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滑轮组的机械效率范文1
关键词：机械效率；滑轮组；功
一、求解滑轮组问题前要明确的几个概念
1.对“机械效率”概念的理解
有用功跟总功的比值叫机械效率.因此要把握好对机械效率的理解，就必须对总功、有用功和额外功这三个概念的理解.（1）对简单机械而言， 总功是指动力对机械所做的功.一般情况下使用滑轮组做功时，动力作用于绳子自由端.（2）有用功是运用机械做功时对我们直接有用的功，是无论采取哪种方式都必须做的功. （3）额外功是并非我们需要但又不得不做的功.
2.对滑轮组装配的理解
使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，关于滑轮组的组装可以从两个方面来理解.（1）要熟练掌握滑轮组的省力规律并能正确判断绳子的段数.滑轮组省力的基本规律是：使用滑轮组时，动滑轮和重物由几段绳子承担，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重力的几分之一（此前提是不计绳子的重力和滑轮轴心处的摩擦力）.（2）绳子的自由端和动滑轮移动的距离之间有一定的几何关系.
二、使用滑轮组沿竖直方向提升重物时的情况
例1 装卸工人用如图1所示的滑轮组匀速提升重为1000 N的货物，所用的拉力F为600 N，绳子自由端在50 s内被拉下2 m，在此过程中，求：
（1） 拉力F所做的功；
（2）滑轮组的机械效率.
分析：①拉力即动力，因此求拉力做的功就是求总功，
W拉=Fs=600 N×2 m=1200 J.
②方法一：已经知道了W总，要求机械效率还需要知道W有，
从题中可以看出，只要知道了物重G和拉力F，即使不知道绳子移动的距离s和物体上升的高度h，也可以求出滑轮组的机械效率.
例2 某建筑工地用简易滑轮组将重4000 N的砖块运到离地4 m高的砌墙处，已知每个滑轮重100 N，滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计.若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500 N，n=2.求：
①提升一次砖的最大重力；
②提升一次砖时滑轮组的最大机械效率；
③若全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少做多少额外功.
分析：①因为不计绳重、挂网重和滑轮摩擦，
因此由F拉=
G物+G动n
可得G砖 =nF-G动=2×500 N-100 N=900 N.
②滑轮组的最大机械效率就是一次提升最重砖块时的机械效率.
③由于不计绳重、挂网重和滑轮摩擦，所以额外功就是克服动滑轮的重力所做的功， 而提升砖块的次数：
例3 小明利用如图2所示的装置沿水平方向匀速拉动一个重2000 N的物体时，物体受到地面的摩擦力为600 N，物体在5 s内匀速移动了1 m，作用在绳端的拉力为250 N，求：
①小明所做的功；②滑轮组的机械效率.
滑轮组的机械效率范文2
一、 实验步骤和表格设计
例1下面是“测滑轮组机械效率”的一些实验步骤：
A． 算出每次的有用功W有用、总功W总、机械效率η,并填入表格。
B． 用刻度尺测出钩码提升的高度h和弹簧测力计移动的距离S。
C． 换用不同的钩码，重复实验两次，并将实验数据填入表格。
D． 匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计读出拉力F的值，并记下钩和弹簧测力计的位置。
E． 安装好滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置。
（1）请将上述实验步骤按合理的顺序排列，并将步骤前的字母符号填在横线上：。
（2）请根据上面的实验步骤，设计一个记录实验数据的表格。
方法点拨这道题学生只要认真做过该实验，回因忆实验的过程，实验步骤就不难填写。再根据测量的物理量和所求的物理量设计表格，同时注意表头上物理量的符号和单位。
参能考答案（1）实验步骤：EDBCA
（2）表格如下：
复习策略复习时要搞清楚“测滑轮组机械效率”实验的原理、器材、实验步骤、测量方法、表格设计、数据填写、计算公式，形成清晰的网络，这样解决这类问题就迎刃而解。
二、实物连线和数值计算
例2在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表所示。
（1） 在表格的空格处，填入合适的数据。
（2） 在图中用笔画线代替细线组装滑轮组。
（3） 第1次实验测得滑轮组的机械效率为。
（4） 如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组下，根据题中已有的信息可以估计出这时滑轮组的机械效率值应在 范围内。
方法点拨对滑轮组进行装配的实物连线，首先要知道吊起动滑轮绳子的股数。本道题通过绳子自由端被拉长的距离与重物上升的高度之间的比例关系，确定绳子股数，再根据绳子起始点“偶定奇动”的原则，顺势进行连线》根据机械效率的定义计算出滑轮组的机械效率。
答案（1）40（2）略（3）66.7%（4）66.7%＜η＜72.7%
复习策略对滑轮组进行装配的复习中，强调根据绳子自由端被拉长的距离与重物上升的高度之间的比例关系，确定绳子股数，切不可根据F=G/η来确定绳子股数（很多学生容易在此犯错）。由于重物不由滑轮组的机械效率不同，所以也不能根据滑轮组的机械效率来求重物不同时的拉力和绳子自同端被拉长的长度，因为在同一滑轮组下，重物越重滑轮组的机械效率越高。
三、数据处理与分析
例3（湖南常德）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。
