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第一轮复习滑轮及其它简单机械
九年级下学期物理学科教学案系列执笔人罗红保时间2016年4月12日
〖第一轮复习〗简单机械
(2)滑轮及其它简单机械
〖课标要求〗知道滑轮及滑轮组的省力情况与机械效率。
(b)
〖考试说明〗了解轮轴及斜面(a)
〖复习时间〗1课时
1、
自主学习,回顾及翻阅课本,构建知识体系。
(一)定滑轮和动滑轮的实质
问题一:
某同学研究定滑轮的使用特点,他每次都匀速提起钩码,研究过程如图所示,请仔细观察图中的操作和测量结果,然后归纳得出初步结论.
比较A、B两图可知:
比较B、C、D三图可知:
1.回忆杠杆的五个要素,找出定滑轮支点,确定其动力臂和阻力臂的大小关系。
2.解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小不变。
3.得出结论:
定滑轮实质是。
4、小结:
对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G
绳子自由端移动距离SF(或速度VF)=重物移动的距离SG(或速度VF)
5.找出动滑轮的支点,强调这是一个瞬时支点,拉力的方向一定要竖直向上,确定其动力臂和阻力臂,并比较其的大小关系。
(动力臂是阻力臂的倍)
6.解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小会变大(动力臂变小)。
7.得出结论:
动滑轮实质是
8、小结:
理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
F=G/2;只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=(G物+G动)/2,绳子自由端移动距离S(或VF)=2倍的重物移动的距离h(或VG)。
即S=2h,VF=2VG
例题1:
如图3所示,某人用滑轮先后以甲、乙两种不同的方式来匀速提升重物.如果该人的体重为800N、手臂所能发挥的最大拉力为1000N,滑轮重和摩擦均忽略不计,则以图甲方式最多可提升重为N的物体;而以图乙方式最多可提升重为N的物体.
(二)滑轮组
1、特点:
既能省力又能改变力的方向
2、滑轮组省力情况:
几段绳子承担重物和动滑轮的总重,提起重物所用力就是物重的几分之一。
理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F=G/n。
只忽略绳重与摩擦,则拉力F=(G物+G动)/n
绳子自由端移动距离SF(或VF)=n倍的重物移动的距离hG(或VG)。
即S绳=nh物V绳=nV物
3、n的判断:
你的归纳的方法是:
4、滑轮组的绕线:
按要求画出下列滑轮组的绕绳法。
你的归纳的方法是:
F=G
F=G
F=G
F=G
(3)
其它简单机械:
1、轮轴:
由两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置叫做轮轴。
半径大的轮叫轮,半径小的轮叫轴。
如:
方向盘、扳手、螺丝刀等
特点:
使用轮轴可以省力,也可以改变力的方向,但却费了距离
2、斜面是一种可以省力的简单机械,但费距离。
当斜面高度h一定时,斜面L长越长,越省力;当斜面长L相同时,斜面高度h越小,越省力;当斜面长L越长时,斜面高度h越小,越省力。
即
如:
修坡路、引桥、盘山公路等
二、小组互学互查互帮,分级达标。
例题2:
(2014·连云港)用如图所示装置测量动滑轮的机械效率.实验时,竖直向上的匀速拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升.实验数据如下表.
序号
动滑轮重
G动/N
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
①
0.1
1
0.2
0.6
0.4
83.3%
②
0.1
2
0.2
1.1
0.4
③
0.2
2
0.2
1.2
0.4
83.3%
(1)第②次实验时,测得动滑轮的机械效率约为____.
(2)分析表中数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将____;提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将____.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)分析表中数据可知,F≠
,可能的原因是:
________________________.
例题3:
(2015南通)用图示装置探究“斜面机械效率”,实验记录如下表.
实验
次数
物体
种类
物重
G/N
斜面高
h/cm
沿斜面的拉力F/N
斜面长
s/cm
机械效率η/%
1
木块
4
15
1.1
90
60.6
2
小车
4
15
90
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做___运动.
(2)根据图中测力计示数,可知第2次实验的机械效率为___%.由实验可得初步结论:
斜面倾斜程度相同时,___越小,机械效率越大.
(3)第1次实验中,木块所受摩擦力为___N.
