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滑輪組的機械效率范文1
關鍵詞：機械效率；滑輪組；功
一、求解滑輪組問題前要明確的幾個概念
1.對“機械效率”概念的理解
有用功跟總功的比值叫機械效率.因此要把握好對機械效率的理解，就必須對總功、有用功和額外功這三個概念的理解.（1）對簡單機械而言， 總功是指動力對機械所做的功.一般情況下使用滑輪組做功時，動力作用于繩子自由端.（2）有用功是運用機械做功時對我們直接有用的功，是無論采取哪種方式都必須做的功. （3）額外功是并非我們需要但又不得不做的功.
2.對滑輪組裝配的理解
使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，關于滑輪組的組裝可以從兩個方面來理解.（1）要熟練掌握滑輪組的省力規律并能正確判斷繩子的段數.滑輪組省力的基本規律是：使用滑輪組時，動滑輪和重物由幾段繩子承擔，提起物體所用的力就是物重和動滑輪重力的幾分之一（此前提是不計繩子的重力和滑輪軸心處的摩擦力）.（2）繩子的自由端和動滑輪移動的距離之間有一定的幾何關系.
二、使用滑輪組沿豎直方向提升重物時的情況
例1 裝卸工人用如圖1所示的滑輪組勻速提升重為1000 N的貨物，所用的拉力F為600 N，繩子自由端在50 s內被拉下2 m，在此過程中，求：
（1） 拉力F所做的功；
（2）滑輪組的機械效率.
分析：①拉力即動力，因此求拉力做的功就是求總功，
W拉=Fs=600 N×2 m=1200 J.
②方法一：已經知道了W總，要求機械效率還需要知道W有，
從題中可以看出，只要知道了物重G和拉力F，即使不知道繩子移動的距離s和物體上升的高度h，也可以求出滑輪組的機械效率.
例2 某建筑工地用簡易滑輪組將重4000 N的磚塊運到離地4 m高的砌墻處，已知每個滑輪重100 N，滑輪摩擦和繩重以及動滑輪下的掛網重忽略不計.若提升磚塊的工人作用于繩的拉力最大為500 N，n=2.求：
①提升一次磚的最大重力；
②提升一次磚時滑輪組的最大機械效率；
③若全部完成提磚任務，工人利用此滑輪組至少做多少額外功.
分析：①因為不計繩重、掛網重和滑輪摩擦，
因此由F拉=
G物+G動n
可得G磚 =nF-G動=2×500 N-100 N=900 N.
②滑輪組的最大機械效率就是一次提升最重磚塊時的機械效率.
③由于不計繩重、掛網重和滑輪摩擦，所以額外功就是克服動滑輪的重力所做的功， 而提升磚塊的次數：
例3 小明利用如圖2所示的裝置沿水平方向勻速拉動一個重2000 N的物體時，物體受到地面的摩擦力為600 N，物體在5 s內勻速移動了1 m，作用在繩端的拉力為250 N，求：
①小明所做的功；②滑輪組的機械效率.
滑輪組的機械效率范文2
一、 實驗步驟和表格設計
例1下面是“測滑輪組機械效率”的一些實驗步驟：
A． 算出每次的有用功W有用、總功W總、機械效率η,并填入表格。
B． 用刻度尺測出鉤碼提升的高度h和彈簧測力計移動的距離S。
C． 換用不同的鉤碼，重復實驗兩次，并將實驗數據填入表格。
D． 勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，從彈簧測力計讀出拉力F的值，并記下鉤和彈簧測力計的位置。
E． 安裝好滑輪組，記下鉤碼和彈簧測力計的位置。
（1）請將上述實驗步驟按合理的順序排列，并將步驟前的字母符號填在橫線上：。
（2）請根據上面的實驗步驟，設計一個記錄實驗數據的表格。
方法點撥這道題學生只要認真做過該實驗，回因憶實驗的過程，實驗步驟就不難填寫。再根據測量的物理量和所求的物理量設計表格，同時注意表頭上物理量的符號和單位。
參能考答案（1）實驗步驟：EDBCA
（2）表格如下：
復習策略復習時要搞清楚“測滑輪組機械效率”實驗的原理、器材、實驗步驟、測量方法、表格設計、數據填寫、計算公式，形成清晰的網絡，這樣解決這類問題就迎刃而解。
二、實物連線和數值計算
例2在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行了兩次實驗，實驗數據如下表所示。
（1） 在表格的空格處，填入合適的數據。
（2） 在圖中用筆畫線代替細線組裝滑輪組。
（3） 第1次實驗測得滑輪組的機械效率為。
（4） 如果將重為3N的鉤碼掛在同一滑輪組下，根據題中已有的信息可以估計出這時滑輪組的機械效率值應在 范圍內。
方法點撥對滑輪組進行裝配的實物連線，首先要知道吊起動滑輪繩子的股數。本道題通過繩子自由端被拉長的距離與重物上升的高度之間的比例關系，確定繩子股數，再根據繩子起始點“偶定奇動”的原則，順勢進行連線》根據機械效率的定義計算出滑輪組的機械效率。
答案（1）40（2）略（3）66.7%（4）66.7%＜η＜72.7%
復習策略對滑輪組進行裝配的復習中，強調根據繩子自由端被拉長的距離與重物上升的高度之間的比例關系，確定繩子股數，切不可根據F=G/η來確定繩子股數（很多學生容易在此犯錯）。由于重物不由滑輪組的機械效率不同，所以也不能根據滑輪組的機械效率來求重物不同時的拉力和繩子自同端被拉長的長度，因為在同一滑輪組下，重物越重滑輪組的機械效率越高。
三、數據處理與分析
例3（湖南常德）某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如下表所示，實驗裝置如圖所示。
（1）通過表中數據可分析出實驗1是 圖做的實驗，實驗2是用 圖做的實驗。
（2）通過實驗1和實驗2的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率 。
