九年级科学 滑轮滑轮组机械效率专题.docx

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九年级科学滑轮滑轮组机械效率专题

第十七讲滑轮、滑轮组

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【知识要点】

一．滑轮

1．滑轮的分类

（1）定滑轮：

使用时，轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。

定滑轮的实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力。

右图中，定滑轮的支点是转轴O，动力臂是轮的半径OB，阻力臂是轮的半径OA。

（2）动滑轮：

使用时，轴随重物一起移动的滑轮叫做动滑轮。

动滑轮实际上是一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，所以使用动滑轮可以省一半力，但不能改变施力的方向。

右图中动滑轮的支点是A（而不是O），动力臂是轮的直径AB，阻力臂是轮的半径OA。

二．滑轮组

在实际使用中，人们常将动滑轮和定滑轮组合成滑轮组。

滑轮组：

既可以省力又能改变力的方向。

①滑轮组的绕线方法：

当承担动滑轮的绳子的股数n是奇数时，其固定端在下端；当承担动滑轮的绳子的股数n是偶数时，其固定端在上端。

（即：

动奇定偶）

如右图所示：

甲图中n＝3，乙图中n＝2

②滑轮组的省力规律：

使用滑轮组时，动滑轮由n股绳子承担，提起重物所用的拉力就是物重的n分之一。

（这个规律的适用条件是，不计动滑轮重、绳重和摩擦）

公式：

F＝

G。

（不计动滑轮重、绳重和摩擦）

　　F＝

（G＋G动）。

（考虑动滑轮重，但不计绳重和摩擦）

③使用滑轮组时，手拉绳子移动的距离s与物体上升高度h的关系是：

s＝nh。

有用功、额外功、总功

利用动滑轮所做的功，其中提升米袋所做的功为有用的，是必须做的，而克服动滑轮重力所做的功是不必要但又不得不做的功，也就是额外多做的功。

1、有用功（

）：

人们需要做的功，也就是为了达到目的人们必须做的对人们有用的功。

如：

要想提水上楼，水重乘以提升高度就是有用功，表示为

=Gh。

2、额外功（

）：

人们为达到一定目的时并不需要但又不得不额外做的功。

它的产生主要有两种原因。

（1）提升物体时，克服机械自重、容器重量等所做的功。

如用滑轮组提一桶水时，克服动滑轮重和桶重所做的功都是额外功，

=

h。

（2）克服机械的摩擦所做的功是额外功。

如使用滑轮组时，克服轮与轴之间的摩擦以及绳与轮之间的摩擦所做的功都是额外功，

=

s。

3、总功（

）：

人们在达到移动目的的过程中，实际做的功，等于有用功和额外功的总和，一般指动力F做的功，

=Fs。

二、机械效率

机械效率是有用功与总功的比值，物体所做的有用功多，机械效率不一定大（有用功多，有可能额外功也多，有用功与总功的比值不一定大）。

在使用机械时，机械效率大，则有用功在总功里占的比值大或额外功在总功里所占得比值小。

提高机械效率的方法：

尽量减小额外功。

机械效率的公式：

（1）机械的效率并不是固定不变的，而是随着不同的工作状态和环境而变化的。

例如：

一个组装好的滑轮组，其提起的物重越大，则机械效率越高，因为此时的额外功（提起机械本身所需要的功）相对越小；当然，由于机械间的摩擦而造成的额外功并不会减小。

（2）提高机械效率，更充分地发挥机械设备的作用，有重要的经济意义。

提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理、更轻巧。

在使用中按照技术规定经常保养，定时润滑，使机械处于良好的运转状态，对于保持和提高机械效率也有重要作用。

起重机的机械效率是40%--50%，一般的滑轮组的机械效率是50%---70%，抽水机的机械效率是60%---80%。

（3）提高机械效率的方法

①尽量减少额外功，采取减轻机械本身自重和加润滑油减小摩擦的方法。

②当额外功一定时，在机械能承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。

三、斜面的机械效率

斜面也是一种机械，在日常生活当中应用非常广泛。

斜面机械效率与斜面的长度、高度及粗糙程度有关。

1.使用斜面可以省力.

2.斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一

3.同一物体升高相同高度，斜面越长越省力，但机械效率越低。

（额外功用来克服摩擦力）

四：

学会计算某种简单机械的机械效率

有用功、额外功和总功几种典型的情况列表如下：

【典型例题】

例1.如下图所示，重150N的物体在拉力F作用下匀速上升，拉力

F=_________N.