例题4:
小强在测滑轮组的机械效率时,记录了如下的实验数据:
(不计绳重和摩擦)
(1)根据上表的数据可以计算出滑轮组的机械效率为。
(2)请帮助小强在右图中画出该滑轮组的绕线方式。
(3)当动滑轮重为N时,使用该滑轮组提起2N重的钩码刚好不省力。
三、教师点拨,助力提高。
例题5:
用如图所示的滑轮组匀速向左水平拉动重为100N的物体A,所用拉力F为10N(不计滑轮和绳重,及滑轮与绳之间的摩擦).弹簧测力计甲的示数为_____N,乙的示数为____N
例题6:
如图所示,不计绳重和摩擦,吊篮与动滑轮总重为450N,定滑轮重力为40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时需用拉力大小是()
A.218N B.262.5NC.210N D.27.5N
如图所示,质量为60kg的人,站在质量为30kg的吊篮内,他至少用N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止。
(g=10N/kg)
例题7(2014·长春)用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系:
(1)实验时,应___竖直向下拉动弹簧测力计。
(2)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图象。
分析可知:
被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越__。
(3)分析图象中的A点可知,被提升物体所受的重力为___N。
(忽略绳重和摩擦)
例题7:
小明利用斜面进行如下的实验。
(1)图中的数据是在测量斜面机械效率时得到的,由此可知此时斜面的机械效率η=________________。
(2)为了进一步探究斜面的特点,小明接着做了三次实验,实验数据如下表。
编号
倾斜角度
铁块重/N
拉力/N
斜面高度/cm
斜面长度/cm
机械效率
1
较小
10
4.9
10
100
2
较大
10
6.7
30
100
45%
3
更大
10
8.3
50
100
60%
①分析表中数据可知,沿斜面向上匀速拉动同一物体时,斜面倾斜角度越大,机械效率越_____,拉力越_________。
②由表中第一行数据可知,此过程中铁块与斜面之间的摩擦力为__________N。
在第1次实验中,斜面的机械效率为___________,物块和斜面的内能增加了约___________J。
例题8:
在不计绳重和摩擦的情况下,利用一滑轮组匀速提升物体.下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息.
(1)通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数,并在右边虚线框中画出该滑轮组的组装示意图.
(2)用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时,拉力做的总功为多少?
四、独立练习,熟练掌握
1、(2014·泰州)如图2所示的滑轮组,每个滑轮重为20N,绳重及摩擦不计.用它匀速提升重为100N的物体,所用的拉力F是()
A.50NB.60NC.70ND.120N
2、(2014·河南)把质量相等的A、B两物体挂在图6所示的滑轮组下而,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后【】
A.A上升 B.A下降C.A、B均静止D.无法判断
3、(2015郴州).如图所示,用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A,使物体A沿水平方向移动了一段距离s,在此过程中拉力F做的功为
A.FsB.GsC.2FsD.(G+F)s
4、(2015恩施)利用等重滑轮,分别采用如图所示的两种方式提升同一重物,升高相等高度。
若绳重和摩擦不计,下列分析中正确是
A.乙绳自由端移动距离较大B.乙绳自由端作用力更小
C.两种方式所做的额外功相等D.增大提升高度效率都会变大
5、(2015武汉)如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体.若拉力的大小为F,物体和地面之间的摩擦力大小为f,
点的拉力为FA,则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是
A.
B.
C.
D.
6、(2014湖北孝感)如图甲所示,滑轮组在竖直向上的拉力F作用下,将重为105N的物体匀速提起,在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m。
图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。
(1)计算物体上升的速度。
(2)图乙中阴影部分的面积表示的物理量是________,并列式计算出该物理量。
(3)计算滑轮组提升该重物时的机械效率为。
7、在“测滑轮组机械效率”的实验中(均不计绳重和摩擦),小明用同一滑轮组进行了两次实验,部分实验数据如下表所示。
序号
钩码重G/N
钩码上升的高度h/cm
弹簧测力计的示数F/N
弹簧测力计移动的距离s/cm
1
3
5
2
15
2
6
5
15
(1)根据小明的实验数据在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组。
(2)
(2)第1次实验中测得滑轮组的机械效率为____________。
(3)请将表格空格处的数据补充完整。
(4)若绕滑轮组的细绳能承受的最大拉力为10N,则该滑轮组效率最高可达____________。
8、上右图是小明同学测量斜面机械效率的实验装置。
实验时用弹簧测力计拉着重为8N的木块沿斜面向上做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图所示。
在这次实验中,弹簧测力计沿斜面的拉力为______,斜面的机械效率为______,木块和斜面间的摩擦力为______。
若要探究斜面的机械效率和物体重力的关系,应控制________________保持不变。
9、图甲是建筑工地上常见的塔式起重机示意图。
这种起重机主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送。
(1)由杠杆的平衡条件可知,塔式起重机的起重量随起吊幅度而变化,起吊幅度越大,起重量。
(2)某塔式起重机是通过电动机带动如图乙所示滑轮组竖直起吊物料的。
已知起吊重为3×104N的物料时,电动机的输出功率为60kW,物料匀速上升的速度为1.5m/s。
试求:
①电动机作用在滑轮组上的水平拉力F;
②这次起吊时滑轮组的机械效率。
8、装置处于平衡状态,在不计滑轮重及绳子摩擦的情况下,G1∶G2为()
A、1∶2; B、1∶1; C、2∶1; D、3∶1.
