1、滑轮滑轮及机械效率计算专题复习及机械效率计算专题复习新课标新课标等臂等臂省力省力方向方向 注：注：一、知识储备一、知识储备（一）、（一）、滑轮和滑轮组滑轮和滑轮组F.水平方向的滑轮组：水平方向的滑轮组：使用水平方向的滑轮组使用水平方向的滑轮组拉拉重物时，重物时，若动滑轮重和摩擦不计，若动滑轮重和摩擦不计，动动滑轮滑轮被几段绳子被几段绳子拉拉住住，所用的力就是物体与接触面，所用的力就是物体与接触面摩擦力摩擦力的几的几分之一。即分之一。即13FffNGT如图所示，拉力如图所示，拉力F的大小等于的大小等于 。1nFf、有用功、额外功和总功、有用功、额外功和总功二、机械效二、机械效率率（二）、机械效率
2、（二）、机械效率（1）、机械效率：有用功与总）、机械效率：有用功与总功的比值叫做机械效率。功的比值叫做机械效率。2、机械效率、机械效率（2）、计算公式：）、计算公式：%100额外有用有用总有用WWWWW 在理解有用功、额外功、总功和机械效率的基础上，对各种情况的机械，还要能够准确地判定有用功、额外功和总功。不考虑摩擦，几种典型的情况列表如下：FG 例例1.1.如下图所示，通过滑轮组用如下图所示，通过滑轮组用200N200N的拉力在的拉力在20s20s内将重内将重为为480N480N的物体匀速提高的物体匀速提高2m2m，（不计绳重和摩擦），求：，（不计绳重和摩擦），求：（1 1）动滑轮重；）动滑
3、轮重；（2 2）绳自由端的移动速度为多大？）绳自由端的移动速度为多大？分析：（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据F=F=（G G物物+G+G动动）求出动滑轮的重力；（2）先根据速度公式求出物体上升的速度，根据v v绳绳=nv=nv物物求出绳自由端的移动速度 二、典例解析二、典例解析解：（1）由图可知n=3，根据F=（G物+G动）可得，动滑轮的重力：G动=nF-G物=3200N-480N=120N；（2）物体上升的速度：v物=0.1m/s，绳自由端的移动速度：v绳=nv物=30.1m/s=0.3m/s答：（1）动滑轮重为120N；（2）绳自由端移动的速度为0.3m/s 例例2.如图所示，物体
4、如图所示，物体A重重G80N，在，在F60N拉力拉力下下匀速匀速前进，前进，此时物体此时物体A受到的受到的摩擦力等于摩擦力等于 N。（滑轮自重及绳子与滑轮。（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）的摩擦不计）AF.fTNG1:竖直方向竖直方向上有一对上有一对平衡力平衡力N和和G2:水平方向水平方向上有一对上有一对平衡力平衡力T和和fG=N=80NT=f=120N12Ff因为因为所以所以f=2F=120N综合分析得：综合分析得：120 例例3用滑轮组匀速提升重为用滑轮组匀速提升重为2000牛的物体，作用在绳子自由端牛的物体，作用在绳子自由端的拉力做功的功率为的拉力做功的功率为1250瓦，滑轮瓦，滑轮组
5、的机械效率为组的机械效率为80%，求重物上升，求重物上升的速度是多少？的速度是多少？二要明白“重物上升”与“绳子自由端拉动”具有同时性。因此于是，重物上升的速度解析：解答本题的关键是：一要弄清有用功解析：解答本题的关键是：一要弄清有用功和总功。将物体提升一定高度做的功和总功。将物体提升一定高度做的功有有用功：有物用功：有物h；作用在绳子自由端的拉；作用在绳子自由端的拉力做的功力做的功总功：总拉总功：总拉t（因已知功（因已知功率），则机械效率可表示为：率），则机械效率可表示为：说明：对涉及滑轮组的速度说明：对涉及滑轮组的速度的问题，关键是抓住的问题，关键是抓住“重物上重物上升或移动升或移动”与与
6、“绳子自由端拉绳子自由端拉动动”的同时性，再将对应物理的同时性，再将对应物理量用对应的符号代入公式进行量用对应的符号代入公式进行推演和代数变换，问题即可解推演和代数变换，问题即可解决。决。例例4 用一个动滑轮提升重为用一个动滑轮提升重为96牛的货物，所用拉力为牛的货物，所用拉力为60牛，此动牛，此动滑轮的机械效率是多少？若用此动滑轮的机械效率是多少？若用此动滑轮提升重滑轮提升重200牛的重物，拉绳子牛的重物，拉绳子的速度为多少时，拉力做功的功率的速度为多少时，拉力做功的功率刚好刚好22.4瓦。（不计绳重和摩擦）瓦。（不计绳重和摩擦）由于不计绳重和摩擦，故动滑轮重G动可由：求得：G动2F物60牛
7、96牛24牛12FGG动物解析：此动滑轮的机械效率为解析：此动滑轮的机械效率为11()(2002422FGG动物牛牛)=112牛WF hPFtt总拉提升200牛重物的拉力于是，由得：说明：凡涉及物重发生变化的动滑轮（或说明：凡涉及物重发生变化的动滑轮（或滑轮组）的问题时，其机械效率是变化的：随滑轮组）的问题时，其机械效率是变化的：随物重的增大而增大。物重的增大而增大。本题提升200牛重物时 因此，解决这类问题时，首先要求出因此，解决这类问题时，首先要求出动滑轮的重动滑轮的重G动：一般用动滑轮（或滑动：一般用动滑轮（或滑轮组）省力的特点比较简便。轮组）省力的特点比较简便。例例5、如图所示、如图所
8、示,滑轮组匀速拉动钢锭，已知钢锭与地面滑轮组匀速拉动钢锭，已知钢锭与地面摩擦力摩擦力F1为为1200N，若此时滑轮组机械效率为，若此时滑轮组机械效率为80%，物，物体速度为体速度为1m/s求拉绳的速度是多少？求拉绳的速度是多少？拉绳的力拉绳的力F为多大？拉力的功率是多少？为多大？拉力的功率是多少？如果想用更小力拉动钢锭，请提一条可行建议如果想用更小力拉动钢锭，请提一条可行建议解：解：V绳绳=3x1m/s=3m/s=F拉拉V绳绳=500Nx3m/s=1500WF摩摩xS物物F拉拉x3S物物1200N F拉拉x380%=F拉拉=500NP拉拉=例例6、斜面高为、斜面高为1m，斜面长为，斜面长为4m
