九上5滑轮组及机械效率.pdf
个性化辅导讲义 杭州龙文教育科技有限公司 1 学生：科目：第阶段第次课教师： 课题 滑轮组及机械效率 教学目标 1、 通过实验认识到s=nh、什么条件下F=(G+G动)/n 成立 2、 分析影响使用滑轮组提升重物时的做了哪些额外功 3、通过实验研究测量滑轮组机械效率的方法 重点、难点 重点： 利用滑轮组提升重物时,机械效率 F=(G+G 动 )/n 成立的条件 难点： 运用 =G/Fn 解题， “不计动滑轮重和摩擦”“绳重及摩擦不计”时 F 与 G 之间的关系。 考点及考试要求 辨认定滑轮、动滑轮和滑轮组 a 知道定滑轮和动滑轮的特点 a 知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）a 使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题 b 说明功率的概念 b 知道功率的单位 a 应用功率公式进行简单的计算 c 从能的转化来说明功率 b 教学内容 知识框架 考点 1： 1 知识梳理 1、定滑轮、动滑轮、滑轮组特点 定滑轮：不能省力能改变动力方向，实质是等臂杠杆。 动滑轮：省一半的力，实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆。 滑轮组：用几段绳子吊着物体，绳子自由端的拉力就是物重的几分之一，设绳子段数为n，有：F= n 1 G总 = n 1 (G物+G动) = n G物 = n G物 = n f摩 (水平拉物体时 ) s绳=nh=ns物( 水平拉物体时 )v绳=nv物 2机械效率：有用功跟总功的比值。 公式： = 总 有用 W W ×100= 额有用 有用 WW W 100或= 总 有用 P P ×100 3滑轮组机械效率：提升物体时= Fs Gh ×100或= Fs Th ×100 (其中h为重物移动距离，s为绳 子自由端的拉力移动的距离。T表示为物体在水中被提起) 个性化辅导讲义 杭州龙文教育科技有限公司 2 若已知绳子段数n，有s绳=nh，则： = nF G物 ×100=(1 nF G动 ) ×100 忽略绳重和摩擦，则：= 动物 物 GG G ×100动滑轮重：G 动=nF G物 水平拉物体时= 绳 物摩 Fs sf ×100= nF f摩 ×100(f 摩为物体与水平面间的摩擦 ) 结论： 同一滑轮组提起物重越重机械效率越高；提起同一重物动滑轮个数越少机械效率越高。提高 滑轮组机械效率的途径：增加物重、减小动滑轮的自重和部件之间的摩擦。 §难点一：滑轮组的绕制方法与拉力关系和对滑轮组系统的物体进行受力分析 1明确滑轮组绳子段数n与拉力 F的关系F= n 1 G。若定滑轮和动滑轮个数相同，总数为N。则有N或N+1段 绳子承重两种绕法。若动滑轮多一个，则最多有N+1段绳子承重；若滑轮多一个，则最多有N段绳子承重。 2先判断滑轮情况，定滑轮只改变方向，动滑轮能省力一半；再判断研究对象受力情况或运动状态。 §难点二：对滑轮组机械效率实验加以探究考查 1明确实验过程中要匀速竖直拉动弹簧测力计，能根据测定的物重G、测力计的拉力F、物体上升的距离 h、绳子自由端移动的距离s，利用公式 = Fs Gh ×100计算机械效率。 2知道滑轮组的机械效率与 G 物、G 动有关( 忽略绳重和摩擦) ，提高滑轮组机械效率的途径：增加物重、 减小动滑轮的自重和部件之间的摩擦。 §难点三： 求解滑轮组的有用功、总功、 机械效率及带滑轮组的 综合问题 确定滑轮组有用功是对被拉起物体做的功， 总功是绳子自由端的 拉力做的功。 2 典型例题 例 1画出使用左图甲中所示的精轮组提起物体时最省力 的绕绳方法。 启思 1在右图中， 若胖者体重 800N，瘦者体重 500N， 货物重 600N(绳重及摩擦力不计) 。则：甲图中，静止站立 在地面的胖者受到向上的合力是_N，他受力 _( 填“平 衡”或“不平衡”) 。乙图中 , 瘦者在上升过程_匀速运动 (填 “是”或“不是”) 。 启思 2 如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法。 物重均为 500N，滑轮重均为 10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确 的是 ( ) A甲图中的拉力等于乙图中的拉力 B甲图中的拉力小于乙图中的拉力 个性化辅导讲义 杭州龙文教育科技有限公司 3 C甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率 D甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率 例2某小组通过实验得知滑轮组的机械效率与许多因素有关有 同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。 根据探究目的，他们先通过实验算出如图甲所示的滑轮组的机械效率。 请你在图乙中画出下一步实验所需的组装图。 启思在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两 次实验。实验数据如下： (1) 此实验所用滑轮的个数至少是_个，其中动滑轮有_ 个。 (2)实验中应 _拉弹簧测力计。 (3)第一次实验测得滑轮组的机械 效率为 _，第二次实验时滑轮组的机械效率_( 选填“大于”“等于”或“小于”) 第一次的机械 效率。 3 知识概括、方法总结与易错点分析 一、组装滑轮组 A、不改变力的方向( 绳子自由端向上拉) B 、改变力的方向( 绳子自由端向下拉) 当 n为“奇数”时 不改变力的方向：动滑轮个数=定滑轮个数 = 2 1n 个； 改变力的方向( 加一定 ) ：动滑轮个数= 2 1n 个；定滑轮个数= 2 1n +1= 2 1n 个 当 n为“偶数”时 不改变力的方向：动滑轮个数= 2 n 个；定滑轮个数= 2 1n 个 改变力的方向( 加一定 ) ：动滑轮的个数=定滑轮个数 = 2 n 个 总结：奇动偶定，一动配一定，偶数减一定，变向加一定( 两种情况都是这样) 二、使用滑轮( 组) 应注意的几点( 特殊情况 ) 使用动滑轮不一定省力 举例：用动滑轮提起重为G 的物体时，拉力F( 不计滑轮重和摩擦，以下均同) ，使用此 滑轮时 ( ) A、省力 B、费力 C、不省力不费力 D、都不对 说明： 和物体一起移动的滑轮叫动滑轮，即物体移动的距离等于动滑轮移动的距离， 此时动力作用在绳子末端，阻力作用在动滑轮上省力一半。 动滑轮被几股绳子吊起，所用力不一定就是物重的几分之一 个性化辅导讲义 杭州龙文教育科技有限公司 4 举例：利用图示装置时拉力F等于 ( ) A、 8 G B、 6 G C、 2 G D、 4 G 说明： 只有在使用由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组时，动 滑轮由几股绳子吊起，所用力才是物重的几分之一。( 还要除下 面一种情况 ) 使用滑轮组时，动滑轮由几股绳子吊起，所用力不一定 是物重的几分之一 举例：滑轮组下吊篮及人总重1200N，则人匀速提起吊篮所 用的力 F的大小等于 ( ) A、300N B、400N C、 900N D、240N 说明：使用滑轮组时，吊起滑轮组所用力与滑轮组下吊起的重物应是分割的，此时的力才是物重的几分 之一 ( 此题重物和力F是连体的，动滑轮下承受的接力应为1200N F) 4 针对性练习： 1A、B 两物体重力分别为60N和140N。如图所示， 当A、 B物体都静止时，它们所受的合力分别为( ) A60 N， 140 N B 0，140 N C60 N， 0 D 0， 0 2如图所示，物体A重20N ，滑轮重 1N，绳重不计， 弹簧测力计的示数为25N，则物体 B的重为 _N。 3如图所示的滑轮组成滑轮组提升重物。要求拉力为物重的二分之一(忽略摩擦及绳和滑轮组重力) ，在 图中画出滑轮组的绕线。 4小明同学利用定滑轮设计了一种拉动窗帘的简易装置。设计时他采用一根闭合的拉线绕在滑轮上。在 右侧拉动这根拉线，就可以实现窗帘的打开与闭合。请你在图中画出这根拉线在滑轮上的绕法以及窗帘细线 与拉线的连接。 5在做“测滑输组的机械效率”的实验中，小明和同学们测得图中甲、乙两个滑轮组的机械效率不同。 (1) 实验后小明想：对于同一个滑轮组。它的机械效率是否不变呢?经过思考后他认为：即使像图甲那样已经 绕好的滑轮组，机械效率也不是固定不变的。还应该与_有关，并用实验验证了自己的猜想是正确 的。小明的实验方法是_。 (2)小明将自己所做的上述实验告诉其他同学。大家探究的欲望更加强烈，大家认为： 用滑轮组提升重物 时，提升动滑轮所做的功对人们是没有用的，所以_也应该是影响滑轮组机械效率 高低的主要因素。小明说：其实大家已测得的甲、乙两个滑轮组的机械效率不同，就证明了这一点。 6在“测定滑轮组的机械效率”的实验中： (1) 一位同学用如图所示的滑轮组在10s内将总质量为0.25kg 个性化辅导讲义 杭州龙文教育科技有限公司 5 的钩码匀速提高了10cm 。在这个过程中弹簧测力计的示数如图所示( 取g=10N/kg) 。则：作用于绳子自由端的 拉力所做的功W=_J；此拉力的功率P=_W ；滑轮组的机械效率=_。 ( 保留两位小数 ) (2)如果这位同学仍然用图中的滑轮组，只是把所挂的钩码减少了三个，此时测得滑轮组的机械效率为 ，则与 的大小关系是_ 。( 选填“ ”、“ =”或“ ”) 本节课总结提高题 7滑轮是我们日常生活租生产中经常使用的简单机械，使用滑轮 能给我们带来许多好处。 (1) 请分析图甲中的实验, 说明图中滑轮的特点： (2) 小明按图乙所示的滑轮组实验时，用F=5N的拉力在 3s内将重为 12 N的物体匀速提高了10cm。则滑轮组的机械效率为多少?拉力F的功 率是多少 ? 9如图所示，物体G 在拉力 F的作用下做匀速直线运动，拉力做 功是 600J，物体向左移动了2m 。滑轮组的机械效率是80。求： (1) 额外功是多少? (2) 拉力 F是多少？ (3)物体所受的摩擦力是多大? 10 电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是盛夏都要绷直， 才能使高压线与列车的电极接触良好。这就必须对高压线施加恒定 的拉力，为此，工程师设计了如图所示的拉力系统。实际测量得到 每个水泥块的体积为1.5 ×10 -2 m 3，共悬挂 20个水泥块。已知水泥块 的密度为 2.6 ×10 3 kg/m3, 取g=10N/kg。 (1) 请指出图中的动滑轮、定滑轮。 (2) 每个水泥块的重力是多少? (3) 滑轮组对高压线的拉力是多大?