小花同学利用滑轮组提升一重300N重物,所用拉力为150N,当绳端在2s内移动了6m重
物上升了2m,则动滑轮重多少N?
请你帮小花在图上完成绕绳方法(要写出计算过程)
小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图18中所示的滑轮,组装成滑轮组,请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。
用此滑轮组将重为3.6N
的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W,滑轮组的机械效率为75%。
(忽
略摩擦及绳重)
求:
(1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。
(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时,其机械效率将如何改变?
说明理由。
2014·南京)如图所示,搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m,所用拉力为200N.则他所做的有用功是▲J.额外功是▲J,拉力的功率是▲W.滑轮组的机械效率是▲.
(2014•湖北襄阳)小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了三次实验,数据如表:
(1)表中“测力计移动的距离”栏目中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是____.
(2)3次实验中滑轮组的机械效率是___.
(3)请帮助小明画出该滑轮组的绕线方式.
(4)本实验得到的结论是:
____________________________.
试验
次数
物重
G/N
物体上升的高度h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
18
3
6
8
2.5
24
24、
(1)匀速
(2)低(3)3N
(2015攀枝花).如图所示,物体A重5N,放在水平桌面上,通过绳子和滑轮连接重为4N的物体B,此时物体A恰能向右匀速运动。
若在A上加一个水平向左的拉力F,使物体A沿桌面水平向左匀速运动,则所加拉力大小为___N(不计绳子和滑轮质量以及绳子与滑轮间的摩擦)。
答案:
4
(2015龙东地区).如图所示,工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m,共用了10秒,若在此过程中(忽略绳重和摩擦),下列说法正确的是
A.绳子自由端移动的距离是6mB.动滑轮的重是10N
C.工人做功的功率是80WD.滑轮组的机械效率是80%
(2015三明).如图所示,用完全相同的两个滑轮组,分别将重为G1、G2的两个物体匀速提升相同的高度,若G1>G2,提升重物所做的有用功分别为W1、W2,机械效率分别为η1、η2,则下列判断正确的是
A.W1>W2、η1>η2B.W1>W2、η1=η2
C.W1>W2、η1<η2D.W1=W2、η1>η2
答案:
A
(2015兰州).工人用如图所示的滑轮组将重为500N的物体在4s内匀速提升了2m,若每个滑轮重40N,不计绳重和摩擦,则在此过程中,下列说法正确的是
A.绳端的拉力F为270NB.拉力F的功率为270W
C.额外功为160JD.有用功为1080J
答案:
B
(2015眉山).如图所示,用滑轮组提升重物时,将重600N的物体在10s内匀速提升了2m,已知动滑轮重为100N(不计绳重和摩擦),则提升重物的过程中正确的是
A.绳子自由端拉力F的大小为300N
B.滑轮组的机械效率为60%
C.提升物体的过程中,额外功为200J
D.绳子自由端拉力F的功率为150W
(2015长春).工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是
A.增大提升重物的速度,可以增大有用功
B.减小定滑轮的重力,可以减小额外功
C.增大提升重物的高度,可以提高机械效率
D.减小动滑轮的重力,可以提机械效率
2015南京).如图所示,用塔式起重机上的滑轮组匀速起吊6000N的物体,物体上升5m所用的时间为10s,滑轮组的机械效率是80%,则有用功是______J,总功是_______J,拉力F的功率是______W.
