滑轮组 及其机械效率 上课版修复的Word文件下载.docx
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总结：
G物、F、G动三者相互联系，知二得三。
（类比电学UIR）
2、机械效率
前提条件：
不计绳重、滑轮与轴的摩擦、（绳与滑轮的静摩擦力有的）
（适用于一切情况的η计算）
推导式：
由物重G物、动滑轮总重G动和总拉力nF三者求机械效率η，只需其中两个即可。
从功的角度分析：
从力的角度分析：
小技巧：
例如：
η=80%，
即G动与G物之比为1:
4，G动与nF之比为：
1:
5
（说明1.与电学的核心为求各电阻之比相似；
2.式中G物本质为拉动物体所需拉力，若物体在液体中受到浮力，则注意物重应为G物-F浮，即提升物体所需拉力；
若不在液体中且竖直拉动物体，则所需拉力为G物，若为水平拉动接触面上的物体，则所需拉力为克服摩擦力f）
3、机械效率大小比较
η本质：
物重（拉动物体所需拉力）与动滑轮重之比。
比值越大，机械效率越高
用同一个滑轮组提升不同重物，重物越重，η越高。
（动滑轮不变）
提升相同重物时，动滑轮越重，η越低。
（重物不变）
4、决定η的因素：
G物、G动、绳重及有无其他摩擦力等
不影响η的因素：
提升物体的速度；
绳子的绕法（滑轮不变，做的有用功相同，做的额外功也相同）、提升物体的高度
注：
在探究实验中，用同一个滑轮组探究机械效率时，由于n不变，所以物体上升高度h与弹簧测力计拉动的距离h比值不变。
三、计绳重及滑轮与轴的摩擦
对于单独的动滑轮、定滑轮以及滑轮组，如果考虑摩擦和绳重（只要未说明不计绳重和摩擦的都要考虑），则计算η需要用定义式
，从做功的角度求解。
四、机械效率的最大值问题
机械效率不能无限大，受制因素有：
1、绳子拉力的限制。
考察：
组装、段数n等
2、装置拉力来源，及能提供的最大拉力。
特别，当拉力来源为重力时，最大拉力即为装置所受重力。
（提升力来自船的浮力，不能翻船）
五、特殊滑轮组的力、机械效率计算
1、滑轮组形式：
级联滑轮、并立滑轮、
2、前提条件：
是否考虑摩擦等。
3、技巧：
同一根绳上的拉力相等（所有种类滑轮中都成立）。
拉动同一个物体的不同根绳子上的力不一定相等；
确定升上拉力可以通过其拉力之和等于物重求得；
拉动物体需要考虑重心位置时，参考杠杆原理；
利用定义式：
求解。
4、整体法和隔离法。
（级联滑轮）
六、滑轮组探究实验及滑轮组的组装：
1．拉力大小限制——确定段数n
2．绳子自由端朝向——确定绳子起始位置F方向
滑轮组的机械效率基础练习
1、下列说法正确的是（）
A、机械效率总小于1
B、单位时间里做功越多的机械，机械效率越高
C、做功越多的机械，机械效率越高
D、省力越多的机械，机械效率越高
2、某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功（）
A、总功是额外功的3倍；
B、有用功是额外功的3倍；
C、总功是有用功的3倍
D、额外功占总功的3/4
3、为了提高滑轮组的机械效率，以下做法中正确的是（）
A、以较快的速度匀速提升重物
B、以较慢的速度匀速提升重物
C、增加承担物重的绳子股数
D、把滑轮做得更轻巧，减小滑轮在转动过程中的摩擦；
4、用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用的拉力为220N，物体升高的高度为2m。
求此过程中的有用功、总功和机械效率。
5、建筑工人用如图l0所示的装置把重400N的物体匀速提升3m．所用的手拉力为300N．则该工人所做的有用功为J，总功为J，该滑轮组的机械效率是。
若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械效率将（填“变大”、“变小”或“不变”）
不计绳重及摩擦的标准滑轮组
例1：
如图所示，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。
当提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%，小民对地面的压力为F1；
当提升物体B时，小民对地面的压力为F2。
已知小民的质量为65kg，物体A的质量为90kg，物体B的质量为50kg。
假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计
绳重和摩擦。
则F2:
F1=________。
5:
1
1、两个滑轮组如图2-4甲、乙所示，若每个动滑轮的重
，摩擦阻力和绳子重力
不计，用它们匀速提起重力为
的物体时，甲乙两滑轮组的机械效率之比
为（）