（3）比較實驗1和實驗3可得正確結論：使用同一滑輪，，可以提高滑輪組的機械效率。
方法點撥本道題著重考查實驗數據處理和分析，根據繩端移動距離和鉤碼上升的高度判斷吊起動滑輪繩子的股數，選擇哪一幅圖做的實驗。所做的有用功相同時，額外功越大（動滑輪的個數越多），機械化效率越小。所做的額外功相同時，有用功越大（提升的重物越多），機械效率越大。
答案 （1）甲（2）越低 （3）增加欲提升重物的重力
復習策略復習測“測滑輪組機械效率”實驗數據處理和分析時，要清楚改變滑輪組機械效率的方法。所做的有用功相同時，額外功越大，機械效率越小。所做的額外功相同時，有用功越大，機械效率越大。
四、機械效率的實驗探究
例4小紅學過機械效率后，產生了一個疑問：“機械的機械效率越高是否越省力？”針對這個問題，小紅借了一個彈簧測力計，利用家中的“案板”和茶杯做了以下實驗：
A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入適量的水，用彈簧測力計測得杯子和水的重力G；
B．用“案板”作斜面，如圖所示。把一只水杯通過細繩與彈簧測力計連接，拉動彈簧測力計，把盛水的杯子勻速拉上斜面；
C．分別測出拉力F、杯子移動的距離S和升高的高度h；
D．改變斜面的高度，做4次實驗，記錄實驗數據如下表：
（1） 計算并將數據填入表中4個空格。
（2） 小紅的疑問是否得到解決？分析實驗數據，能得到什么結論？
（3） 完成上面實驗后，小紅又產生一個猜想：“如果減小斜面的摩擦，可以提高斜面的機械效率。”
① 請你先用所學知識，說明小紅的猜想是否正確（簡述理由）
② 請你設計一個實驗，進一步證明你對小紅猜想的判斷（可以簡要說明在前面實驗的基礎上要做哪些新的實驗操作）。
方法點撥本道題是測“滑輪組機械效率”實驗的拓展和延深，是根據測“滑輪組機械效率”實驗所進行的探究。根據有用功、總功、機械效率的定義進行計算；比較拉力的大小和機械效率的大小，解決疑問；根據滑輪組機械效率中的原則減小額外功達到提高機械效率的目的，進行判斷和實驗探究。
答案（1）0.5 0.8 0.630.74（2）解決了小紅的疑問，通過上述試驗得出結論：使用斜面，機械效率越高不是越省力，可見“機械效率越高越省力”是錯誤的（3）①正確理由要點：有用功一定，減小摩擦力就減小了額外功，即減小了總功，提高了教學效率②在小紅設計的實驗方案基礎上：a.保持斜面傾角不變，斜面（案板）表面鋪不同的材料（如紙、玻璃、毛巾等）改變摩擦；b.將水杯沿斜面提升一定高度或沿斜面移動一定距離，分別求出各次的機械效率。
滑輪組的機械效率范文3
類型一：滑輪組類
對滑輪組知識的考查主要是對機械效率的考查，主要易錯點有：當滑輪組水平放置時，容易找錯有用功；當拉力作用在滑輪軸上時，容易找錯拉力及物體移動距離的關系；當物體重力變化時，仍認為機械效率不變；當物體在水中時，容易求錯有用功；當使用抽水機時，弄錯總功與有用功等等。
易錯點1：滑輪組水平放置
例用如圖1所示的滑輪組拉著重500 N的物體在水平面上勻速運動，物體受到的摩擦力為120 N，繩子末端的拉力為50 N?；喗M的機械效率是多少？
典型錯誤直接應用公式
η===進行求解，造成錯誤。
錯因分析不理解當滑輪組水平放置時，有用功不是W=Gh。而是W=Ts=fs，其中T=f。當滑輪組水平放置時，求解機械效率時，公式應該用：
η===
公式中f是物體所受摩擦力大小；F是拉力，n為承擔動滑輪繩子的段數，T是作用在物體上的繩子的拉力，s是物體移動的距離。
正確答案η=====80%
歸納拓展當滑輪組水平放置時，一定注意：有用功W有=fs物，滑輪組的機械效率η===；其中f是物體受到的阻力。
易錯點2：動滑輪“反?！笔褂?/p>
例如圖2所示，動滑輪的掛鉤上掛一彈簧測力計并用力豎直向下拉，使重為10 N的物體勻速上升了0.2 m，在此過程中測力計的示數為25 N。此過程中拉力F做的功是多少？滑輪組的機械效率是多少？
典型錯誤直接應用公式η===求出答案，造成錯誤。
錯因分析此類試題中，動滑輪的使用不是常規的，題中的s與h之間的關系不是s=nh，而是s=h。要求拉力F做的功，需求出拉力F移動距離的大小，物體上升的距離h=0.2 m，所以拉力移動的距離s=h=0.1 m。
正確答案拉力F所做的功為：W=Fs=2.5 J
滑輪組的機械效率為：
η======80%
歸納拓展此類試題中，動滑輪的使用不是常規的，使用時動滑輪不但不省力反而費力。此題中的s與h之間的關系不是s=nh，而是s=h。所以求機械效率時公式變為：
η====
記住規律：無論滑輪如何連接，作用在滑輪邊緣上的力是作用在軸上的力的（不計摩擦時）；作用在輪邊緣上的力移動的距離和速度是作用在軸上的力移動距離和速度的n倍。
易錯點3：物體重力變化
例小明用如圖3所示的滑輪組將一個重為120 N的物體勻速提升2 m，所用的拉力為50 N，此時拉力所做的功為W，滑輪組的機械效率為η。若仍用該滑輪組提升一個重為170 N的物體，此時滑輪組的機械效率為η。則W、η、η分別是（不計繩重和摩擦）（）
A. 240 J，80％，85％
B. 300 J，80％，85％
C. 300 J，80％，80％
D. 240 J，75％，80％
典型錯誤C。
錯因分析第二次計算機械效率時，仍將第一次的機械效率直接代入，造成選錯答案C。
正確答案B。從圖3可看出拉力移動的距離為s=nh=3×2 m=6 m；所以拉力做的功為：W=Fs=50 N×6 m=300 J；機械效率為：
η====80%
拉力F表達式是F=（G+G），所以有
