第十二讲02第2节 滑轮 机械效率 课件 +含视频

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实验 测量滑轮组的机械效率
二、其他简单机械1、斜面的特点：____力但费距离；高度相同时，斜面越长，越____力．2、轮轴的实质：一个可以连续旋转的杠杆．应用：辘轳、门把手、汽车方向盘等．
三、机械效率1、功的分类(1)________功：无论采取哪种方法都必须要做的功，用W有表示．如提升重物W有＝Gh，水平拉重物W有＝fs(即克服摩擦力做的功)(2)________功：并非我们需要但又不得不做的功，用W额表示．(3)总功：用W总表示，W总＝____________．2、定义：______跟_____的比值叫做机械效率，用符号____表示．3、公式：____________．
4、使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总______总功．机械效率总小于1.5、注：若不计摩擦、绳重和空气阻力，滑轮组的机械效率也可以用 来计算．
1. 判断下列说法的正误，正确的打“√”；错误的打“×”．(1)动滑轮既能省力又能改变力的方向(　　)(2)减小机械内部摩擦可以提高其机械效率(　　)(3)改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数可以提高机械效率(　　)(4)机械效率越高的机械，做功就越多(　　)
2. 如图2所示滑轮组，每个滑轮重50 N，用这个滑轮组把质量为40 kg的重物在2 s内匀速提升2 m，不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.求：(1)重物上升的速度为______m/s.(2)绳自由端移动的距离为____m.(3)拉力F的大小为________N.(4)拉力做的功为________J.(5)拉力F的功率为________W.(6)滑轮组做的有用功为________J，额外功为________J.(7)滑轮组的机械效率为__________．(百分号前保留1位小数)
辘轳：辘轳是中国古代一种提水工具．井上竖起一个井架，装上手柄和手摇的转轴，将绳索缠绕在轴上，将水桶系在绳的一端，摇动手柄，便可使水桶起落．
滑轮组的相关计算(孝感咸宁均3考) 考向1　非图像类(孝感3考；咸宁2考)1. (2022黄石8题2分)如图所示，分别用两种机械在相同时间内将相同的物体匀速提升相同的高度，则(　　)A. 拉动绳端的速度之比是1∶2B. 拉动绳端的力大小一定相同C. 有用功之比是1∶2D. 机械效率相同
2. (2022荆门25题3分)小睿组装了如图所示的装置，其中物体的质量为48 kg.当物体在空中保持静止时，与物体相连的绳子拉力为________N；当物体以1 m/s速度向上做匀速直线运动时，经过10 s，物体克服重力所做的功为________J；此时人的拉力大小为320 N，该装置的机械效率为________%.(g取10 N/kg)
2．1　变水平方向(2021黄石10题2分)如图所示，重600 N的物体在大小为100 N的水平拉力F作用下，以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10 s，滑轮组的机械效率为60%.在此过程中下列选项正确的是(　　)A. 物体与地面间的滑动摩擦力为100 NB. 拉力F做的功为100 JC. 额外功的功率是8 WD. 绳子自由端移动的速度为0.3 m/s
3. (2018孝感16题8分)搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，工人的重力为640 N，与地面接触的总面积为4×10－2 m2，提升时间为20 s，重物上升高度为2 m．求：(1)提升时绳自由端的速度为多少．
解：(1)重物上升的速度v物＝ ＝ ＝0.1 m/s由图知n＝3，绳自由端的速度v绳＝nv物＝3×0.1 m/s＝0.3 m/s
(2)若拉力F的大小为150 N，则拉力的功率为多少．
(2)当拉力为150 N时，拉力的功率P＝ ＝ ＝Fv绳＝150 N×0.3 m/s＝45 W
(3)若上述过程中所提货物重为360 N，则滑轮组的机械效率为多少．
(3)当G物＝360 N时，滑轮组的机械效率η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝80%
(4)若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对高台的压强为2.0×104 Pa，则所提升货物的重力为多少．
当G物＝360 N时，F拉＝150 N，由题意得：F拉＝ (G物＋G动)，即G动＝3F拉－G物＝3×150 N－360 N＝90 N工人对高台的压力F压＝pS＝2.0×104 Pa×4×10－2 m2＝800 N其中F支＝F压，人对绳末端的拉力F拉′＝F支－G工＝800 N－640 N＝160 N，由F拉′＝ (G物′＋G动)得，另一重物的重力为G物′＝3F拉′－G动＝3×160 N－90 N＝390 N
解题关键点对人进行受力分析，如下图．利用题干中人对地面的压强求出人对地面的压力(即地面对人的支持力)，从而求出绳对人的拉力(即人对绳端的拉力)，再代入滑轮组的关系式中求解货物的重力即可．
3．1　变拉力方向(2022荆州35题8分改编)项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70 kg的建筑材料匀速提升了6 m，用时10 s．电动机的输出功率恒定为600 W，不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.求：(1)建筑材料上升的速度．
解：建筑材料上升的速度v材料＝ ＝ ＝0.6 m/s
(2)10 s内电动机输出的总功．