例2.用下图中的几个装置匀速提升同一物体，最省力的装置是（）

A.甲     

B.乙     

C.丙     

D.丁

例3、如图所示的装置中，G1＝900牛，G2＝600牛，不计滑轮重和摩擦，提升

重物时，比较F1和F2可得（）

A、F1＞F2。

B、F1＜F2。

C、F1＝F2。

D、不能比较。

例4、如图所示装置中，重物都处平衡状态，如果滑轮重和摩擦均不计，则

G1、G2、G3的关系是（）

A、2G1＝G2＝2G3。

B、G1＝2G2＝G3

C、G1＝G2＝G3。

D、3G1＝2G2＝G3

（例3）（例4）（例5）

例6、使用如图所示的动滑轮提升重物G，下列说法中正确的是（）。

A、MN是动力臂。

B、ON是动力臂。

C、O点是支点。

D、N点是支点。

【典型例题】

例1、下列有关有用功和总功的说法中，正确的是（）。

A、用水桶从井中提水时，对桶做的功是有用功。

B、用水桶从井中提水时，对水做的功是总功。

C、桶掉到井里，从井里把桶捞起来时，对桶做的功是有用功。

D、桶掉到井里，从井里把桶捞上来时，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功。

例2、甲的机械效率比乙的机械效率高，这表明（）。

A、甲的有用功比乙的有用功多。

B、甲的总功比乙的有用功多。

C、做相同的总功，甲的有用功比乙的有用功少。

D、做相同的总功，甲的有用功比乙的有用功多。

例3、下列关于机械效率的说法正确的是（）

A.机械效率可以提高到100％。

B．机械效率总小于1。

C．功率大的机械，机械效率高。

D．机械效率越高，有用功就越多。

例4、判断下面说法是否正确

1．有用功越多，机械效率越高。

（）

2．额外功越少，机械效率越高。

（）

3．物体做功越慢，机械效率越低。

（）

4．做总功越多，机械效率越低。

（）

5．做相同的有用功,额外功越少,机械效率越高。

（）

6．有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。

（）

7．做的额外功一定时,总功越少,机械效率越高。

（）

例5、将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端。

已知沿斜面所用的推力是300N，

斜面的机械效率是75%，则推力做的总功是_______J，推力做的有用功是_______J，

物体的重力是_______N。

例6、用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5N，则动滑轮

的机械效率为_______；用此动滑轮将将重为18N物体也提高1m时，所做的总功

是_______J。

（不计绳重和摩擦）

例7、通过一动滑轮用60牛的拉力匀速提起重为100牛的重物，并使重物升高2米。

求：

（1）动滑轮重为多少？

（2）拉力做了多少功？

拉力克服动滑轮重做了多少功?

（3）动滑轮的机械效率为多少？

例8、利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高

1m，绳重、摩擦不计。

求:

（1）W总是多少？

（2）W有用是多少？

（3）W额外是多少？

（4）η是多少？

例9、用一个动滑轮提升重100牛的苹果，已知筐的重力为20牛，动滑轮的重力为10牛，

绳自由端的拉力为75牛，将苹果提升1米，求：

（1）机械效率。

（2）克服摩擦做的功。

例10、如图所示，物体的重量为2.4×104N，物体在匀速运动时受到的阻力是物体重量

的1/10，且滑轮组的机械效率是80%，拉力F的功率为150W，要把物体匀速拉动1m.

求：

（1）F的大小；

（2）物体移动的速度；（3）需要多长时间.

【典型练习】

一、填空题

1、如图所示，物重20Ｎ，该滑轮是____滑轮，弹簧测力计示数为______Ｎ，

使用这种滑轮能________，但不能________．（不计滑轮重）

2、如图2所示装置中，物体Ａ的质量为３kｇ，如在Ｏ端施一拉力向右拉绳，

使物体Ａ在桌面上匀速运动，此时弹簧测力计示数是2.94Ｎ，则物体与

桌面间的摩擦力为______Ｎ．

3、如图3所示，滑轮组下端吊一重物，物重为120Ｎ，若不计滑轮重、绳重

与摩擦，则拉力Ｆ为N

4、如图4所示，Ｇ为200Ｎ，滑轮重40Ｎ，则Ａ处细绳上的受力为，Ｂ处向

上拉力Ｆ应为_______．

5、如图5所示，滑轮本身重及摩擦均可忽略不计，若Ｆ1∶Ｆ2＝２∶３，则

两重物的质量ｍ1与ｍ2之比是_______．

6、如图6所示，Ａ的重力是40Ｎ，如滑轮、弹簧测力计和绳重均不计，在滑

轮组静止时，Ａ、Ｂ、C三弹簧测力计的读数各为_____Ｎ,_____Ｎ,____Ｎ．

7．如图7所示的动滑轮，把重１０Ｎ的物体匀速向上拉起，弹簧测力计的

示数是６Ｎ，则拉力Ｆ＝______Ｎ，若不计摩擦，动滑轮重是_______Ｎ．

（图6）（图7）（图8）

8.图8中，当弹簧秤A的读数是5N时，弹簧秤B的读数是_______N，滑轮和重物总重是_________N.