G=3F-G=30 N
則當勻速提起G=170 N的物體時，每股繩子的拉力是F=（G+G）=×（170 N+30 N）= N，所以此時的機械效率為
η====85%
歸納拓展本題中第二步計算時，不能將第一次的機械效率80％直接代入求解。此時拉力隨物體重量的變化發生了變化，即提起物體重量不同，機械效率不同。當提起170 N的物體時，機械效率變成了85％。記住規律：使用同一滑組提升不同的物體時，所提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高。
易錯點4：物體在水中
例用如圖4所示的裝置提升物體A，若物體的質量是140 kg，體積是60 dm3，物體A在水中勻速提升時，拉力F為300 N。求滑輪組的機械效率是多少？（g=10N/kg，設物體A始終沒露出水面）
典型錯誤計算有用功時，仍利用滑輪組在空氣中時的公式W=Gh求出，造成錯誤。
錯因分析當物體在水中提升時，有用功不是W=Gh，而是物體在水中受到向上的拉力F做的功，即W=Fh=（G-F）h。
正確答案物體在水中受到的浮力是
F=ρgV=1×103×10×60×10-3 N=600 N
直接與A相連的繩子對A的拉力是
F=G-F=mg-F=（140×10-600） N=800 N
滑輪組的機械效率為
η==＝＝＝66.7%
歸納拓展此類試題最容易出錯的地方是不會求有用功。當物體在水中時，有用功不是利用滑輪組在空氣中的公式W=Gh求出的，而是物體受到向上的拉力所做的功，即F=G-F做的功，應用公式：W=Fh=（G-F）h求出。
此種情況下滑輪組的機械效率公式：
η====
類型二：杠桿類
杠桿知識易錯點有：不能正確找出或畫出力臂；不能正確判斷杠桿受力的方向；不理解杠桿平衡條件的意義等。
易錯點1：不能正確畫出力臂及受力情況
例如圖5所示，O是杠桿的支點，在B處掛一小球，AO=OB=BC，為使杠桿在水平位置平衡，請畫出施加在杠桿上的最小動力F的力臂L，并標出F的方向。
典型錯誤如圖6所示。
錯因分析出錯原因是受思維定式的影響，認為在O點的右側A處力臂最長，力最小，由于動力F的作用點找錯，導致動力力臂L和動力F的方向都錯了。
正確答案要使動力F最小，則它的力臂應該最長，作用點應盡可能遠離支點。所以，作用點應放在C點，且力的方向垂直于杠桿豎直向上，此時力臂最長，力最小。正確的圖，如圖7所示。
歸納拓展此類試題主要是考查杠桿上力臂的知識。記住規律：把支點到力的作用點之間的距離作為力臂時，力臂最長，力最小。
易錯點2：不能正確畫出力的方向
例如圖8所示，杠桿在力的作用下處于靜止狀態，L是阻力的力臂，請在圖中畫出動力的力臂L1和阻力F2的方向。
典型錯誤如圖9所示。
錯因分析此題中動力臂L1畫得正確，但是阻力F的方向畫錯了。原因是受思維定式的影響，一看到阻力臂L在杠桿的下方，就想當然地認為阻力的方向也應指向下方，從而得出錯誤的答案。
正確答案由于動力使杠桿繞支點O順時針轉動，所以要使杠桿平衡，則阻力應使杠桿逆時針轉動，其方向應向上。正確答案，如圖10所示。
歸納拓展做此類試題時，一定要注意滿足杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，而且動力與阻力的方向必須一個能使杠桿順時針轉動，另一個能使杠桿逆時針轉動。
易錯點3：平衡條件理解
例如圖11所示，把重為G和G的兩個鐵塊分別掛在不等臂杠桿的兩端，此時杠桿平衡。如果將兩鐵塊全部浸沒在水中，杠桿是否還能平衡？（不計杠桿的重）
典型錯誤不平衡，重力小的那端下降。
錯因分析想當然地認為重力小的物體質量小，其體積小，所受浮力小，則下降。
正確答案判斷杠桿是否平衡，主要應分析兩鐵塊浸沒在水中后，作用在杠桿兩端向下的拉力與各自力臂的乘積是否相等。若相等，則滿足杠桿平衡條件，即杠桿是平衡的。
當鐵塊沒有放入水中時，杠桿處于平衡狀態，所以有GL＝GL。
當兩個鐵塊浸沒在水中時，杠桿A端受到的拉力大小為
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
杠桿B端受到的拉力大小為
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
所以有FL＝G1－L， FL＝G1－L
因為GL＝GL，所以有FL＝FL。
即當把兩鐵塊全部浸入水中時，作用在杠桿兩端的力與各自的力臂的乘積仍然相等，所以此時杠桿仍能平衡。
歸納拓展做此類試題時，首先要準確理解杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂；其次要分析清楚浸入液體前后物體所受到的拉力變化情況。
1. 用滑輪組勻速提起重為2 000 N的物體，作用在繩子自由端的拉力是625 N，拉力做功的功率是1 250 W，滑輪組的機械效率是80％（不計摩擦和繩子自重）。求：
（1）重物上升的速度。
（2）如果用這個滑輪組提升重為3 500 N的物體，則作用在繩子自由端的拉力是多少？
2. 如圖12所示，用一細線懸掛一根粗細均勻的輕質細麥秸稈，使其靜止在水平方向上，O為麥秸稈的中點。這時，有兩只大肚皮的螞蟻同時從O點分別向著麥秸稈的兩端勻速爬行。在螞蟻爬行的過程中，麥秸稈在水平方向始終保持平衡。則（）
A. 兩螞蟻的質量一定相等
B. 兩螞蟻的爬行速度大小一定相等
滑輪組的機械效率范文4
1.杠桿
(1)杠桿是指在力的作用下能繞固定點轉動的硬棒.
(2)杠桿平衡條件中的動力與動力臂的乘積不是動力和動力作用點移動距離的乘積,后者是做功的概念,是功的原理中所要討論的問題.