（1）通过表中数据可分析出实验1是 图做的实验，实验2是用 图做的实验。
（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 。
（3）比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮，，可以提高滑轮组的机械效率。
方法点拨本道题着重考查实验数据处理和分析，根据绳端移动距离和钩码上升的高度判断吊起动滑轮绳子的股数，选择哪一幅图做的实验。所做的有用功相同时，额外功越大（动滑轮的个数越多），机械化效率越小。所做的额外功相同时，有用功越大（提升的重物越多），机械效率越大。
答案 （1）甲（2）越低 （3）增加欲提升重物的重力
复习策略复习测“测滑轮组机械效率”实验数据处理和分析时，要清楚改变滑轮组机械效率的方法。所做的有用功相同时，额外功越大，机械效率越小。所做的额外功相同时，有用功越大，机械效率越大。
四、机械效率的实验探究
例4小红学过机械效率后，产生了一个疑问：“机械的机械效率越高是否越省力？”针对这个问题，小红借了一个弹簧测力计，利用家中的“案板”和茶杯做了以下实验：
A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G；
B．用“案板”作斜面，如图所示。把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水的杯子匀速拉上斜面；
C．分别测出拉力F、杯子移动的距离S和升高的高度h；
D．改变斜面的高度，做4次实验，记录实验数据如下表：
（1） 计算并将数据填入表中4个空格。
（2） 小红的疑问是否得到解决？分析实验数据，能得到什么结论？
（3） 完成上面实验后，小红又产生一个猜想：“如果减小斜面的摩擦，可以提高斜面的机械效率。”
① 请你先用所学知识，说明小红的猜想是否正确（简述理由）
② 请你设计一个实验，进一步证明你对小红猜想的判断（可以简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作）。
方法点拨本道题是测“滑轮组机械效率”实验的拓展和延深，是根据测“滑轮组机械效率”实验所进行的探究。根据有用功、总功、机械效率的定义进行计算；比较拉力的大小和机械效率的大小，解决疑问；根据滑轮组机械效率中的原则减小额外功达到提高机械效率的目的，进行判断和实验探究。
答案（1）0.5 0.8 0.630.74（2）解决了小红的疑问，通过上述试验得出结论：使用斜面，机械效率越高不是越省力，可见“机械效率越高越省力”是错误的（3）①正确理由要点：有用功一定，减小摩擦力就减小了额外功，即减小了总功，提高了教学效率②在小红设计的实验方案基础上：a.保持斜面倾角不变，斜面（案板）表面铺不同的材料（如纸、玻璃、毛巾等）改变摩擦；b.将水杯沿斜面提升一定高度或沿斜面移动一定距离，分别求出各次的机械效率。
滑轮组的机械效率范文3
类型一：滑轮组类
对滑轮组知识的考查主要是对机械效率的考查，主要易错点有：当滑轮组水平放置时，容易找错有用功；当拉力作用在滑轮轴上时，容易找错拉力及物体移动距离的关系；当物体重力变化时，仍认为机械效率不变；当物体在水中时，容易求错有用功；当使用抽水机时，弄错总功与有用功等等。
易错点1：滑轮组水平放置
例用如图1所示的滑轮组拉着重500 N的物体在水平面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120 N，绳子末端的拉力为50 N。滑轮组的机械效率是多少？
典型错误直接应用公式
η===进行求解，造成错误。
错因分析不理解当滑轮组水平放置时，有用功不是W=Gh。而是W=Ts=fs，其中T=f。当滑轮组水平放置时，求解机械效率时，公式应该用：
η===
公式中f是物体所受摩擦力大小；F是拉力，n为承担动滑轮绳子的段数，T是作用在物体上的绳子的拉力，s是物体移动的距离。
正确答案η=====80%
归纳拓展当滑轮组水平放置时，一定注意：有用功W有=fs物，滑轮组的机械效率η===；其中f是物体受到的阻力。
易错点2：动滑轮“反常”使用
例如图2所示，动滑轮的挂钩上挂一弹簧测力计并用力竖直向下拉，使重为10 N的物体匀速上升了0.2 m，在此过程中测力计的示数为25 N。此过程中拉力F做的功是多少？滑轮组的机械效率是多少？
典型错误直接应用公式η===求出答案，造成错误。
错因分析此类试题中，动滑轮的使用不是常规的，题中的s与h之间的关系不是s=nh，而是s=h。要求拉力F做的功，需求出拉力F移动距离的大小，物体上升的距离h=0.2 m，所以拉力移动的距离s=h=0.1 m。
正确答案拉力F所做的功为：W=Fs=2.5 J
滑轮组的机械效率为：
η======80%
归纳拓展此类试题中，动滑轮的使用不是常规的，使用时动滑轮不但不省力反而费力。此题中的s与h之间的关系不是s=nh，而是s=h。所以求机械效率时公式变为：
η====
记住规律：无论滑轮如何连接，作用在滑轮边缘上的力是作用在轴上的力的（不计摩擦时）；作用在轮边缘上的力移动的距离和速度是作用在轴上的力移动距离和速度的n倍。
易错点3：物体重力变化
例小明用如图3所示的滑轮组将一个重为120 N的物体匀速提升2 m，所用的拉力为50 N，此时拉力所做的功为W，滑轮组的机械效率为η。若仍用该滑轮组提升一个重为170 N的物体，此时滑轮组的机械效率为η。则W、η、η分别是（不计绳重和摩擦）（）
A. 240 J，80％，85％
B. 300 J，80％，85％
C. 300 J，80％，80％
D. 240 J，75％，80％
典型错误C。
错因分析第二次计算机械效率时，仍将第一次的机械效率直接代入，造成选错答案C。