9、用下图的滑轮组，将陷在泥地中的汽车拉出.若拉力F为900N，绳端前进3m则汽车受到的阻力为________，汽车向前移动

【专题】

专题一：

滑轮----竖直方向上提升问题。

1、如下左图所示，物体A重20N，滑轮重1N，绳重不计，弹簧秤示数为25N，则物体B的重为_________N。

地面对物体A的支持力________N.

2、如下右图所示，已知物重为G，则各图中的拉力F各为多少？

（滑轮组及摩擦不计）

3、用定滑轮匀速提升重物，所用拉力的方向如下左图所示，不计摩擦，比较拉力F1、F2、F3的大小（）

A、F1＞F2＞F3B、F1=F2=F3C、F1＜F2＜F3D、F2＞F3＞F1

4、如上中图所示，人对绳的自由端拉力F都相等，且物体处于静止状态，不计滑轮重和摩擦，比较四个物体重力，最大的是（）

A、G1B、G2C、G3D、G4

专题二:

滑轮-----水平方向上拉动物体

1、在下左图中，物体A的重力为G，拉力F的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到的摩擦力为f,则人对绳的拉力F的大小等于（）

A、0.5GB.2GC.0.5fD.2f

2、如上右图所示，若拉力F＝900牛顿，物体A重1500牛顿，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。

当绳子自由端移动3米，则沿水平方向匀速拉动物体A前进时，物体A与地面间摩擦力是______牛顿，物体A移动______米。

3、A．B两物体的重力分别为60N和140N，如下中图所示，当A．B物体都静止时，它们所受的合力分别为（）

A．60N，140NB．0，140NC．60N，0D．0，0

3、如上右图所示，重物G重40牛，若不计摩擦，匀速提起重物所用拉力为22牛，则动滑轮的重力是____牛，钩子1受到绳子的拉力为____牛，钩子2受到重物G的拉力为____牛。

4、

【机械效率经典练习】

1、下面是四位同学在探究斜面的机械效率时，测得的机械效率数据，其中可能正确的是

A、0%B、80%

C、100%D、125%

2、现要利用斜面将木箱拉上汽车，下列做法中可以提高斜面机械效率的是（）

A、以较快的速度拉木箱B、以较慢的速度拉木箱

C、减小斜面的倾斜程度D、增大斜面的倾斜程度

3、用机械效率为80%的滑轮组匀速提升200N的重物，绳自由端拉力为50N，滑轮组上

承受拉力的绳子段数是（）

A、2段B、3段C、4段D、5段

4、体重为400N的小明由于找不到其他的机械。

只好亲自动手将100N重的物体搬到3m

高的楼上。

他对物体做的功是_______J,他的效率是_______。

5、一个大小为20N、竖直向上的拉力F通过动滑轮把重30N的物体向上提升了5m。

拉力

F做的功是_______J，次滑轮的机械效率是_______。

6、斜面是一种简单机械，盘山公路可看成是斜面。

一辆客车在盘山公路上行驶，加入

客车质量为7000kg，向上行驶过程中牵引力保持30000N不变。

行驶了2000m路程时，

客车升高了300m.在次期间，求：

（1）牵引力做了多少功？

（2）盘山公路的机械效率是多少？

8、用如图所示的滑轮组把重为600牛的重物提升2米，动滑轮重20牛，则拉力要多大？

（摩擦及绳的重力不计）

（1）、拉力所做的功是多少焦？

（2）、提升重物所做的功是多少焦？

（3）、提升动滑轮所做的功是多少焦？

（4）、该滑轮组的机械效率是多少？

【课后作业】

1.某人用动滑轮将重100N的物体提高了5m，其中动滑轮重20N，不计绳重及摩擦，此人

所做的有用功是J，总功是J，额外功是J，机械效率是。

2．如图所示，在50N的水平拉力F作用下,重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动,

物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ.则滑轮组的机械效率为_______；

若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为_________J

3．如图所示，某人在lmin内用40N的力，把重100N的物体匀速提高9m，（第3题）

此人做功的功率是W，滑轮组的机械效率为。

4.各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。

具体分析

右图中三种做功情况（设滑轮规格相同），产生额外功最多的应是____图。

若钩码（m=50g）

在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为_____，由此可判断出

_______图的机械效率最大。

（g取10N/Kg）

5.用一定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重900牛的物体，使物体升高2米，滑轮组

的机械效率为90%，动滑轮重90牛，求提升重物过程中克服摩擦做了多少功？

6.一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s内人用F=40N

的力使绳自由端移动4m。

求：

（1）求出绳子的股数n；

（2）算出有用功的大小和人做功的功率？

7.在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600N的重物，他用200N的力拉绳，使物体上升3m，滑轮组工作时的效率为75%.

求：

（1）有用功、总功；

（2）使滑轮组至少由几定几动组成.