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滑轮组是初中物理的重要知识点,机械效率是滑轮组计算的难点,也是八年级物理期末考试的必考点。
样题
如图所示,重达100N的物体B在足够深的水中以恒定速度下沉,重达600N的物体A被滑轮组拉动,在水平方向上匀速运动,物体A在4s内移动0.8米,已知B的密度是水密度的5倍, 而动滑轮重12N,无论绳索重量和滑轮与绳索之间的摩擦力如何,g取10N/kg,发现:
(1)绳索的力向B的拉力
(2)物体A所受的摩擦力
(3)滑轮组的机械效率
1.求B的拉力在绳子上的威力
对物体B的力分析表明,垂直向下的重力G2、垂直向上的浮力F漂浮、B上的拉绳F均受垂直方向的影响。
根据物体受力的平衡条件,物体B的匀速运动处于平衡状态,垂直方向的力之和为零,即G2=F浮子+F拉力。
根据浮力的计算公式:F浮子=ρ水gV行,V行=V2,则浮力F浮子=ρ物体B所承受的水gV2。
根据重力的计算公式,标题中的条件和结论为:G2=ρ2gV2,F浮子=ρ水gV2,则F浮子/G2=ρ水/ρ2。
根据标题中的条件和结论:ρ2 = 5ρ 水,F 浮 / G2 = ρ 水 / ρ2,则 F 浮 / G2 = 1/5,即 F 浮 = G2/5。
根据结论:F浮子=G2/5,G2=100N,则物体B所承受的浮力F浮子=20N。
根据结论:G2=F浮子+F拉力,F浮子=20N,G2=100N,则F拉力=G2-F浮子=80N。
根据速度的计算公式和问题中的条件:v=s/t,s=0.8m,t=4s初中物理滑轮计算题,则物体A的速度为v=0.2m/s。
根据题中的条件和结论:如果活动滑轮上有2股绳,v=0.2m/s,则物体B运动速度v2=2v=0.4m/s。
根据功率的公式和结论:P=F拉力v2,F拉力=80N,v2=0.4m/s,则绳子的力向物体B的拉力P=32W。
2. 求物体 A 上的摩擦力
对物体 A 执行力分析,该物体受到水平左侧拉力和水平左右摩擦 f。
根据物体受力的平衡条件,物体A的匀速运动处于平衡状态,水平方向的力之和为零,即F拉'=f。
对动滑轮进行受力分析,在垂直方向上受到垂直向下重力G运动,拉力F拉力在下定滑轮上的拉力和垂直向上两股绳的拉力2F。
根据物体受力平衡的条件,动滑轮是静止的,则处于平衡状态,垂直方向的力之和为零,即G动+F拉'=2F拉。
根据结论:F拉力'=f,G运动+F拉力'=2F拉力,然后G运动+f=2F拉力。
根据题中的条件和结论:G运动=12N,F拉力=80N,则物体A上的摩擦力f=2F拉力-G拉力=148N。
3、求出滑轮组的机械效率
根据功的计算公式和结论:W总量=F拉力,W有=F拉力's',s=2s',则W有/W总量=F拉力'/2F拉力。
根据机械效率的计算公式和结论:η=W有/W总×100%,W有/W总=F拉'/2F拉,F拉=80N,F拉=148N,则η=92.5%。
结论
计算滑轮组机械效率的想法:
分析主题的含义,准确判断在滑轮组中做有用功的力对象和总功初中物理滑轮计算题,是一个关键问题。
这
对施加力的物体进行力分析,根据物体的平衡条件得到各种力之间的关系。
根据绳索在动滑轮上的股数,得到有用功对应的力的作用距离与总功的关系。
利用功的计算公式,计算有用功和总功,然后用机械效率的计算公式来求解它们。