正确答案B。从图3可看出拉力移动的距离为s=nh=3×2 m=6 m；所以拉力做的功为：W=Fs=50 N×6 m=300 J；机械效率为：
η====80%
拉力F表达式是F=（G+G），所以有
G=3F-G=30 N
则当匀速提起G=170 N的物体时，每股绳子的拉力是F=（G+G）=×（170 N+30 N）= N，所以此时的机械效率为
η====85%
归纳拓展本题中第二步计算时，不能将第一次的机械效率80％直接代入求解。此时拉力随物体重量的变化发生了变化，即提起物体重量不同，机械效率不同。当提起170 N的物体时，机械效率变成了85％。记住规律：使用同一滑组提升不同的物体时，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
易错点4：物体在水中
例用如图4所示的装置提升物体A，若物体的质量是140 kg，体积是60 dm3，物体A在水中匀速提升时，拉力F为300 N。求滑轮组的机械效率是多少？（g=10N/kg，设物体A始终没露出水面）
典型错误计算有用功时，仍利用滑轮组在空气中时的公式W=Gh求出，造成错误。
错因分析当物体在水中提升时，有用功不是W=Gh，而是物体在水中受到向上的拉力F做的功，即W=Fh=（G-F）h。
正确答案物体在水中受到的浮力是
F=ρgV=1×103×10×60×10-3 N=600 N
直接与A相连的绳子对A的拉力是
F=G-F=mg-F=（140×10-600） N=800 N
滑轮组的机械效率为
η==＝＝＝66.7%
归纳拓展此类试题最容易出错的地方是不会求有用功。当物体在水中时，有用功不是利用滑轮组在空气中的公式W=Gh求出的，而是物体受到向上的拉力所做的功，即F=G-F做的功，应用公式：W=Fh=（G-F）h求出。
此种情况下滑轮组的机械效率公式：
η====
类型二：杠杆类
杠杆知识易错点有：不能正确找出或画出力臂；不能正确判断杠杆受力的方向；不理解杠杆平衡条件的意义等。
易错点1：不能正确画出力臂及受力情况
例如图5所示，O是杠杆的支点，在B处挂一小球，AO=OB=BC，为使杠杆在水平位置平衡，请画出施加在杠杆上的最小动力F的力臂L，并标出F的方向。
典型错误如图6所示。
错因分析出错原因是受思维定式的影响，认为在O点的右侧A处力臂最长，力最小，由于动力F的作用点找错，导致动力力臂L和动力F的方向都错了。
正确答案要使动力F最小，则它的力臂应该最长，作用点应尽可能远离支点。所以，作用点应放在C点，且力的方向垂直于杠杆竖直向上，此时力臂最长，力最小。正确的图，如图7所示。
归纳拓展此类试题主要是考查杠杆上力臂的知识。记住规律：把支点到力的作用点之间的距离作为力臂时，力臂最长，力最小。
易错点2：不能正确画出力的方向
例如图8所示，杠杆在力的作用下处于静止状态，L是阻力的力臂，请在图中画出动力的力臂L1和阻力F2的方向。
典型错误如图9所示。
错因分析此题中动力臂L1画得正确，但是阻力F的方向画错了。原因是受思维定式的影响，一看到阻力臂L在杠杆的下方，就想当然地认为阻力的方向也应指向下方，从而得出错误的答案。
正确答案由于动力使杠杆绕支点O顺时针转动，所以要使杠杆平衡，则阻力应使杠杆逆时针转动，其方向应向上。正确答案，如图10所示。
归纳拓展做此类试题时，一定要注意满足杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，而且动力与阻力的方向必须一个能使杠杆顺时针转动，另一个能使杠杆逆时针转动。
易错点3：平衡条件理解
例如图11所示，把重为G和G的两个铁块分别挂在不等臂杠杆的两端，此时杠杆平衡。如果将两铁块全部浸没在水中，杠杆是否还能平衡？（不计杠杆的重）
典型错误不平衡，重力小的那端下降。
错因分析想当然地认为重力小的物体质量小，其体积小，所受浮力小，则下降。
正确答案判断杠杆是否平衡，主要应分析两铁块浸没在水中后，作用在杠杆两端向下的拉力与各自力臂的乘积是否相等。若相等，则满足杠杆平衡条件，即杠杆是平衡的。
当铁块没有放入水中时，杠杆处于平衡状态，所以有GL＝GL。
当两个铁块浸没在水中时，杠杆A端受到的拉力大小为
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
杠杆B端受到的拉力大小为
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
所以有FL＝G1－L， FL＝G1－L
因为GL＝GL，所以有FL＝FL。
即当把两铁块全部浸入水中时，作用在杠杆两端的力与各自的力臂的乘积仍然相等，所以此时杠杆仍能平衡。
归纳拓展做此类试题时，首先要准确理解杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂；其次要分析清楚浸入液体前后物体所受到的拉力变化情况。
1. 用滑轮组匀速提起重为2 000 N的物体，作用在绳子自由端的拉力是625 N，拉力做功的功率是1 250 W，滑轮组的机械效率是80％（不计摩擦和绳子自重）。求：
（1）重物上升的速度。
（2）如果用这个滑轮组提升重为3 500 N的物体，则作用在绳子自由端的拉力是多少？
2. 如图12所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦秸秆，使其静止在水平方向上，O为麦秸秆的中点。这时，有两只大肚皮的蚂蚁同时从O点分别向着麦秸秆的两端匀速爬行。在蚂蚁爬行的过程中，麦秸秆在水平方向始终保持平衡。则（）
A. 两蚂蚁的质量一定相等
B. 两蚂蚁的爬行速度大小一定相等
滑轮组的机械效率范文4
1.杠杆
(1)杠杆是指在力的作用下能绕固定点转动的硬棒.