A、6︰7B、7︰6C、5︰6D、5︰7
2、如图所示，小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组．他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上，两次吊重物时他拉绳的速度相同．不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）
A、两次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲装置的效率高
B、两次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同
C、两次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲装置做的功多
D、两次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙装置时功率大
3、建筑工人用如图所示的滑轮组，将重800N的重物匀速提高5m，拉力所做的功为4800J，则该滑轮组的机械效率是（ ）
A、67%B、73%
C、83%D、100%
4、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则（ ）
A、甲滑轮组的机械效率高B、乙滑轮组的机械效率高
C、F2做功的功率大D、F1、F2做功的功率一样大
5、用完全相同的A、B两个滑轮组（绳重及摩擦忽略不计），分别提升重为G1和G2的两物体，若G1＞G2，它们的机械效率分别为ηA和ηB，则（ ）
A、ηA＞ηBB、ηA＜ηB
C、ηA=ηBD、无法判断
6、两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是（ ）
A、6：
7B、7：
6
C、5：
6D、5：
7
7、用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力为625N，拉力所做的功为12500J，滑轮组的机械效率为80％，若不计绳重和摩擦，提升重物改为重为3000N的物体，那么作用在绳子自由端的拉力是多大？
8、如图所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为 _________ ．若用此动滑轮匀速提起一袋质量为25Kg的大米，当拉绳子的速度为 _________ m/s时，拉力的功率为54W．（取g=10N/kg，绳重与摩擦不计）
计绳重及摩擦的标准滑轮组
例1、工人用类似图3-2-1所示的滑轮组提起重为2000N的物体.
（1）若不计摩擦和动滑轮重，工人提起这个重物至少需用多大的力?
（2）若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是800N，滑轮组的机械效率是多大?
（1）500N
（2）62.5%
例2、（2011丰台一模22）如图12所示，滑轮组在拉力F1=45N的作用下，拉着物体A以3m/s的速度做匀速直线运动，绳子的伸长及滑轮的摩擦不计，拉力F1的功率为P1；
用该滑轮组拉着物体B以1.5m/s的速度做匀速直线运动，所用拉力F2的功率为P2，滑轮组的机械效率为75%；
已知P1：
P2=3：
2，则物体B做匀速直线运动时受到的阻力为N。
15
1、在图1-7所示，重为500N的物体与地面间的摩擦力为150N，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60N水平拉力，则滑轮组的机械效率约为______；
若物体移动速度为0.2米/秒,则1分钟内拉力做的功是_______焦。
2、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。
已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。
若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。
求在此过程中：
（1）人做的有用功为多大？
（2）人的拉力为多大？
（3）人拉力的功率为多大？
特殊滑轮组的力、机械效率计算
例1、（2011石景山一模）如图所示，是一套简易升降装置示意图，其上端固定在楼顶，工人用力拉绳子，装置可使人与工作台升至所需高度，装置中滑轮A、B、C的重力分别为100N、50N、40N，人的重力为600N，当人用100N的拉力向下拉绳子时，地面对工作台的支持力为450N，则工作台的重力为_______N（不计绳重和摩擦）
