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用一个定滑轮和一个动滑轮组装滑轮组有两种绕线方法.聪聪和明明各选取一种方法做实验.(1)聪聪采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组.他通过滑轮组用2N的拉力F将重4.2N的物体-物理

[db:作者]  2020-05-30 00:00:00  零零社区

题文

用一个定滑轮和一个动滑轮组装滑轮组有两种绕线方法.聪聪和明明各选取一种方法做实验.
(1)聪聪采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组.他通过滑轮组用2N的拉力F将重4.2N的物体匀速提升了0.1m的距离,则有用功为______J,此滑轮组的机械效率是______.
(2)明明采取了另一种绕线方法组装滑轮组,请帮助明明在图乙中画出滑轮组的绕线.

题型:问答题  难度:中档

答案



(1)由图甲可知,n=3,
∵h=0.1m,
∴s=3h=3×0.1m=0.3m;
当提升G=4.2N的重物时,
W=Gh=4.2N×0.1m=0.42J;
(2)W=Fs=2N×0.3m=0.6J,
滑轮组的机械效率:
η=
W有
W总
×100%=
0.42J
0.6J
×100%=70%.
(2)如图,从定滑轮下面挂钩绕起,依次绕过动滑轮、定滑轮而成.
故答案为:0.42,70%,绕法见右图.

据专家权威分析,试题“用一个定滑轮和一个动滑轮组装滑轮组有两种绕线方法.聪聪和明明各..”主要考查你对  功的计算,有用功和额外功,滑轮(组)的机械效率,滑轮组的设计与组装  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:

功的计算有用功和额外功滑轮(组)的机械效率滑轮组的设计与组装

考点名称:功的计算

  • 功的计算公式:
    功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离),W=FS。

    单位:
    国际单位制中,力的单位是N,距离的单位是m,功的单位是N·m,它有一个专用名称叫做焦耳,简称焦,用符号J表示,1J=1N·m。

  • 在利用该公式进行计算时的注意点:
    (1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;

    (2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;

    (3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。

考点名称:有用功和额外功

  • 有用功,额外功与总功:
    名称 定义 符号 公式 实例
    有用功 使用机械做功时对人们有用的功 W W有=Gh 从井中打水时提水所做的功
    额外功 对人们没有用但又不得不做的功 W —— 从井中打水时提水桶和绳子所做的功
    总功 有用功与额外功之和 W W=W+W 从井中打水时手的拉力所做的功

  • 区分有用功和额外功:
        区分有用功与额外功的关键是看我们需要达到什么做功目的。在同一做功过程中,目的不同,功的性质就不一样。例如:用桶将水从水井中提出来,提水是我们需要的,而提桶是不需要,但又不得不做的功,故克服水重做的是有用功,而克服桶重做的是额外功;如果是一只桶掉入水井里,我们要将桶从井中提出来,则克服桶重做的是有用功,而克服桶中可能带出来的水的重力所做的功就是额外功了。

  •  计算有用功,额外功和总功的方法:
    1. 总功的计算:
    (1)定义法:W=Fs
    (2)总功等于有用功和额外功之和,即W=W有用+W额外
    (3)公式法:
    2. 有用功的计算方法:
    (1)定义法:W有用=Gh
    (2)W有用=W-W额外
    (3)公式法:
    3. 额外功的计算方法:
    (1)定义法:
    (2)W额外=W-W有用
    (3)公式法:

考点名称:滑轮(组)的机械效率

  • 滑轮组的机械效率:
    有用功 W有用=Gh
    总功 W=Fs
    W=Gh+Gh
    (不计绳重,摩擦)
    额外功 W额外=W-W有用
    W额外=Gh
    (不计绳重,摩擦)
    机械效率 (n为承担重物绳的股数)
    (不计绳重,摩擦)

  • 测量滑轮组的机械效率:
    ①器材:弹簧测力计、刻度尺、滑轮组
    ②原理:η=
    ③步骤:先用弹簧测力计测出物体的重力G,再按要求组装滑轮组,用弹簧测力计提起绳端匀速上升,测出作用于绳端的作用力F,确定重物和绳自由端的始、末位置,用刻度尺测出物体上升的距离h和绳子末端移动的距离s,再用公式求出滑轮组的机械效率η ;