(2)杠杆平衡条件中的动力与动力臂的乘积不是动力和动力作用点移动距离的乘积,后者是做功的概念,是功的原理中所要讨论的问题.
(3)在分析杠杆的受力情况时,重要的是找到作用在杠杆上的力,并判明这若干力对杠杆所能产生的实际转动效果.
2.滑轮
(1)滑轮:周边有小槽,能绕固定在框架上的轴转动的轮子.
(2)滑轮分类:同一个滑轮,应用在不同场合时,所表现出来的特点也不同.按其作用不同,我们分别称之为定滑轮和动滑轮,如图1所示,甲为定滑轮,乙为动滑轮.
(3)定滑轮的特点
① 定滑轮工作时,轴和框架固定不动,只有轮绕轴转动.(G被提升时,滑轮整体不运动).
② 定滑轮实质是一个等臂杠杆.其杠杆示意图如图2(甲)所示.
③ 由杠杆原理可知,使用定滑轮不能省力,但可以改变用力的方向.
(4)动滑轮的特点
① 动滑轮工作时,轮绕轴线转动,同时,轴线和框架一起随物体的移动而移动.
② 动滑轮的实质是―个动力臂为阻力臂二倍的杠杆.其杠杆示意图如图2(乙)所示.由图可知,动滑轮和定滑轮的支点位置不同,这一点应特别注意.
③ 由动滑轮的实质可知,使用动滑轮可以省力一半,但多费距离,且不能改变用力的方向.
(5)滑轮组
(1)滑轮组:由若干个定滑轮、动滑轮和绳子所组成的装置.
(2)使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体和动滑轮,提起物体所用的力就是物重的几分之一(在不考虑摩擦的理想情况下).
3.功
(1)在物理学中,作用在物体上的力,使物体在力的方向上通过一段距离,这个力就对物体做了功.
(2)做功的两个必要因素是:一是作用在物体上的力F;二是物体在力的方向中移动一段距离s.
(3)公式:W=Fs.
注意:
① 在公式W=Fs中,F是作用在物体上的力,s是物体在力的方向上移动的距离;力的单位要用牛顿(N),距离的单位要用米(m).
② 公式W=Fs只适用于恒力做功,恒力即力的大小和方向都不能变.
③ 求功时,一定要明确是哪个力对哪个物体做了功,或者物体克服了哪个力做了功.
④ 功的单位:焦耳(J).
4.功率
(1)功率的定义:单位时间里完成的功,叫做功率.功率是描述做功快慢的物理量.
(2)功率的定义式:如果在时间t内完成的功为W,则功率
P=■
(3)功率的单位是焦/秒,符号为J/s,或者是瓦特,符号为W.
5.机械效率
(1)为实现某种目的(如将重为G的物体搬上h高的地方)而对物体所做的功(Gh),称为有用功.
(2)在通过机械对物体做功的过程中,常常还须克服机械的摩擦、机械的自重等因素做功,这部分功有时是我们不需要但又不得不做的功,所以称为额外功.
(3)有用功和额外功的总和,称为总功.
(4)机械效率是表示通过机械对物体做功有效程度的物理量.效率越高,所做总功中有用功的比例就越大.
(5)在物理学中,将有用功跟总功的比值称为机械效率.
(6)用公式表示为
η=■×100%或η=■×100%
(7)机械效率的高低,反映了机械的性能,但机械效率与机械功率没有必然联系,效率高的机械不一定功率大.
二、重、难点剖析
1.正确理解力臂的概念
力臂是指从支点到力的作用线的距离,力对杠杆的转动效果不仅与力的大小有关,还与支点到作用线的垂直距离有关.支点到动力作用线的距离叫动力臂,支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂.力的大小相同时,力臂是影响杠杆转动的物理量.
如图3甲所示,若分别在杠杆的A点和B点作用竖直向上的力F1和F2,使杠杆缓缓绕O点转动,当然用力F2较小,因为F2的力臂较大.
如图3乙中,若先后在杠杆同一点A作用垂直于杠杆的力F1和斜向下的力F2,使杠杆缓缓绕O转动,我们发现用力F1较小,原因同样在于F1的力臂较大.
应用中必须留心力臂的画法.千万不要把转动轴到力作用点的连线误认为是力臂.
图3乙中我们还可以看到,若作用点不变,力的方向发生改变,那么力臂也会随着改变,F1的力臂是l1,F2的力臂是l2,而且力臂不一定在杠杆上(如l2).
2.对杠杆平衡的正确理解
杠杆平衡:杠杆保持静止或匀速转动状态.
(1)平衡条件(杠杆原理):动力×动力臂 = 阻力×阻力臂
(2)关系式:F1l1 = F2l2.
当F1l1≠F2l2时,杠杆向F×l大的一边偏.
(3)完成杠杆平衡条件实验时:调节杠杆在水平位置平衡是为了可以直接从杠杆上读出力臂,让杠杆的重力的作用线经过支点.当改用弹簧秤使杠杆平衡时,如弹簧秤由竖直向上拉改为倾斜向上拉时由于力臂变小,拉力要变大.
(4)利用杠杆原理解计算题时,应首先判断杠杆是否平衡,即是否处于静止状态或匀速转动状态,再找出对应的力和力臂,代入公式F1l1= F2l2 进行计算.
注意:公式两边单位要一致.