(3)在分析杠桿的受力情況時,重要的是找到作用在杠桿上的力,并判明這若干力對杠桿所能產生的實際轉動效果.
2.滑輪
(1)滑輪:周邊有小槽,能繞固定在框架上的軸轉動的輪子.
(2)滑輪分類:同一個滑輪,應用在不同場合時,所表現出來的特點也不同.按其作用不同,我們分別稱之為定滑輪和動滑輪,如圖1所示,甲為定滑輪,乙為動滑輪.
(3)定滑輪的特點
① 定滑輪工作時,軸和框架固定不動,只有輪繞軸轉動.(G被提升時,滑輪整體不運動).
② 定滑輪實質是一個等臂杠桿.其杠桿示意圖如圖2(甲)所示.
③ 由杠桿原理可知,使用定滑輪不能省力,但可以改變用力的方向.
(4)動滑輪的特點
① 動滑輪工作時,輪繞軸線轉動,同時,軸線和框架一起隨物體的移動而移動.
② 動滑輪的實質是―個動力臂為阻力臂二倍的杠桿.其杠桿示意圖如圖2(乙)所示.由圖可知,動滑輪和定滑輪的支點位置不同,這一點應特別注意.
③ 由動滑輪的實質可知,使用動滑輪可以省力一半,但多費距離,且不能改變用力的方向.
(5)滑輪組
(1)滑輪組:由若干個定滑輪、動滑輪和繩子所組成的裝置.
(2)使用滑輪組時,滑輪組用幾段繩子吊著物體和動滑輪,提起物體所用的力就是物重的幾分之一(在不考慮摩擦的理想情況下).
3.功
(1)在物理學中,作用在物體上的力,使物體在力的方向上通過一段距離,這個力就對物體做了功.
(2)做功的兩個必要因素是:一是作用在物體上的力F;二是物體在力的方向中移動一段距離s.
(3)公式:W=Fs.
注意:
① 在公式W=Fs中,F是作用在物體上的力,s是物體在力的方向上移動的距離;力的單位要用牛頓(N),距離的單位要用米(m).
② 公式W=Fs只適用于恒力做功,恒力即力的大小和方向都不能變.
③ 求功時,一定要明確是哪個力對哪個物體做了功,或者物體克服了哪個力做了功.
④ 功的單位:焦耳(J).
4.功率
(1)功率的定義:單位時間里完成的功,叫做功率.功率是描述做功快慢的物理量.
(2)功率的定義式:如果在時間t內完成的功為W,則功率
P=■
(3)功率的單位是焦/秒,符號為J/s,或者是瓦特,符號為W.
5.機械效率
(1)為實現某種目的(如將重為G的物體搬上h高的地方)而對物體所做的功(Gh),稱為有用功.
(2)在通過機械對物體做功的過程中,常常還須克服機械的摩擦、機械的自重等因素做功,這部分功有時是我們不需要但又不得不做的功,所以稱為額外功.
(3)有用功和額外功的總和,稱為總功.
(4)機械效率是表示通過機械對物體做功有效程度的物理量.效率越高,所做總功中有用功的比例就越大.
(5)在物理學中,將有用功跟總功的比值稱為機械效率.
(6)用公式表示為
η=■×100%或η=■×100%
(7)機械效率的高低,反映了機械的性能,但機械效率與機械功率沒有必然聯系,效率高的機械不一定功率大.
二、重、難點剖析
1.正確理解力臂的概念
力臂是指從支點到力的作用線的距離,力對杠桿的轉動效果不僅與力的大小有關,還與支點到作用線的垂直距離有關.支點到動力作用線的距離叫動力臂,支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂.力的大小相同時,力臂是影響杠桿轉動的物理量.
如圖3甲所示,若分別在杠桿的A點和B點作用豎直向上的力F1和F2,使杠桿緩緩繞O點轉動,當然用力F2較小,因為F2的力臂較大.
如圖3乙中,若先后在杠桿同一點A作用垂直于杠桿的力F1和斜向下的力F2,使杠桿緩緩繞O轉動,我們發現用力F1較小,原因同樣在于F1的力臂較大.
應用中必須留心力臂的畫法.千萬不要把轉動軸到力作用點的連線誤認為是力臂.
圖3乙中我們還可以看到,若作用點不變,力的方向發生改變,那么力臂也會隨著改變,F1的力臂是l1,F2的力臂是l2,而且力臂不一定在杠桿上(如l2).
2.對杠桿平衡的正確理解
杠桿平衡:杠桿保持靜止或勻速轉動狀態.
(1)平衡條件(杠桿原理):動力×動力臂 = 阻力×阻力臂
(2)關系式:F1l1 = F2l2.
當F1l1≠F2l2時,杠桿向F×l大的一邊偏.
(3)完成杠桿平衡條件實驗時:調節杠桿在水平位置平衡是為了可以直接從杠桿上讀出力臂,讓杠桿的重力的作用線經過支點.當改用彈簧秤使杠桿平衡時,如彈簧秤由豎直向上拉改為傾斜向上拉時由于力臂變小,拉力要變大.
(4)利用杠桿原理解計算題時,應首先判斷杠桿是否平衡,即是否處于靜止狀態或勻速轉動狀態,再找出對應的力和力臂,代入公式F1l1= F2l2 進行計算.
注意:公式兩邊單位要一致.
如果杠桿受多個力平衡時,如圖所示,應首先判斷力使杠桿的旋轉方向,再分類組合計算:圖4中F1和F5使杠桿順時針方向轉動,而F2、F3和F4使杠桿逆時針方向轉動,代入公式F1l1+F5l5=F2l2+F3l3+F4l4
3.杠桿的分類
4.怎樣判斷滑輪組的用力情況
使用滑輪組提重物時,若忽略滑輪和軸之間的摩擦以及繩重,則重物和動滑輪由幾段繩子承擔,提起重物的力就等于總重量的幾分之一,即F=■.因此判斷用力情況的關鍵是弄清幾段繩子承擔動滑輪和重物的總重.