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另：
滑轮组提升人和工作台的机械效率是多少？
_______
1、如图所示，A物重400N，滑轮重20N要使动滑轮匀速上升0.2m，力F应等于N，这时物体A上升m,该装置效率为（绳重及摩擦均不计）
探究滑轮组机械效率实验及组装
1、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；
（2）滑轮组机械效率高低可能与被物重有关；
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
（4）滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关．
然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（ ）
A、
（1）B、
（2）C、（3）D、（4）
2、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：
①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______
②3次实验中滑轮组的机械效率是_______
③本次实验得到的结论是：
___________________________________
实验
次数
物重
G/N
物体上升的高度h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/cm
1
6
3
2.5
9
2
5
18
8
24
（2）小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验，
①小红的做法是为了探究_________________________
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，
它们的机械效率_______（选填“相同”或“不相同”），理由是：
_____
________________________________________________.
得到的结论是：
__________________________________.
（3）小军也用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：
物理量
控制因素
G/N
绳端拉力F/N
机械效率η/％
较小提升速度
10
4.2
79.4
中等提升速度
甲
较大提升速度
在小军的实验中，你得到的结论是：
________________________________________。
3、小明做“测滑轮组机械效率”实验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。
用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，滑轮组的机械效率为75%。
（忽
略摩擦及绳重）
求：
（1）所挂重物的重力
（2）将物体提高1m，该滑轮组所做的额外功
（3）若用此滑轮组提起3N的重物时，其机械效率为多少？
并理论分析理由。
4、一个人用滑轮组站在地面上提升一个499．2N重物，滑轮组的机械效率为80％，人拉绳的速度为0．5m／s，拉绳子的功率为78w.
（1）拉绳时人的拉力?
（2）重物升高的速度?
（3）作出最少滑轮组成滑轮组的装配图．
5、程跃要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N．于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。
己知每个滑轮重20N，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中________滑轮组来提起重物（选填“a”、b”或“c”）。
请在所选的图中画出正确的绕绳方法。
如果程跃的实际拉力是280N，求出所选滑轮组的机械效率。
机械效率最大值问题
1.一个质量为70kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖．已知装砖的托板重200N，每块砖重100N．滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%．那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达到 _________ ．（取g=10N/kg，结果保留1位小数）
2.用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：
（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？
（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？
此时滑轮组的机械效率是多大？
当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？
（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？
3．如图4用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：
（1）物体和动滑轮的重各是多少？
（2）若绳能承受的最大拉力为
50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？
图4
杠杆、滑轮与压强、浮力结合
例1．如图所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为2.0×
103kg/m3，水的密度为1.O×
103kg/m3，滑轮组的机械效率是70%．（g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计）
求：
（1）圆柱体在水中所受的浮力．
（2）若圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功．
（3）如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断?
400N，8000J，0.8m
例2．图8是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。
当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为80N，小明对绳子竖直向下的拉力为F1，水平地面对小明的支持力为N1。
当物体A有1/2的体积露出水面且静止时，小明对绳子竖直向
下的拉力为F2，水平地面对小明的支持力为N2。
已知动滑轮所受重力为120N，小明所受重力为600N，N1:
N2=13:
12。
不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力，则物体A所受重力为N。
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1．如图24所示小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×
103N，密度为1.6×
103kg/m3。
测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上拉力之比为1：
2。
若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg,问
（1）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
（2）物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率多大？
2．如图19所示，质量为70kg的工人站在水平地面上，用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。
第一次运送货物时，放入货箱的货物质量为160kg，工人用力F1匀速拉绳的功率为P1，货箱以0．1rn／s的速度匀速上升，地面对工人的支持力为N1。
第二次运送货物时，放入货箱的货物质量为120kg，工人用力F2匀速拉绳，货箱以0．2m／s的速度匀速上升，地面对工人的支持力为N2，滑轮组机械效率为η2。
N1与N2之比为15：
19。
（不计绳重及滑轮摩擦，g取l0N／kg）
（1）货箱和动滑轮的总质量m；
（2）功率P1；
（3）机械效率η2。
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