如果杠杆受多个力平衡时,如图所示,应首先判断力使杠杆的旋转方向,再分类组合计算:图4中F1和F5使杠杆顺时针方向转动,而F2、F3和F4使杠杆逆时针方向转动,代入公式F1l1+F5l5=F2l2+F3l3+F4l4
3.杠杆的分类
4.怎样判断滑轮组的用力情况
使用滑轮组提重物时,若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重,则重物和动滑轮由几段绳子承担,提起重物的力就等于总重量的几分之一,即F=■.因此判断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重.
(1)“几段绳子吊着物体和动滑轮”,实质上是看“重物和动滑轮共同由几段绳子承担”,绳子的段数包括拴在动滑轮框架上的和最后从动滑轮引出的拉绳.而跨过定滑轮的绳子,包括最后从定滑轮引出的拉绳,都不得计入绳子段数.
(2)事实上,使用滑轮组时,重物和动滑轮由几段绳子承担,作用在绳子末端的拉力就是重物和动滑轮总重的几分之一.若设绳子段数为n,绳端拉力F=■(G物+G动),若动滑轮重不计,则F= ■G物.
(3)“提起物体所用的力”实质上是“作用在绳子末端(自由端)的拉力”.
(4)要严格区别“用力”和“省力”.
(5)除了(1)中所讲数绳子段数的方法外,也可以用“隔离法”――即假想把定滑轮和动滑轮从中间隔断,再看隔离后,留在动滑轮上有几个线头,有几个线头,就有几段绳子.如图5所示,n=5.
5.正确理解功的原理
功的原理:外力对机械做的功W1等于机械克服所有阻力做的功W2.注意:W2不只是机械对物体做的功,它还包括克服机械本身重力、机械间的阻力等因素做的功.例如在解决斜面问题时,根据W1 =W2,如图6中的图A与图B,根据功和能的关系,有如下两种情形:
(1)当斜面光滑时,拉力F所做的功就是用来增加物体的重力势能的,即:
Fs=Gh=mgh
(2)当斜面不光滑(即粗糙)时,拉力F所做的功有两个方面的贡献:一是用来增加物体的重力势能;二是用来克服摩擦力做功而转化成内能,即:
Fs=Gh+fs=mgh+fs
上述两式是针对物体匀速向上运动时而提出来的,如果不是匀速向上运动,则还会有动能的介入,问题就更加复杂了.
6.正确理解功率的概念
功率是表示物体做功快慢的物理量.功率和功是两个不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快不一定做功多.功率大,表示单位时间内做功多.功率是由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定的.从公式P=■可知,相同的时间内做功多的,功率大;做相同的功,所用时间少的,功率大.
W=F・s P=■=■=F・v
物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积.
在功率P一定时,力F与速度v成反比.当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力.
三、易错点扫描
1.如何准确地画出力臂?
正确地作出动力臂和阻力臂是分析杠杆问题的关键,很多同学把支点到力的作用点的距离当成力臂,造成错误的结果.画力臂的步骤是:
(1)找准并画出支点位置,标上字母O;
(2)画出动力作用点和动力,阻力作用点和阻力,分别用F1和F2表示;
(3)画力的作用线(即沿力的正方向或反方向用虚线画延长线);
(4)按照数学里作出点到直线距离的办法,作出支点到力的作用线的虚垂线,该虚垂线的长就是该力的力臂;
(5)画上大括号,标上力臂符号l1和l2.
2.有力但不一定做功
W=Fs的三种不做功情形:
(1)一个力F作用在物体上,物体未动,s=0,这个力就没有对物体做功.
(2)一个物体没有受到力的作用,F=0,虽然物体也移动了距离,但仍没有做功.
(3)一个物体受到力F,且移动了一段距离,但物体没有沿这个力F的方向移动距离,则s仍然为0,这个力F也没有做功(即F、s垂直时不做功).
例如,一个物体沿着水平面运动,物体受到的重力和支持力都没有做功,这是因为,重力和支持力都在竖直方向,物体虽然在水平方向上通过了距离,但在竖直方向上没有移动距离,所以重力和支持力对这个物体都没有做功.
3.正确理解有用功与总功
在处理有关机械效率问题时,对有用功的理解非常重要.有用功包括:① 机械克服有用阻力所做的功;② 机械输出功;③ 人们不用机械直接用手做的功.
总功的含义是:① 动力对机械做的功;② 有用功和额外功的总和;③ 输入总功.
四、典型例题
例1如图7所示,画出下列图中所示的杠杆(支点为O)的力臂.
解析力臂是指从支点到力的作用线的距离,但很多同学把支点到力的作用点的距离当成力臂,造成错误的结果.
答案如图8所示.
例2 有一个结构不明的滑轮组,只知道拉力F向下拉绳子时,每拉下12m,重物就上升3m.若拉力F=400N,重物为多重,试画出滑轮的结构图.
解析对于滑轮组的问题,要弄清:(1)绳端移动的距离s与重物上升的距离h、绳子的段数n之间的关系是s=nh;(2)判断滑轮组绕绳的段数的方法,用一条虚线把动滑轮组和定滑轮“切割”开,再数直接与动滑轮组相连的“绳子段”有几(n)个,就有几(n)段绳; (3)滑轮组上的绳的绕法有两种:一是将绳的一端固定在动滑轮的钩上,拉力方向向上.二是将绳的一端固定在定滑轮的钩上,拉力方向向下.
s=nh,
n=■=■=4(段)
F=■G,
G=nF=4×400N=1600N.
答案滑轮组的结构如图11所示.
例3山间公路往往环绕山坡,盘山而上,这样可以使上山的汽车( ).
