滑轮架机械效率分析
滑轮架机械效率的教学大纲要求是：
1.了解定滑轮、动滑轮、滑轮架的特点和作用。
2、了解滑轮架在生活和生产中的应用。
3.了解有用功、额外功和总功的含义及它们之间的关系。
4. 理解机械效率的概念，能够估算简单机械的效率。
一、抓住三大主线
1、每段绳索张力相同；
2、以动滑轮为研究对象，进行受力分析；
3、利用机械效率公式构建能量转换；
二、了解四种方式
1、机械省力：成本距离、成本速度；
2、做有用的工作和总的工作具有同时性；
3、根据工作原理，有用功大于总功；
4、有用功是力F拉动物体对物体所做的功，即W有用=F拉动S物体；
垂直放置滑车：物体在空中：F拉= G物体，
物体浸入水底：F拉=G物体-F浮
将滑轮水平放置：F pull = Ff（物体匀速直线运动）
三。 牢记近年来常用但容易忘记的相关公式：
机械效率η
四。 试题解析：
1、如图所示，用滑轮架带动重70N的物体A，使物体A在水平方向连接5m。 所用拉力F为20N，地面对物体A的摩擦力为30N。 则拉力F所做的功为J，滑轮架的机械效率为。
【答案】20075%
2、在“测量滑轮架机械效率”的实验中，用同一个滑轮架（如图所示）进行了三个实验，实验数据记录在下表中。
频率
吊钩重量/N
钩子大小
距离/厘米
弹力
计数/N
弹簧测力计
提升距离/cm
机械效率
1个
2个
10
0.8
30
83.3%
2个
4个
10
1.5
30
3个
6个
10
30
90.9%
(1) 实验二中小车架的机械效率为（结果保留一位小数）
(2)第三个实验中没有填写弹簧测力计的读数，从图中可以看出弹簧测力计的读数为N。
(3) 分析数据，可以推断同一滑轮架举起的物体越重，滑轮架的机械效率（选择“高”或“低”）。
(4)根据实验推论，用滑轮架将重8N的物体匀速提升10cm。 此时滑轮架的机械效率可能为（只填序号）
A.71.6% B.82.6% C.92.4%
【答案】（1）88.9%
(2) 2.4牛顿
(3) 高
(4)C
3、我国明代远洋工贸船“南海一号”于2007年打捞成功，为恢复我国海上丝绸之路历史提供了极为难得的物质资料。 考古学也是一大创新。 为了体验“南海一号”的打捞过程，同事借助滑轮架从水下打捞出一个重物。
如图所示，“南海一号”是用底面积S=0.05m2、高h=0.2m的长方体重物模拟的。 向下运动，假设重物仍在以匀速直线垂直向下运动，经历三个运动阶段： 第一阶段，从重物开始在底部运动的那一刻水到重物上表面刚刚漏出海面时，绳索对重物的重量 拉力F1=140N，用时t1=40s。 第二阶段，从重物上表面刚好漏出海面到下表面刚好出海需要t2=4s。 第三阶段，从重物下表面离开海面后升空。 动滑轮上的重力为G0=60N，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/g滑轮组机械效率和什么有关，忽略绳索重量、轮子与轴的摩擦力、水的阻力，不计考虑重物出水前后质量的变化。 求：
①在运动的第一阶段，水对重物的压强F是多少？
②在运动的第一阶段，绳索对重物所做的功W1是多少？
③小车架第一段运动的机械效率η1和第三段运动的机械效率η3分别是多少？
解： (1) 金属块排出的沸水体积等于金属块的体积滑轮组机械效率和什么有关，
即V排=V金=Sh=0.05m2×0.2m=0.01m3，
则F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3
=100N;
(2) 因为是第二阶段，从重物上表面刚漏出海面到下表面刚离开海面，
时间t2=4s； 上升高度为物体的高度h，
则上升速度v=h/t2=0.2m/4s=0.05m/s；
v=st 的结果是：
第一级上升高度s=vt1=0.05m/s×40s=2m，
绳索对重物所做的功W=F1s=140N×2m=280J。
(3) 由于没有考虑绳索的重量、轮子与轴的摩擦力和水的阻力，
即，只考虑动滑轮的重力。
那么绳子的拉力就是F=1/n（G+G运动），
s=nh
则η=W有用/W总=Gh/Fs
=Gh/Gh+G 移动 h=G/G+G 移动,
因此，运动第一阶段的机械效率
η1=F1/(F1+G运动)×100%=140N/(140N+60N)×100%≈70%；
因为第一阶段滑车架上的重量拉力
F1=GF浮动，则G=F1+F浮动=140N+100N=240N，
所以第三阶段运动的机械效率
η2=G/(G+G运动)×100%
=240N/(240N+60N)×100%≈80%。
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