    ④注意事项:一是要用弹簧测力计提起绳端匀速上升,二是要让绳端竖直上升。

  • 提高滑轮组机械效率的方法:
    1.影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械,用同一滑轮组提升物体G升高h时,滑轮组对物体做的功为有用功,而人对滑轮组的拉力F做的功为总功,F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数),则滑轮组的机械效率;若不计摩擦力,而动滑轮的重为G’,那么提升动滑轮做的功就是额外功,则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知,对于同一滑轮组(G’一定),提升重物越重,滑轮组的机械效率越高;而提升相同重物时,动滑轮越少、越轻的滑轮组,机械效率越高。

    2.提高滑轮组机械效率的方法
    (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作,以增大有用功在总功中的比例,在滑轮的转轴中加润滑油,以减小摩擦阻力,或减小滑轮组中动滑轮的自重等,即在有用功一定的情况下,减小额外功,提高效率。
    (2)增大有用功在总功中所占的比例,在额外功不变的情况下,增大有用功的大小。
    (3)换用最简单的机械。

  • 滑轮组拉物体水平前进时的机械效率:
    W有用 W额外 W η

    拉力F、物重G、物体匀速移动时与地面摩擦力f、物体移动距离s、拉力F移动距离s
    W有用=f·s —— W总=F·s=F·ns
    n为绳子股数

考点名称:滑轮组的设计与组装

  • 组装滑轮组的要领:
    1、确定“n”。根据题意确定由多少段绳子承担动滑轮重力和物体重力。

    2、确定动滑轮个数。
    (1)、当n为偶数时,动滑轮的个数是:
    (2)、当n为奇数时,动滑轮的个数是:

    3、确定定滑轮的个数。口诀:“一动配一定,偶数减一定,变向加一定。”
    (1)在不改变施力的方向时,以动滑轮个数为基数,按“一动配一定,偶数减一定”来确定定滑轮的个数。即:一个动滑轮配一个定滑轮;但当n为偶数时,定滑轮的个数等于“动滑轮的个数减一个”。
    (2)在需要改变施力的方向时,仍以动滑轮的个数为基数,按“变向加一定”的方法确定定滑轮的个数。即:在“一动配一定,偶数减一定”的基数上,再加上一个定滑轮。

    4、组装滑轮组。口诀:“奇动偶定”。确定好了动滑轮和定滑轮的个数后,再确定绳子的起始点。
    (1)当n为奇数时,绳子的起始点从动滑轮开始,经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。
    (2)当n为偶数时,绳子的起始点从定滑轮开始,经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。

  • 滑轮组的绕线问题:
        一般来说,在给滑轮组绕线时,首先要确定承担物重的绳子股数n,然后根据“奇动偶定,由内向外”的原则绕绳。“奇、偶”是指承担物重的绳子股数,“动、定” 是指动滑轮和定滑轮。即如果n是奇数,则绳子起始端在动滑轮的小钩上开始绕起;如果n是偶数,则绳子起始端从定滑轮的小钩上开始绕起。需要注意的是:在绕线时,所画的线要直,并且要与两个滑轮外侧相切;在一般情况下,要在最后一股 (最外层)绳子的末端用箭头标出拉力的方向。在中考中此类问题包括以下几种类型:
    (1)已知滑轮组的省力情况
    (2)未知滑轮组的省力情况
    (3)根据特定要求绕线确定滑轮组绕线时要注意一些特殊的要求,比如 “最省力”、“人要站在地面上”、“向上拉”等,还要符合一定的物理情景。
    例1完成图示滑轮组的绕线。

    解析:根据绕线规律“奇动偶定”n=3或n=5为奇数,(1)(2)(4)绳子的起点在动滑轮上,n=4为偶数,所以(3)绳子的起点在定滑轮上。
    答案:如图

    组装滑轮组的方法:
        要正确组装滑轮组,首先要根据题意算出承担物重的绳子的股数n,然后再根据“奇动偶定”的原则组装滑轮组,即当n为奇数时,绳子的起始端系在动滑轮上,当n为偶数时,绳子的起始端系在定滑轮上。
    例一条绳子最多能承受1000N的拉力。请设计一个滑轮组,用这条绳子吊起3300N的重物,画出滑轮组安装示意图。
    解析:先确定绳子股数:, n的取值应为4;根据“奇动偶定”原则绳子固定端应在定滑轮上,若改变力的方向,绕法如图乙所示;若不改变力的方向,绕法如图甲所示。
    答案:



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