(1)“幾段繩子吊著物體和動滑輪”,實質上是看“重物和動滑輪共同由幾段繩子承擔”,繩子的段數包括拴在動滑輪框架上的和最后從動滑輪引出的拉繩.而跨過定滑輪的繩子,包括最后從定滑輪引出的拉繩,都不得計入繩子段數.
(2)事實上,使用滑輪組時,重物和動滑輪由幾段繩子承擔,作用在繩子末端的拉力就是重物和動滑輪總重的幾分之一.若設繩子段數為n,繩端拉力F=■(G物+G動),若動滑輪重不計,則F= ■G物.
(3)“提起物體所用的力”實質上是“作用在繩子末端(自由端)的拉力”.
(4)要嚴格區別“用力”和“省力”.
(5)除了(1)中所講數繩子段數的方法外,也可以用“隔離法”――即假想把定滑輪和動滑輪從中間隔斷,再看隔離后,留在動滑輪上有幾個線頭,有幾個線頭,就有幾段繩子.如圖5所示,n=5.
5.正確理解功的原理
功的原理:外力對機械做的功W1等于機械克服所有阻力做的功W2.注意:W2不只是機械對物體做的功,它還包括克服機械本身重力、機械間的阻力等因素做的功.例如在解決斜面問題時,根據W1 =W2,如圖6中的圖A與圖B,根據功和能的關系,有如下兩種情形:
(1)當斜面光滑時,拉力F所做的功就是用來增加物體的重力勢能的,即:
Fs=Gh=mgh
(2)當斜面不光滑(即粗糙)時,拉力F所做的功有兩個方面的貢獻:一是用來增加物體的重力勢能;二是用來克服摩擦力做功而轉化成內能,即:
Fs=Gh+fs=mgh+fs
上述兩式是針對物體勻速向上運動時而提出來的,如果不是勻速向上運動,則還會有動能的介入,問題就更加復雜了.
6.正確理解功率的概念
功率是表示物體做功快慢的物理量.功率和功是兩個不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快不一定做功多.功率大,表示單位時間內做功多.功率是由物體所做的功和完成這個功所用的時間兩個因素決定的.從公式P=■可知,相同的時間內做功多的,功率大;做相同的功,所用時間少的,功率大.
W=F?s P=■=■=F?v
物體在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動,則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積.
在功率P一定時,力F與速度v成反比.當汽車上坡時,司機采取換擋的辦法,減小速度,以獲得較大的牽引力.
三、易錯點掃描
1.如何準確地畫出力臂?
正確地作出動力臂和阻力臂是分析杠桿問題的關鍵,很多同學把支點到力的作用點的距離當成力臂,造成錯誤的結果.畫力臂的步驟是:
(1)找準并畫出支點位置,標上字母O;
(2)畫出動力作用點和動力,阻力作用點和阻力,分別用F1和F2表示;
(3)畫力的作用線(即沿力的正方向或反方向用虛線畫延長線);
(4)按照數學里作出點到直線距離的辦法,作出支點到力的作用線的虛垂線,該虛垂線的長就是該力的力臂;
(5)畫上大括號,標上力臂符號l1和l2.
2.有力但不一定做功
W=Fs的三種不做功情形:
(1)一個力F作用在物體上,物體未動,s=0,這個力就沒有對物體做功.
(2)一個物體沒有受到力的作用,F=0,雖然物體也移動了距離,但仍沒有做功.
(3)一個物體受到力F,且移動了一段距離,但物體沒有沿這個力F的方向移動距離,則s仍然為0,這個力F也沒有做功(即F、s垂直時不做功).
例如,一個物體沿著水平面運動,物體受到的重力和支持力都沒有做功,這是因為,重力和支持力都在豎直方向,物體雖然在水平方向上通過了距離,但在豎直方向上沒有移動距離,所以重力和支持力對這個物體都沒有做功.
3.正確理解有用功與總功
在處理有關機械效率問題時,對有用功的理解非常重要.有用功包括:① 機械克服有用阻力所做的功;② 機械輸出功;③ 人們不用機械直接用手做的功.
總功的含義是:① 動力對機械做的功;② 有用功和額外功的總和;③ 輸入總功.
四、典型例題
例1如圖7所示,畫出下列圖中所示的杠桿(支點為O)的力臂.
解析力臂是指從支點到力的作用線的距離,但很多同學把支點到力的作用點的距離當成力臂,造成錯誤的結果.
答案如圖8所示.
例2 有一個結構不明的滑輪組,只知道拉力F向下拉繩子時,每拉下12m,重物就上升3m.若拉力F=400N,重物為多重,試畫出滑輪的結構圖.
解析對于滑輪組的問題,要弄清:(1)繩端移動的距離s與重物上升的距離h、繩子的段數n之間的關系是s=nh;(2)判斷滑輪組繞繩的段數的方法,用一條虛線把動滑輪組和定滑輪“切割”開,再數直接與動滑輪組相連的“繩子段”有幾(n)個,就有幾(n)段繩; (3)滑輪組上的繩的繞法有兩種:一是將繩的一端固定在動滑輪的鉤上,拉力方向向上.二是將繩的一端固定在定滑輪的鉤上,拉力方向向下.
s=nh,
n=■=■=4(段)
F=■G,
G=nF=4×400N=1600N.
答案滑輪組的結構如圖11所示.
例3山間公路往往環繞山坡,盤山而上,這樣可以使上山的汽車( ).
A.提高功率
B.提高機械效率
C.減小所需的牽引力
D.減小所需的功
解析汽車環繞山坡,做的功是一定的,為Gh,但所用時間變長,功率降低,故不選A;本題中無法知道有用功與總功,機械效率不可求,故不選B;任何機械不省功,故不選D.當做功一定時,汽車環繞山坡可增加距離,可以減小所需的牽引力.
答案C.
例4用如圖12所示的滑輪組提起重物,(不計繩重和摩擦)
(1)當物重為240N時,滑輪組的機械效率為80%,則繩端拉力為多少牛?
(2)當被提物體重400N,重物被提升2m時,則繩端拉力所做的功為多少焦?