9、，要把，要把G500N的物体的物体从底端匀速推向顶端从底端匀速推向顶端 （1）如果斜面是光滑的，推力）如果斜面是光滑的，推力F为多大？为多大？（2）如果斜面对重物的摩擦力）如果斜面对重物的摩擦力f=0.05G，那么推力又，那么推力又是多大？斜面的机械效率是多少？是多大？斜面的机械效率是多少？解解：(1)斜面光滑斜面光滑 W额额=0 G物物h=FS500Nx1m=Fx4m F=125N（2）W额额=f摩摩S=0.05x500NX4m=100J w有有=Gh=500Nx1m=500J w总总=100J+500J=600J F=W总总/S=600J/4m=150N=W有有/W总总=500J/600J
10、=83.3%三、针对训练解：（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，所以弹簧测力计的示数为5.4N，物体A的重力：GA=nF=35.4N=16.2N；（2）物体的重G物=m物g=3kg10N/kg=30N，拉力F拉=（G物+G动）=（3N+30N）=11N1、如图所示，用滑轮组匀速提升物体A时，测力计的示数为 N，如果不计滑轮重、绳重和摩擦，物体A的重力为 N若动滑轮重3N，用此装置提升质量3kg的重物，则拉力为 N5.416.211故答案为：5.4；16.2；11 F2F1F3AAAF1=N；F2=N；F3=N.2、如图所示，物体A重150N，在拉力作用下匀速移动，若受到地面的摩擦力为120N，
11、不计滑轮重，试计算各情况下拉力的大小。6012040 3、小悦用如图所示的滑轮组，在10s钟内将重力为600N的物体A匀遭提升了2m巳知绳子自由端所用的拉力为200N（不计摩擦及绳重）（1）小悦做了多少有用功？（2）小悦做功的功率是多少？（3）若用该滑轮组提升800N的物体，则拉力应为多少？解：（1）W有用=Gh=6002J=1200J（2）W总=FS=20042J=1600J P=160W（3）W额=W总-W有用=1600-1200J=400J G动=200N F拉=250N4、如图，是某人测滑轮组机械效率图形，钩码重为、如图，是某人测滑轮组机械效率图形，钩码重为1N，每个滑轮重为每个滑轮重
12、为0.5N，不计绳重及摩擦，使用滑轮组使钩，不计绳重及摩擦，使用滑轮组使钩码匀速直线上升码匀速直线上升10，求（，求（1）人的拉力大小为多少？）人的拉力大小为多少？（2）有用功？总功为？（）有用功？总功为？（3）机械效率为？）机械效率为？解：解：F=13 （G物物+G动）动）=1/3（1N+0.5N）=0.5NW有有=G物物h=1Nx0.1m=0.1JW总总=FS=0.5Nx0.1mx3=0.15JW有有W总总=0.1J0.15J=66.7%5、用动滑轮将重、用动滑轮将重600N的物体匀速提高的物体匀速提高2m，拉力为，拉力为400N，所用的时间为所用的时间为20s。求：（。求：（1）有用功；
13、（）有用功；（2）拉力的功）拉力的功率；（率；（3）该滑轮组的机械效率。）该滑轮组的机械效率。解：解：W有有=G物物h=600Nx2m=1200JW总总=FS=400Nx2mx2=1600JP=W/t=1600J/20s=80w=W有有W总总1200J1600J=75%6、用如下图所示滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。、用如下图所示滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。（1）当物重为）当物重为150N时，绳端所用的拉力是时，绳端所用的拉力是60N，此时滑，此时滑轮组的机械效率是多少？轮组的机械效率是多少？（2）当所吊重物为）当所吊重物为300N时，时，10s内重物被匀速提高内重物被匀速提高2m时，时，
14、绳端拉力做功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是绳端拉力做功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是多少？多少？解解1=W有有W总总=G物物hFx3h=150N60Nx3=83.3%（150N+G动）动）G动动=30NF2=1/3（300N+30N）=110NP拉拉=FV=110NX2mx3/10s=66W60N=2=300NF3h物物=G物物h物物110Nx3W有有W总总=90.9%结论：同一滑轮组，所挂物体越重，滑轮组的机械效结论：同一滑轮组，所挂物体越重，滑轮组的机械效率越高率越高。新课标新课标7 7、如图、如图K30K303 3所示，一卡车车厢底板距地面所示，一卡车车厢底板距地面1.5 m高，小高，小明把一块明把一块3 m长的钢板长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用他通过这个斜面，用F600 N的力，把一个大木箱由的力，把一个大木箱由B B处推处推到到A A处，已知木箱重为处，已知木箱重为1000 N。新课标新课标(1)(1)把木箱由把木箱由B处推到处推到A处，用了处，用了30 s时间，求木箱的运动时间，求木箱的运动速度。速度。(2)(2)小明推木箱做了多少功？小明推木箱做了多少功？(3)(3)这个过程中，斜面的机械效率是多少？这个过程中，斜面的机械效率是多少？(结果保留一结果保留一位小数位小数)新课标新课标