10 s内电动机输出的总功W总＝P输出t＝600 W×10 s＝6 000 J
(3)动滑轮所受的重力．
由图可知，承担物重的绳子段数n＝2，绳子自由端移动的距离s绳＝nh材料＝2×6 m＝12 m由W总＝F拉s绳得，电动机对绳子的拉力F拉＝ ＝ ＝500 N建筑材料的重力G材料＝m材料g＝70 kg×10 N/kg＝700 N由F拉＝ (G材料＋G动)得，动滑轮的重力G动＝nF拉－G材料＝2×500 N－700 N＝300 N
(4)若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度．
由机械效率公式得G′＝90%×(G′＋300 N)解得该建筑材料的重力G′＝2 700 N电动机对绳子的拉力F拉′＝ (G′＋G动)＝ ×(2 700 N＋300 N)＝1 500 N由P输出＝ ＝ ＝F拉′v绳′＝F拉′×nv材料′＝F拉′×2v材料′得，建筑材料上升的速度v材料′＝ ＝ ＝0.2 m/s
考向2　图像类(咸宁2020.19)4. (2020咸宁19题2分)用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5 m．滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示．不计摩擦，下列分析正确的是(　　)A. 动滑轮的重力为5 NB. 该滑轮组的机械效率可以达到100%C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5 J
解题关键点求解动滑轮的重力时，根据滑轮组的机械效率η＝ 进行转换，再将图像中的特殊点(横、纵坐标均已知)代入，即可将G动求出．
4．1　变滑轮组模型(2019十堰35题3分)质量为m的工人要用如图甲所示的滑轮组将一批建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料所受重力变化的图像如图乙所示，若机械摩擦及绳重忽略不计，影响滑轮组机械效率的原因为____________________(写出一点即可)，则动滑轮受到的重力为______N；该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料，此滑轮组机械效率的最大值为________．(后两空均用已知量符号表示)
物重(或动滑轮的重力)
斜面的机械效率5. (2022十堰35题3分)如图所示，斜面与水平地面夹角为30°.某快递员用500 N力，将重800 N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向________；斜面的机械效率为________．不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用__________________的方法可以提高斜面的机械效率.
解题关键点斜面的机械效率η＝ ，G物与F推已知，因此转为求斜面高度h斜与面长度s的关系，根据图示斜面角度30°，可结合数学知识(sin30°＝ )进行求解
测量滑轮组的机械效率例　 小明在做“测量滑轮组机械效率”的实验时，实验装置如图所示．设计与进行实验(1)除了图中所示的器材外还需用到的测量器材是________．
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(2)弹簧测力计在使用前应在________(选填“水平”或“竖直”)方向进行调零，用弹簧测力计测量钩码的重力并填入表格．(3)按照图示安装滑轮组，分别记下________和绳端的初始位置．(4)实验过程中应该竖直向上________拉动弹簧测力计，使钩码上升，在读出拉力F的值时，弹簧测力计应该保持________(选填“静止”或“运动”)状态，同时测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s.
(5)改变钩码个数，进行多次实验，将收集到的数据记录在下表中．
分析现象和数据，总结结论(6)第3次实验中，绳端拉力F做的有用功为_____J，机械效率为______．(百分号前保留一位小数)
交流与反思(7)通过比较1、2、3三次实验数据可以得出：使用同一滑轮组提升重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越________．(8)如果在第1次实验中，忽略绳重和摩擦，则动滑轮的重力为________N.
(9)下图中能粗略反映滑轮组的机械效率η与提升物重G的关系是________.
(10)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有一定的倍数关系，于是他认为；钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率．同学小红认为钩码提升的高度越高，有用功就越大，机械效率就越大．你认为________的看法正确，理由是______________________________________________________________
根据 可知，机械效率与物体上升的高度无关
(11)[生活实践](2021遂宁改编)为提高滑轮组机械效率，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有________．(多选)A. 减轻动滑轮重B. 增加所提物体重C. 机械加润滑油D. 增加重物上升高度
1．实验原理：η＝2．主要实验仪器及作用(1)弹簧测力计的使用和读数(测量拉力的大小和钩码重)(2)刻度尺的使用和读数(测量钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离)3．设计实验数据记录表格4．实验操作(弹簧测力计匀速直线拉绳子)5．计算有用功、总功、机械效率