解析同一機械的機械效率并不是固定不變的,如:在用同一滑輪組提升不同重物時,機械效率會隨重物重力的改變而變化.因為
η=■×100%=■×100%
=■×100%,
所以由上式可知,對于同一滑輪組,當重物的重力增大時,W有用增大,η變大.
答案(1)設重物在拉力F作用下上升h,
因η=■×100%=■=■,
則F=■=■=60N.
(2)由(1)解得F=■,則動滑輪重為G動=5F-G=5×60N-240N=60N.
又由拉力所做的功即為總功可得:W拉
=W總=W有用+W額外=400N×2m +60N×2m=920J.
滑輪組的機械效率范文5
1.注重雙基，緊扣教材
中考題都特別注重考查學生的基礎知識和基本技能，但是近兩年中考題基本摒棄了純粹考查記憶性知識的試題，更多的是將物理學的基本知識與基本技能放在真實、生動、具體的情景下進行考查，而且往往是將多個知識點融合在一起，要求學生靈活運用所學知識進行分析、解答。此類題難度不大，但是情景性強，涉及面廣。
2.聯系生活，強調應用
近年中考題更加注重考查學生的情感、態度、價值觀，試題往往提供一些具體的日常生活情景，貼近學生生活實際，體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課改理念，體現了素質教育的要求。這些理念作為物理命題的主線，充分滲透到各類題目中，而且大多是科學精神與人文精神相融合的情景，要求學生對這些情景作出合理的判斷,從而通過學生對問題情景的分析與解決過程來考查認知能力和理解能力。
3.重視科學探究，注重過程與方法
近年中考題更加注重科學素養的培養和發展，注重實驗探究，要求我們會根據探究目的和已有條件設計實驗，會正確使用儀器，會正確記錄實驗數據，會用科學術語、簡單圖表等描述實驗結果，會從物理現象和實驗事實中歸納簡單的科學規律。
二、命題趨勢
1.強化實際應用分析的考查
例1.（2013•長沙）下列現象中，屬于采用熱傳遞的方法改變物體內能的是（）
A.剛從蒸籠里拿出的饅頭，放一陣子變涼了
B.冬天天冷，通過搓手發熱取暖
C.用錘子敲打石頭時，錘子發熱
D.給自行車車胎打氣，打氣筒壁變熱了
分析：本題抓住改變物體內能有兩種方式：做功和熱傳遞。做功主要有摩擦生熱和壓縮氣體做功，做功實質是能量的轉化，熱傳遞實質是內能從一個物體轉移到另一個物體，或者是從一個物體的高溫部分傳到低溫部分，有傳導、對流和輻射三種方式。
解：A.剛從蒸籠里拿出的饅頭，放一陣子變涼了，是饅頭的一部分內能轉移到空氣中了，屬于熱傳遞改變物體的內能，符合題意。
B.兩手互相摩擦做功，機械能轉化為內能，使手的內能增加，溫度升高，屬于做功改變物體的內能，不符合題意。
C.用錘子敲打石頭時，錘子對石頭做功，同時石頭也對錘子做功，機械能轉化為內能，錘子發熱，屬于做功改變物體的內能，不符合題意。
D.給自行車車胎打氣時，活塞壓縮空氣做功、克服活塞與筒壁間的摩擦做功，機械能轉化為內能，內能增加，使打氣筒壁變熱，屬于做功改變物體的內能，不符合題意。
故選A。
點評：本題考查了改變物體內能的兩種方式。判斷是做功還是熱傳遞，關鍵看能量是發生了轉化還是轉移。
例2.（2013•淄博）中華茶文化源遠流長，泡茶、喝茶中包含很多物理知識，下列說法中錯誤的是（）
A.打開茶葉盒，茶香飄滿屋是茶葉的升華現象
B.泡茶時，部分茶葉上浮――是由于茶葉受到的浮力大于自身的重力
C.茶水太燙，吹一吹涼得快――是由于吹氣加快了茶水的蒸發
D.透過玻璃茶杯看到手指變粗――是由于裝水的茶杯相當于一個放大鏡
分析：利用下列知識分析判斷：
①我們聞到物體散發出來的氣味是分子不停地做無規則運動的結果；
②浸沒水中的物體，當浮力大于重力時物體上?。?/p>
③液體蒸發的快慢與液體表面空氣的流速有關；
④凸透鏡能將物體放大。
解：A.茶香飄滿屋是香氣分子不停地做無規則運動的結果，不是升華現象，本說法錯誤，符合題意。
B.茶葉受到的浮力大于自身的重力時，茶葉上浮，本說法正確但不符合題意。
C.吹一吹茶水，加快了茶水表面空氣流速，使蒸發加快，而蒸發吸熱有降溫的作用，本說法正確但不符合題意。
D.裝水的茶杯相當于一個放大鏡，所以透過玻璃茶杯會看到手指變粗，本說法正確但不符合題意。
故選A。
點評：本題考查了物理學中的多個知識點，要求學生對每個知識點的特點、原理做到靈活運用。
2.注重考查學生動筆作圖及靈活分析問題的能力
圖1例3.（2013•日照）如圖1所示，用滑輪組提升重物，用筆畫線代替繩子在圖中畫出最省力的繞繩法。
分析：滑輪組繩子的繞法有兩種：一是繩子先系在定滑輪的固定掛鉤上，繞過下面的動滑輪，再繞過上面的定滑輪；二是繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，繞過定滑輪，然后再繞過動滑輪。本題中，要求最省力，應選第二種。
圖2解：只有一個動滑輪，要求最省力，繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，繞過上面的定滑輪，再繞過動滑輪，如圖2所示。
點評：本題畫最省力的繞繩方法：繩子先系在動滑輪的固定掛鉤上，繞過上面的定滑輪，再繞過動滑輪。
例4.（2013•日照）聲控開關在靜音時處于斷開狀態，在接收到一定響度的聲音時會自動閉合一段時間。某地下通道兩端的入口處各裝有一個聲控開關來控制同一盞電燈，為確保行人不管從哪端進入，電燈都能接通電源發光，請用筆畫線代替導線，在答題卡上按題意要求將圖3中的電路連接完整。
圖3分析：串聯電路中，各開關相互影響，并聯電路中，各開關互不影響，據此結合題意來分析電路的連接方式。
解：兩個聲控開關串聯會相互影響，只有都閉合時燈才發光；兩個聲控開關并聯會互不影響，可以獨立控制燈的亮滅，根據“為確保行人不管從哪端進入，電燈都能接通電源發光”，所以兩開關應并聯，如圖4所示：
圖4點評：本題考查學生根據實際需要設計串聯電路和并聯電路的能力，能夠根據題意理解電路的連接方式是解決此類問題的關鍵。
3.概念性強，要求對概念的理解要準確
例5.（2013•重慶）在圖5所示的四種情景中，說法正確的是()
A.拉小車B.劃木筏
C.提水桶D.拉彈簧
圖5
A．小車受力被拉動后慣性增大
B．使木筏運動的力的施力物體是人
C．水桶提得越高，它具有的重力勢能就越小
D．彈簧被拉長說明力可以使物體發生形變
分析：慣性是物體保持原有狀態不變的性質，其大小只和物體的質量大小有關。
力是一個物體對另一個物體的作用，同時存在著施力物體和受力物體；力的作用效果有兩個：一是能改變物體的形狀，二是能改變物體的運動狀態。