A.提高功率
B.提高机械效率
C.减小所需的牵引力
D.减小所需的功
解析汽车环绕山坡,做的功是一定的,为Gh,但所用时间变长,功率降低,故不选A;本题中无法知道有用功与总功,机械效率不可求,故不选B;任何机械不省功,故不选D.当做功一定时,汽车环绕山坡可增加距离,可以减小所需的牵引力.
答案C.
例4用如图12所示的滑轮组提起重物,(不计绳重和摩擦)
(1)当物重为240N时,滑轮组的机械效率为80%,则绳端拉力为多少牛?
(2)当被提物体重400N,重物被提升2m时,则绳端拉力所做的功为多少焦?
解析同一机械的机械效率并不是固定不变的,如:在用同一滑轮组提升不同重物时,机械效率会随重物重力的改变而变化.因为
η=■×100%=■×100%
=■×100%,
所以由上式可知,对于同一滑轮组,当重物的重力增大时,W有用增大,η变大.
答案(1)设重物在拉力F作用下上升h,
因η=■×100%=■=■,
则F=■=■=60N.
(2)由(1)解得F=■,则动滑轮重为G动=5F-G=5×60N-240N=60N.
又由拉力所做的功即为总功可得:W拉
=W总=W有用+W额外=400N×2m +60N×2m=920J.
滑轮组的机械效率范文5
1.注重双基，紧扣教材
中考题都特别注重考查学生的基础知识和基本技能，但是近两年中考题基本摒弃了纯粹考查记忆性知识的试题，更多的是将物理学的基本知识与基本技能放在真实、生动、具体的情景下进行考查，而且往往是将多个知识点融合在一起，要求学生灵活运用所学知识进行分析、解答。此类题难度不大，但是情景性强，涉及面广。
2.联系生活，强调应用
近年中考题更加注重考查学生的情感、态度、价值观，试题往往提供一些具体的日常生活情景，贴近学生生活实际，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课改理念，体现了素质教育的要求。这些理念作为物理命题的主线，充分渗透到各类题目中，而且大多是科学精神与人文精神相融合的情景，要求学生对这些情景作出合理的判断,从而通过学生对问题情景的分析与解决过程来考查认知能力和理解能力。
3.重视科学探究，注重过程与方法
近年中考题更加注重科学素养的培养和发展，注重实验探究，要求我们会根据探究目的和已有条件设计实验，会正确使用仪器，会正确记录实验数据，会用科学术语、简单图表等描述实验结果，会从物理现象和实验事实中归纳简单的科学规律。
二、命题趋势
1.强化实际应用分析的考查
例1.（2013•长沙）下列现象中，属于采用热传递的方法改变物体内能的是（）
A.刚从蒸笼里拿出的馒头，放一阵子变凉了
B.冬天天冷，通过搓手发热取暖
C.用锤子敲打石头时，锤子发热
D.给自行车车胎打气，打气筒壁变热了
分析：本题抓住改变物体内能有两种方式：做功和热传递。做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，做功实质是能量的转化，热传递实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或者是从一个物体的高温部分传到低温部分，有传导、对流和辐射三种方式。
解：A.刚从蒸笼里拿出的馒头，放一阵子变凉了，是馒头的一部分内能转移到空气中了，属于热传递改变物体的内能，符合题意。
B.两手互相摩擦做功，机械能转化为内能，使手的内能增加，温度升高，属于做功改变物体的内能，不符合题意。
C.用锤子敲打石头时，锤子对石头做功，同时石头也对锤子做功，机械能转化为内能，锤子发热，属于做功改变物体的内能，不符合题意。
D.给自行车车胎打气时，活塞压缩空气做功、克服活塞与筒壁间的摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，使打气筒壁变热，属于做功改变物体的内能，不符合题意。
故选A。
点评：本题考查了改变物体内能的两种方式。判断是做功还是热传递，关键看能量是发生了转化还是转移。
例2.（2013•淄博）中华茶文化源远流长，泡茶、喝茶中包含很多物理知识，下列说法中错误的是（）
A.打开茶叶盒，茶香飘满屋是茶叶的升华现象
B.泡茶时，部分茶叶上浮――是由于茶叶受到的浮力大于自身的重力
C.茶水太烫，吹一吹凉得快――是由于吹气加快了茶水的蒸发
D.透过玻璃茶杯看到手指变粗――是由于装水的茶杯相当于一个放大镜
分析：利用下列知识分析判断：
①我们闻到物体散发出来的气味是分子不停地做无规则运动的结果；
②浸没水中的物体，当浮力大于重力时物体上浮；
③液体蒸发的快慢与液体表面空气的流速有关；
④凸透镜能将物体放大。
解：A.茶香飘满屋是香气分子不停地做无规则运动的结果，不是升华现象，本说法错误，符合题意。
B.茶叶受到的浮力大于自身的重力时，茶叶上浮，本说法正确但不符合题意。
C.吹一吹茶水，加快了茶水表面空气流速，使蒸发加快，而蒸发吸热有降温的作用，本说法正确但不符合题意。
D.装水的茶杯相当于一个放大镜，所以透过玻璃茶杯会看到手指变粗，本说法正确但不符合题意。
故选A。
点评：本题考查了物理学中的多个知识点，要求学生对每个知识点的特点、原理做到灵活运用。
2.注重考查学生动笔作图及灵活分析问题的能力
图1例3.（2013•日照）如图1所示，用滑轮组提升重物，用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绕绳法。
分析：滑轮组绳子的绕法有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮。本题中，要求最省力，应选第二种。
图2解：只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图2所示。
点评：本题画最省力的绕绳方法：绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮。
例4.（2013•日照）声控开关在静音时处于断开状态，在接收到一定响度的声音时会自动闭合一段时间。某地下通道两端的入口处各装有一个声控开关来控制同一盏电灯，为确保行人不管从哪端进入，电灯都能接通电源发光，请用笔画线代替导线，在答题卡上按题意要求将图3中的电路连接完整。
图3分析：串联电路中，各开关相互影响，并联电路中，各开关互不影响，据此结合题意来分析电路的连接方式。
解：两个声控开关串联会相互影响，只有都闭合时灯才发光；两个声控开关并联会互不影响，可以独立控制灯的亮灭，根据“为确保行人不管从哪端进入，电灯都能接通电源发光”，所以两开关应并联，如图4所示：
图4点评：本题考查学生根据实际需要设计串联电路和并联电路的能力，能够根据题意理解电路的连接方式是解决此类问题的关键。
3.概念性强，要求对概念的理解要准确
例5.（2013•重庆）在图5所示的四种情景中，说法正确的是()
A.拉小车B.划木筏
C.提水桶D.拉弹簧
图5
A．小车受力被拉动后惯性增大
B．使木筏运动的力的施力物体是人
C．水桶提得越高，它具有的重力势能就越小
D．弹簧被拉长说明力可以使物体发生形变
分析：惯性是物体保持原有状态不变的性质，其大小只和物体的质量大小有关。
