制成曲線(xiàn)，即重物B的重力GB、滑塊A運(yùn)動(dòng)速度v，滑塊A在水平面上通過(guò)的距離s隨時(shí)間t的變化曲線(xiàn)分別如圖乙、丙、丁所示.若不計(jì)繩重及繩與滑輪間的摩擦,跨過(guò)滑輪的繩或豎直或水平，A距水平面上的定滑輪、B距水平面均足夠遠(yuǎn).(1)由圖丙可知，重物B在__46s___時(shí)間段內(nèi)勻速下降；(2)求出在24s內(nèi)，A受到的摩擦力的大小__13.5N__；(3)求出在46s內(nèi)，水平繩對(duì)A的拉力做的功._540J__；(4)求出在24s內(nèi)，重力GB做功的功率.__250W__。精熟講授①如圖所示，一小型牽引車(chē)通過(guò)滑輪組打撈深井中的重物，物重為1.2×103N，密度為1.6×103kg/m3，測(cè)得物體在出水面前、完全出水面后牽引車(chē)作用在繩子上的拉力之比為1∶2，不計(jì)繩重、輪繩摩擦及水的阻力。試分析計(jì)算回答：(1)滑輪組在此次打撈重物體現(xiàn)的特點(diǎn)有___C___（選填）；A．只省力B．只改變力的方向C．省力且改變力的方向D．不省力、不改變力的方向(2)動(dòng)滑輪的重力為多少N？300N(3)重物在出水面前，滑輪組的機(jī)械效率是多少？60%(4)若重物在出面后上升的速度為0.6m/s，則牽引車(chē)的拉力功率為多少W？900W高效演練11中華神州打撈公司用如圖所示的滑輪組，打撈沉在長(zhǎng)江三峽江底一個(gè)方形物體．物體上表面距離水面50米，重力為2400N，體積為0.2m3．打撈時(shí)勻速提升該物體．（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：(1)物體沉在江底時(shí)，上表面受到的水的壓強(qiáng)；500000Pa(2)物體在露出水面之前受到水的浮力；2000N(3)物體在露出水面之前，人的水平拉力F；250N(設(shè)物體在露出水面之前此裝置的機(jī)械效率為80%)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物體M，已知被提升的