重力勢能是由于物體被舉高而具有的能量，與物體的質量和高度有關，物體的質量越大，高度越高，所具有的重力勢能越大。
解：A．慣性是物體保持原有運動狀態不變的性質，大小只和物體的質量大小有關：小車的慣性大小與其是否受力無關，只與小車的質量有關，故A錯誤。
B．人在劃木筏時，木筏給水一個向后的力，由于力的作用是相互的，水就給木筏一個向前的力，從而使木筏前進，因此使木筏向前運動的力的施力物體是水，故B錯誤。
C．重力勢能是由于物體被舉高而具有的能量，與物體的質量和高度有關，同一物體所處的高度越高，具有的重力勢能越大，因此水桶被提得越高，它具有的重力勢能就越大，故C錯誤。
D．力能使物體的形狀和運動狀態發生改變，彈簧被拉長說明力可以使物體發生形變，故D正確。
點評：此題考查的知識點比較多，有力的作用是相互的，慣性知識和重力勢能等問題，屬于中考常見題型，需要同學們認真掌握。
4.考查學生分析圖象并獲得信息的能力
例6.（2013•成都）如圖6所示，建筑工人用滑輪組提升重為285N的水泥桶，動滑輪重為15N，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。工人在將水泥桶勻速向上拉的過程中，水泥桶上升的高度h隨時間t變化的關系如圖7所示。由此可知（）
圖6圖7A.水泥桶勻速上升的速度為3m/s
B.0～10s內建筑工人對繩的拉力做的功為900J
C.0～8s內建筑工人對水泥桶做的功為684J
D.建筑工人對繩的拉力的功率為30W
分析：（1）由圖7中水泥桶上升的高度h隨時間t變化的關系可知水泥桶勻速上升，由圖知在10s內上升了3m，利用速度公式求水泥桶勻速上升的速度。
（2）從滑輪組的結構圖上得出直接從動滑輪上引出的繩子股數n，則s=nh。由圖知0～10s內水泥桶上升的高度，求出拉力端移動的距離，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，利用F=（G輪+G物）/n求拉力大小，再利用W=Fs求拉力做的功。
（3）利用s=vt求出0～8s內水泥桶上升的高度，利用W=Gh求建筑工人對水泥桶做的功。
（4）上面求出了拉力F，再求出拉力端移動的速度，利用P=Fv求建筑工人對繩的拉力的功率。
解：A.由圖知水泥桶在10s內上升了3m，水泥桶勻速上升的速度：v=3m10s=0.3m/s，故A錯。
B.由圖知0～10s內水泥桶上升的高度h1=3m，拉力端移動的距離s=3h1=3×3m=9m，
不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，F=（G輪+G物）/n=（285N+15N）/3=100N，
拉力做的功：W=Fs=100N×9m=900J，故B正確。
C.在0～8s內水泥桶上升的高度h2=vt=0.3m/s×8s=2.4m，
建筑工人對水泥桶做的功：W=Gh2=285N×2.4m=684J，故C正確。
D.拉力端移動的速度：v′=3v=3×0.3m/s=0.9m/s，
建筑工人對繩的拉力的功率：P=Fv=100N×0.9m/s=90W，故D錯。
故選BC。
點評：本題雖然是選擇題，其實是一道比較復雜的計算題，考查了學生的識圖能力，也考查了學生對功的公式、功率的公式、滑輪組s=nh的理解和運用，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，利用F=(G輪+G物）/n求拉力大小是本題的關鍵。
5.實驗題目的難度在增加
例7.（2013•蘇州）某小組同學在探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關時，提出了一些猜想，同學們將對猜想進行驗證。
（1）如果影響機械效率的因素有多個，要研究機械效率與某個因素的關系，需要先控制其他幾個因素不變，這種方法在科學探究中被稱為。
（2）下面是同學們提出的兩個猜想：
猜想A：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組細線的繞法有關；
猜想B：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關；
（3）為了驗證上述猜想是否正確，同學們準備分別按甲、乙、丙和丁的滑輪組進行實驗。
圖8（a）按圖滑輪組準備做的兩個實驗是用來驗證猜想A的，若實驗測得兩個滑輪組的機械效率大?。ㄌ睢跋嗟取被颉安幌嗟取保?，則可初步判斷猜想A是錯誤的；
（b）按圖滑輪組準備做的兩個實驗是用來驗證猜想B的，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小不相等，則可初步判斷猜想B是（填“正確”或“錯誤”）的。
（4）接著，小組進行了實驗驗證。
分析：（1）物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制變量法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。
（3）a.要探究滑輪組的機械效率與滑輪組細線的繞法是否有關，除了需要保持滑輪數目、規格相同外，還要提起相同的重物；
b.要探究滑輪組的機械效率與滑輪組提升的物重是否有關，除了需要保持滑輪數目、規格相同外，還要繞線方法相同。
解：（3）a.要探究滑輪組的機械效率與滑輪組細線的繞法是否有關，需要保持滑輪數目、規格相同，提起的物重相同，所以選擇的是圖甲、丙或圖乙、??；若實驗測得兩個滑輪組的機械效率大小相等，說明機械效率與繞線方法無關，可初步判斷猜想A是錯誤的；
b.要探究滑輪組的機械效率與滑輪組提升的物重是否有關，需要保持滑輪數目、規格相同，繞線方法相同，所以選擇的是圖甲、乙或圖丙、丁。若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小不相等，說明機械效率與物重有關，可初步判斷猜想B是正確的。
滑輪組的機械效率范文6
測定滑輪組機械效率是簡單機械中的重要內容，盡管不知出于什么原因，這一內容在新修訂的蘇科版教材中被刪去了，但在實際教學中我們仍然覺得這是一個重要實驗，應當讓學生體驗之.事實上，在例行的知識的教學中，我們確實都能收獲很多.其中有些收獲是學生的共性現象，自然值得一提；而有些收獲則是量變后引起的質變，是厚積的薄發，因而也應當記下來.