力是一个物体对另一个物体的作用，同时存在着施力物体和受力物体；力的作用效果有两个：一是能改变物体的形状，二是能改变物体的运动状态。
重力势能是由于物体被举高而具有的能量，与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，所具有的重力势能越大。
解：A．惯性是物体保持原有运动状态不变的性质，大小只和物体的质量大小有关：小车的惯性大小与其是否受力无关，只与小车的质量有关，故A错误。
B．人在划木筏时，木筏给水一个向后的力，由于力的作用是相互的，水就给木筏一个向前的力，从而使木筏前进，因此使木筏向前运动的力的施力物体是水，故B错误。
C．重力势能是由于物体被举高而具有的能量，与物体的质量和高度有关，同一物体所处的高度越高，具有的重力势能越大，因此水桶被提得越高，它具有的重力势能就越大，故C错误。
D．力能使物体的形状和运动状态发生改变，弹簧被拉长说明力可以使物体发生形变，故D正确。
点评：此题考查的知识点比较多，有力的作用是相互的，惯性知识和重力势能等问题，属于中考常见题型，需要同学们认真掌握。
4.考查学生分析图象并获得信息的能力
例6.（2013•成都）如图6所示，建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶，动滑轮重为15N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中，水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系如图7所示。由此可知（）
图6图7A.水泥桶匀速上升的速度为3m/s
B.0～10s内建筑工人对绳的拉力做的功为900J
C.0～8s内建筑工人对水泥桶做的功为684J
D.建筑工人对绳的拉力的功率为30W
分析：（1）由图7中水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系可知水泥桶匀速上升，由图知在10s内上升了3m，利用速度公式求水泥桶匀速上升的速度。
（2）从滑轮组的结构图上得出直接从动滑轮上引出的绳子股数n，则s=nh。由图知0～10s内水泥桶上升的高度，求出拉力端移动的距离，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，利用F=（G轮+G物）/n求拉力大小，再利用W=Fs求拉力做的功。
（3）利用s=vt求出0～8s内水泥桶上升的高度，利用W=Gh求建筑工人对水泥桶做的功。
（4）上面求出了拉力F，再求出拉力端移动的速度，利用P=Fv求建筑工人对绳的拉力的功率。
解：A.由图知水泥桶在10s内上升了3m，水泥桶匀速上升的速度：v=3m10s=0.3m/s，故A错。
B.由图知0～10s内水泥桶上升的高度h1=3m，拉力端移动的距离s=3h1=3×3m=9m，
不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，F=（G轮+G物）/n=（285N+15N）/3=100N，
拉力做的功：W=Fs=100N×9m=900J，故B正确。
C.在0～8s内水泥桶上升的高度h2=vt=0.3m/s×8s=2.4m，
建筑工人对水泥桶做的功：W=Gh2=285N×2.4m=684J，故C正确。
D.拉力端移动的速度：v′=3v=3×0.3m/s=0.9m/s，
建筑工人对绳的拉力的功率：P=Fv=100N×0.9m/s=90W，故D错。
故选BC。
点评：本题虽然是选择题，其实是一道比较复杂的计算题，考查了学生的识图能力，也考查了学生对功的公式、功率的公式、滑轮组s=nh的理解和运用，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，利用F=(G轮+G物）/n求拉力大小是本题的关键。
5.实验题目的难度在增加
例7.（2013•苏州）某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想，同学们将对猜想进行验证。
（1）如果影响机械效率的因素有多个，要研究机械效率与某个因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，这种方法在科学探究中被称为。
（2）下面是同学们提出的两个猜想：
猜想A：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；
猜想B：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关；
（3）为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按甲、乙、丙和丁的滑轮组进行实验。
图8（a）按图滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想A的，若实验测得两个滑轮组的机械效率大小（填“相等”或“不相等”），则可初步判断猜想A是错误的；
（b）按图滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想B是（填“正确”或“错误”）的。
（4）接着，小组进行了实验验证。
分析：（1）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制变量法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
（3）a.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关，除了需要保持滑轮数目、规格相同外，还要提起相同的重物；
b.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关，除了需要保持滑轮数目、规格相同外，还要绕线方法相同。
解：（3）a.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关，需要保持滑轮数目、规格相同，提起的物重相同，所以选择的是图甲、丙或图乙、丁；若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等，说明机械效率与绕线方法无关，可初步判断猜想A是错误的；
b.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关，需要保持滑轮数目、规格相同，绕线方法相同，所以选择的是图甲、乙或图丙、丁。若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，说明机械效率与物重有关，可初步判断猜想B是正确的。
滑轮组的机械效率范文6
测定滑轮组机械效率是简单机械中的重要内容，尽管不知出于什么原因，这一内容在新修订的苏科版教材中被删去了，但在实际教学中我们仍然觉得这是一个重要实验，应当让学生体验之.事实上，在例行的知识的教学中，我们确实都能收获很多.其中有些收获是学生的共性现象，自然值得一提；而有些收获则是量变后引起的质变，是厚积的薄发，因而也应当记下来.
