教学大纲对滑轮组机械效率的要求是:
1、了解定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点和作用。
2、了解滑轮组在生活、生产中的应用。
3.了解有用功、额外功、总功的含义以及三者之间的关系。
4.了解机械效率的概念,能够计算简单机械的效率。
1、抓住三大主线
1、每节绳子的拉力相同;
2、以动滑轮为研究对象,进行受力分析;
3、利用机械效率公式建立能量换算;
二.了解四大技能
1、省力机械:浪费距离和速度;
2.同时做有用的工作和全部的工作;
3、根据做功原理,有用功小于总功;
4、有用功是拉动物体的力F对物体所做的功,即W有用=F拉动S物体;
将滑轮组垂直放置:物体在空中:F拉力=G物体,
物体浸入水中:F拉力=G物体-F浮力
水平放置滑轮组:F拉力=Ff(物体匀速直线运动)
三。 记住近年来常用但又容易忘记的相关公式:
机械效率eta
四。 试题分析:
1、如图所示,用滑轮组拉动重70N的物体A,使物体A水平方向移动5m。 所用的拉力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,则滑轮组的机械效率为。
【答案】200 75%
2、“测量滑轮组机械效率”实验中,用同一个滑轮组(如图所示)进行了3次实验,实验数据记录在下表中。
频率
钩码重量/N
钩码上升
距离/厘米
弹簧力测量
计数/N
在弹簧测力计上
提升距离/cm
机械效率
10
0.8
30
83.3%
10
1.5
30
10
30
90.9%
(1) 第二次实验中,滑轮组的机械效率为(结果保留一位小数)
(2)第三次实验中,弹簧测力计的指示没有填写,从图中可以看出,弹簧测力计的指示为N。
(3)分析数据可以得出,同一滑轮组提升的物体越重,该滑轮组的机械效率就越大(可选“高”或“低”)。
(4)根据实验结论,推测滑轮组用于将重8N的物体匀速提升10cm。 此时滑轮组的机械效率可能为(仅填写序号)
A.71.6% B.82.6% C.92.4%
【答案】(1)88.9%
(2)2.4N
(3)高
(4)C
3、我国南宋远洋贸易船“南海一号”于2007年成功打捞,为还原我国海上丝绸之路历史提供了极其珍贵的实物资料。 将沉船包裹在沉箱中的整体打捞方法,在世界水下考古中也是一项伟大的创新。 为了体验“南海一号”的打捞过程,有同学用滑轮组从水中打捞了一个重物。
如图所示,用底面积S=0.05m2、高h=0.2m的长方体形重物模拟“南海一号”。 学生站在岸边,拉动绳子的自由端什么滑轮机械效率最高,使重物从水底开始向上。 运动,假设重物一直以匀速垂直向上直线运动,并经历了三个运动阶段: 第一阶段,从重物开始在水中运动到重物落入水中为止。当重物上表面刚刚露出水面时,绳索对重物的拉力F1=140N,需要t1=40s。 第二阶段,从重物上表面刚刚露出水面到下表面刚刚离开水面,需要t2=4s。 第三阶段,重物底面留有水后,在空中上升。 已知动滑轮上的重力为G0=60N,ρwater=1.0×103kg/m3什么滑轮机械效率最高,g=10N/g。 不考虑绳索的重量、轮与轴之间的摩擦力以及水的阻力。 不考虑重物从水中排出前后的质量变化。 求:
①运动第一阶段,水对重物的浮力F有多大?
②在运动的第一阶段,绳子对重物做的功W1是多少?
③滑轮组第一段运动的机械效率η1和第三段运动的机械效率eta3分别是多少?
解:(1)金属块排开的水的体积等于金属块的体积。
即V行=V金=Sh=0.05m2×0.2m=0.01m3,
则F浮力=ρ水V流量g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3
=100N;
(2)由于第二阶段,从重物的上表面刚刚露出水面到其下表面刚刚离开水面,
所花费的时间为t2=4s; 上升高度为物体的高度h,
那么上升速度v=h/t2=0.2m/4s=0.05m/s;
由 v=st 我们得到:
第一级上升高度s=vt1=0.05m/s×40s=2m,
绳子对重物所做的功为W=F1s=140N×2m=280J。
(3) 由于没有考虑绳索的重量、轮与轴之间的摩擦力以及水的阻力,
即,仅考虑动滑轮的重力。
那么绳子的拉力F=1/n(G+G移动),
s=nh
则 η=W 有用/W 总计=Gh/Fs
=Gh / Gh+G 移动 h=G / G+G 移动,
因此,第一阶段运动的机械效率
η1=F1/(F1+G运动)×100%=140N/(140N+60N)×100%≈70%;
由于第一级重物对滑轮组的拉力
F1=GF浮点,则G=F1+F浮点=140N+100N=240N,
所以第三阶段运动的机械效率
η2=G/(G+G动态)×100%
=240N/(240N+60N)×100%≈80%.
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