1由實驗原理所想到的
這是筆者的思考，是基于一次討論的思考！在前些年的某個時候，關于這一實驗的原理有了一些討論，這個討論首先發生于學生當中.由于在前面的知識學習中，學生已經能夠由機械效率的定義式η=W有用 W總×100%推理出η=G物 G物+G動×100%=G物 nF×100% （第一個等號僅適用于不計繩重和摩擦的情形），于是就有學生提出：在滑輪組的運用當中，繩子自由端移動的距離s與物體上升的高度h之間存在著固定的n倍的關系，為什么在實驗當中還要去測出這兩個物理量呢？為什么此實驗的原理公式不確定為η=G物 nF×100%呢？起初一聽，覺得學生的說法還是有道理的，當然也證明了學生是處于思考的狀態當中.再后來，當筆者將這個問題提出來與物理同行進行商討時，也出現了類似的情形，不少老師認為事實上是可以用此公式作為本實驗的原理表達式的，還有老師開玩笑地說，其實學生在實驗當中根本就沒有測物體上升的高度和繩子自由端移動的距離，最后照樣把機械效率算出來了.
基于這樣的認識，筆者考慮到教材的權威性，還是思考教材這樣設計的理由.經過資料查閱以及對機械效率的理解，筆者認為是不可以用后者作為本實驗的原理公式的，原因有二：一是原來的原理表達式η=Gh Fs×100%更具有代表性，無論是對于杠桿、滑輪，還是對于滑輪組和斜面等簡單機械而言，這一公式都是適用的.換句話說，如果我們所要測的不是滑輪組的機械效率，而是杠桿或者斜面的機械效率，此公式也是適用的.而η=G物 nF×100%只適用于滑輪或滑輪組；二是基于對機械效率概念的理解，這一點更為重要.機械效率在教材上定義為“有用功與總功的比值”，而功是一個過程量.既然是一個過程量，那就說明物體在力的方向上移動了一段距離（位移）.很顯然，只有h和s的存在，才能證明做功的過程發生了，也只有在這個過程中，機械效率這一概念才有存在的意義.而η=G物 nF×100%這一表達式其實不能表明做功過程的存在，換句話說，即使用彈簧測力計拉著繩子的自由端不動，這三個量也是存在的，也是能計算出效率的.但很顯然，此時計算出來的機械效率是沒有實際意義的.
由此可見，我們教物理時很容易由于應試等原因影響，使得教學重心落在物理習題的解答上，而忽略了最為根本的物理原理的講授.如果真如上所說，認同了學生的這一觀點，那么對學生的負面影響是較大的.這樣的教學只能說教會了學生解答物理題目，不能說教會了學生悟理.當然，學生提出問題本身的行為，還是值得表揚的.
2做了之后才知道更難
這是學生的原話！這個實驗在先前的講解之時，學生非常興奮.加上前面探究動滑輪和定滑輪時進行的演示實驗，故而學生認為測定滑輪組機械效率的實驗非常簡單.在熟悉了實驗步驟之后，學生走入了實驗室.
可當他們面對著看似簡單的教材時才發現還有原來沒有發現的一些問題.比如說他們發現鐵架臺上無法固定定滑輪――因為定滑輪上的掛鉤尺寸小于鐵架臺上的橫桿直徑，會動腦筋的同學一是想到了截一段線下來進行固定；二是想到了可以將固定橫桿上的另一個未起固定作用的螺絲旋開一點，而有的同學則只能看別人解決了問題之后再依葫蘆畫瓢.再比如說有學生在組裝滑輪組時出現了問題：將細線的一段固定在動滑輪上之后，再將線繞到定滑輪上，然后向下再繞過動滑輪并且想向上提時，發現動滑輪容易“翻倒”，而且屢試屢翻.于是不會動腦的同學只好玩合作，讓其中一個同學用手固定住，而會動腦筋的同學則想到應當在動滑輪上先掛一個物體（這樣重心在細線的下面，就穩定了）.再到后來測拉力的時候，由于細線長度足夠，不少同學將彈簧測力計系在細線的末端，結果在控制彈簧測力計勻速上升時，發現人體高度不夠，沒辦法甚至站到了凳子上，可這樣又無法測量繩子自由端移動的距離了，可謂矛盾百出.而聰明的同學則想到彈簧測力計應當系在靠近動滑輪的地方，這樣就用不著爬上爬下了.
這些矛盾本質上都與測定滑輪組的機械效率無關，可它們又確實發生在這一實驗當中.由此可見，一個實驗的完成絕對不是理解了實驗原理和實驗步驟那么簡單，其中有很多的工作要做.問題在于，這樣的“悟理”過程不能只局限于老師自身，還要向學生進行傳遞，讓學生認識到這一點.
3悟理就在學物理過程中