一.滑轮和滑车架
1个天车
(1)天车的定义:工作过程中中心轴线固定的滑轮。
注:旗杆上升国旗的滑轮是天车。
(2)天车的工作特性:不能省力,但可以改变力的方向。
(3)天车不省力的缘由:本质上是等臂杆。
2.联通滑轮
(1)定义:工作时中心轴随物体运动的滑轮。
(2)动滑轮的工作特性:可以省力,但不能改变力的方向。
(3)省力缘由:本质上是一种省力杠杆,其支点坐落固定边与车轮相切的地方。所以动滑轮的动力臂是阻力臂的两倍,所以。
3.滑车架
(1)定义:滑车架由天车和动滑轮组合而成。
高中数学基础知识备考巩固专题7(滑轮功功率机械效率)
(2)滑车架的工作特性:可以省力,改变力的方向,但要耗费很长的距离。
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二。优点
1.定义:假如一个力作用在一个物体上,这个物体向这个力的方向联通了一段距离,就说这个力对这个物体做了功。
2.工作的必要条件:
(1)力(2)沿力的方向联通的距离
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3.不做功的几种情况:
A.强悍且不受距离限制:一个物体遭到一个力的作用,但该物体不会联通。这个力对物体不做功。
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注:推箱不推推力不起作用。
B.距离弱点:由于惯性使物体保持运动,所以没有力对物体做功,即使有一段距离穿过。
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△注:踢出去的篮球,离开脚之后踢力对篮球不做功。
C.力距垂直;当物体遭到的力的方向与物体运动方向垂直时,这个力对物体不做功。
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△注:在水平地面上滚动的篮球,重力不做功。
4.功的估算
(1)公式:(克服重力做功时W=Gh)(2)单位:(焦耳);1J=1N·m
5.功的原理
(1)内容:使用任何机械都不省功。
(2)理解:有时省力,有时省距离,而且不能同时既省力又省距离。
三、功率
1.定义:单位时间内所做的功叫功率,用符号P表示。
2.化学意义:功率是表示做功快慢的数学量。
(1)相同时间内,物体做功越多功率越大
(2)做相同的功,物体用时越短功率越大
(3)物体做功越快功率越大
3.公式:
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推论公式:
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(注:当功率一定时,力和速率成正比。)
4.单位:瓦特,简称“瓦”,用“W”表示
四、机械效率
1.有用功:借助机械做功时对人们有用的、必需要做的功叫作有用功
△注:比如借助滑轮提高重物时对物体重力做的功。
2.额外功:借助机械做功时不得不做的功叫作额外功。
△注:比如借助滑轮提高重物时克服滑轮重力做的功,克服车钩间磨擦力和绳重做的功。
3.总功:有用功和额外功的总和叫作总功。
△注:比如借助滑轮提高重物时拉力所做的功。
4.机械效率
(1)定义:有用功跟总功的比值叫作机械效率。
(2)公式:
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(3)滑车架的机械效率公式:在忽视绳重和各类磨擦时,
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(竖直滑车架);
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(水平滑车架)
5.滑车架的机械效率的诱因
(1)与滑轮的重力,绳重荷各部份间的磨擦有关。
(2)与提高的物体重力有关,与提高高度,滑轮的绕线形式无关。
6.滑车架的机械效率估算
①竖直方向:
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②竖直方向(水底):
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③水平方向(省力):
④水平方向(费劲):
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例1.(2018湖南省长沙)如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下初二物理功和机械能的知识点,从O匀速直线运动到Q,OP端拉力F1为300N,F1做的功为W1,功率为P1,PQ段拉力F2为200N,F2做的功为W2初二物理功和机械能的知识点,功率为P2,则()
A.W1>W2B.W1P2DP1
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【答案】C
【解析】本题考查的是功和功率的估算比较。从O到Q仍然做匀速直线运动,速率大小相同,F1为300N,F2为200N,所以F1做功的功率小于F2,P1>P2,C正确,D错误;在OP段联通了4m,拉力做功W1==1200J,在PQ段联通了6m,拉力做功W2==1200J,所以两段拉力做功相等,AB错误;故本题答案为C。
例2.(2018上海昌平一模)如图所示,工人师父用一个动滑轮提高重物,在20s内货物被匀速提高4m。已知动滑轮重20N,货物重480N,不计绳子的重力和其他阻力。求:
(1)工人师父对绳子施加的拉力大小;
(2)该动滑轮的机械效率;
(3)工人师父做功的功率。
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【答案】
(1)2F=G+G动,
(G+G动)=(480N+20N)=250N;
(2)η===96%;
(3)v物==0.2,v绳=2v物=2,
P=Fv绳=250N=100W
【解析】本题考查的是滑车架的功率及机械效率。首先对动滑轮受力剖析,向下两条绳子的力,向上为动滑轮的重力加上货物的重力,列举方程为2F=G+G动,算出F=250N;借助公式η=算出机械效率;货物在20s内提高4m,则货物提高的速率为0.2m/s,绳子自由端联通的速率为0.4m/s,借助公式P=FV=250N=100W。