1由实验原理所想到的
这是笔者的思考，是基于一次讨论的思考！在前些年的某个时候，关于这一实验的原理有了一些讨论，这个讨论首先发生于学生当中.由于在前面的知识学习中，学生已经能够由机械效率的定义式η=W有用 W总×100%推理出η=G物 G物+G动×100%=G物 nF×100% （第一个等号仅适用于不计绳重和摩擦的情形），于是就有学生提出：在滑轮组的运用当中，绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h之间存在着固定的n倍的关系，为什么在实验当中还要去测出这两个物理量呢？为什么此实验的原理公式不确定为η=G物 nF×100%呢？起初一听，觉得学生的说法还是有道理的，当然也证明了学生是处于思考的状态当中.再后来，当笔者将这个问题提出来与物理同行进行商讨时，也出现了类似的情形，不少老师认为事实上是可以用此公式作为本实验的原理表达式的，还有老师开玩笑地说，其实学生在实验当中根本就没有测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离，最后照样把机械效率算出来了.
基于这样的认识，笔者考虑到教材的权威性，还是思考教材这样设计的理由.经过资料查阅以及对机械效率的理解，笔者认为是不可以用后者作为本实验的原理公式的，原因有二：一是原来的原理表达式η=Gh Fs×100%更具有代表性，无论是对于杠杆、滑轮，还是对于滑轮组和斜面等简单机械而言，这一公式都是适用的.换句话说，如果我们所要测的不是滑轮组的机械效率，而是杠杆或者斜面的机械效率，此公式也是适用的.而η=G物 nF×100%只适用于滑轮或滑轮组；二是基于对机械效率概念的理解，这一点更为重要.机械效率在教材上定义为“有用功与总功的比值”，而功是一个过程量.既然是一个过程量，那就说明物体在力的方向上移动了一段距离（位移）.很显然，只有h和s的存在，才能证明做功的过程发生了，也只有在这个过程中，机械效率这一概念才有存在的意义.而η=G物 nF×100%这一表达式其实不能表明做功过程的存在，换句话说，即使用弹簧测力计拉着绳子的自由端不动，这三个量也是存在的，也是能计算出效率的.但很显然，此时计算出来的机械效率是没有实际意义的.
由此可见，我们教物理时很容易由于应试等原因影响，使得教学重心落在物理习题的解答上，而忽略了最为根本的物理原理的讲授.如果真如上所说，认同了学生的这一观点，那么对学生的负面影响是较大的.这样的教学只能说教会了学生解答物理题目，不能说教会了学生悟理.当然，学生提出问题本身的行为，还是值得表扬的.
2做了之后才知道更难
这是学生的原话！这个实验在先前的讲解之时，学生非常兴奋.加上前面探究动滑轮和定滑轮时进行的演示实验，故而学生认为测定滑轮组机械效率的实验非常简单.在熟悉了实验步骤之后，学生走入了实验室.
可当他们面对着看似简单的教材时才发现还有原来没有发现的一些问题.比如说他们发现铁架台上无法固定定滑轮――因为定滑轮上的挂钩尺寸小于铁架台上的横杆直径，会动脑筋的同学一是想到了截一段线下来进行固定；二是想到了可以将固定横杆上的另一个未起固定作用的螺丝旋开一点，而有的同学则只能看别人解决了问题之后再依葫芦画瓢.再比如说有学生在组装滑轮组时出现了问题：将细线的一段固定在动滑轮上之后，再将线绕到定滑轮上，然后向下再绕过动滑轮并且想向上提时，发现动滑轮容易“翻倒”，而且屡试屡翻.于是不会动脑的同学只好玩合作，让其中一个同学用手固定住，而会动脑筋的同学则想到应当在动滑轮上先挂一个物体（这样重心在细线的下面，就稳定了）.再到后来测拉力的时候，由于细线长度足够，不少同学将弹簧测力计系在细线的末端，结果在控制弹簧测力计匀速上升时，发现人体高度不够，没办法甚至站到了凳子上，可这样又无法测量绳子自由端移动的距离了，可谓矛盾百出.而聪明的同学则想到弹簧测力计应当系在靠近动滑轮的地方，这样就用不着爬上爬下了.
这些矛盾本质上都与测定滑轮组的机械效率无关，可它们又确实发生在这一实验当中.由此可见，一个实验的完成绝对不是理解了实验原理和实验步骤那么简单，其中有很多的工作要做.问题在于，这样的“悟理”过程不能只局限于老师自身，还要向学生进行传递，让学生认识到这一点.
3悟理就在学物理过程中