(2015扬州).如图所示,工人用滑轮组匀速提升重800N的货物,所用的拉力F为500N,货物在50s内匀速上升5m。
在此过程中,货物上升的速度是___m/s;所做的有用功是___J;拉力做功的功率是___W;滑轮组的机械效率是___。
(2015南充).如图所示,沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端,斜面长1.2m,高0.3m,拉力做功为2.16J,则这个斜面的机械效率是_________%,物体受到的摩擦力是_________N.
答案:
62.50.675
(2015广安).如图所示,起重机将6×103N的货物匀速提升10m,再水平移动10m后静止,起重机在整个过程中对货物做功为_____J;若起重机的机械效率为80%,则起重机做的额外功为_____J.
(2015自贡).用如图所示滑轮组匀速提升重为200N的物体,人对绳的拉力为125N,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为_____.如果人的体重为550N,拉动过程中绳始终未断裂,他用此滑轮组能提升的最大物重为_____N.
答案:
80%1050
(2015咸宁).用如图甲所示的滑轮组提升物体M,已知被提升的物体M重为760N,卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度.拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示,不计钢丝绳的重、摩擦力大小.求:
(1)滑轮组提升重物所做的有用功是多少?
(2)滑轮组提升重物的机械效率是多少?
(3)动滑轮的重力是多少?
答案:
(1)7600J
(2)95%(3)40N
(2015陕西).如图甲所示,工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢.货物移动的距离S与时间t的关系如图乙所示.在此期间,工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为594N,此斜面的长为5m,高为1m,这箱货物重为1500N.
(1)0~5s内,这箱货物处于_________状态,工人所做的功为_________J.
(2)5-30s内,这箱货物运动的速度是多少?
拉力做功的功率是多大?
(3)该斜面的机械效率是多少?
(2015北京).用如图所示的滑轮组提升物体A.在匀速竖直提升A的过程中,卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N,物体A上升的速度vA为0.1m/s,滑轮组的机械效率为90%,不计绳重和滑轮与轴的摩擦.
求:
(1)拉力F做功的功率P;
(2)物体A所受的重力GA;
(3)动滑轮所受的重力G动.
答案:
(1)80W
(2)720N(3)80N
(2015遂宁).某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子a连接)匀速拉动放在同一水平面上的不同物体,物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加,直到组装滑轮组的绳子b被拉断,每次物体拉动的距离均为2m。
通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图乙。
(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)动滑轮重力。
(2)当滑轮组的机械效率为80%,物体以0.2m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率。
(3)一个重500N的同学利用该滑轮组,想独自用竖直向下的力拉断绳子b,请你通过计算分析他能否实现?
6、用滑轮匀速提升360N的物体,假若滑轮组的机械效率为80%,绳子所能承受的最大拉力为100N,考虑既省力又方便,问:
此滑轮组应由几个定滑轮几个动滑轮组成?
实际拉绳的力多大?
如图a所示是一台正在建筑工地作业的起重机,吊臂上的滑轮组(如图b)将质量为1.2×103kg的重物竖直匀速提高3m,拉力F的大小为8000N,则拉力F做的功为 J,该滑轮组的机械效率为 。
如图16所示装置,绳重及摩擦不计。
(1)请利用图示的3个滑论,补画该清论组完整的绕线;
(2)当物重为50N时,绳端需用20N的拉力才能使物体匀速上升,此时该滑轮组的机械效
率为多少?
(3)当物重为90N时,绳端需用多大的拉力才能使其匀速上升?
(4)如果绳子能承受的最大拉力为60N,那么该滑轮组最大可吊起多重的物体?
如图甲所示的滑轮组,每个滑轮等重。
不计绳重和摩擦,物体重G1从200N开始逐渐增加,直到绳子被拉断。
每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。
图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。
(1)每个滑轮重多少N?
(2)绳子能承受的最大拉力是多少N?
(3)当滑轮组的机械效率为80%时,物体重多少N?
图7是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。
某次打捞作业中,该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面,已知该货箱体积为50m3,质量是200t。
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后,又在20s匀速吊起1m,已知此时钢缆拉力F为1×105N,则在此过程中拉力F所做的功是多少?
拉力的输出功率是多少?
起吊装置的滑轮组机械效率是多少?
(3)若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的,请分析在此过程中,货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况。
(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑风浪、水流等的影响。
)
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