滑轮组与机械效率

滑轮组知识补充学习滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成，它既省力又可改变力的方向. 股数（段数）n 的确定：滑轮组用几段绳子吊着物体，从动滑轮与定滑轮中间画一条线，绳子的绕到动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.
n=4 n=3 n=2 n=2 n=3
使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离. 费距离的多少主要看动滑轮的绕绳子的段数.
几个关系（滑轮组竖直放置时）：
（1）s=nh
（2）F=G总/n （不计摩擦）
其中s ：绳端移动的距离h ：物体上升的高度
G总：物体和动滑轮的总重力，G总=G物+G动
F：绳端所施加的力n :拉重物的绳子的段数
F=1/n x（G 物+G 动）
机械效率突破
一、机械效率定义
任何机械本身都受到重力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦力，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。

这时动力所做的总功等于有用功加额外功。

有用功跟总功的比值叫机械效率（mechanical efficiency）符号n,读作：易塔
用公式来表示：n =W有/W总*100%
其中n表示机械效率，W有用表示有用功，W总表示总功。

注意：由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 。

它是一个比值,没有单位,为百分数
在计算机械效率时,注意物理量名称所标示的意义。

总功：即动力对机械所做的功, 称之为动力功，也叫输入功。

理想机械：W总=W＜用，W输入=W^输出，W动=w阻。

实际机
械：W总=W＜用+W额外，W输入=W^输出+W额外，W动=W＜用阻力+W无用阻力
意义：一台机器所做的有用功与总功越接近, 这台机器的机械效率就越高, 但不会超过1 也就是100%。

机械效率越高表示有用功所占比例越大, 机械对总功的利用率就越高, 机械的性能就越好。

二、增大机械效率的方法
根据公式可知：如果有用功不变,我们可以通过减小额外功.（减少机械自重. 减少机械的摩擦）来增大机械效率, （例如我们用轻便的塑料桶打水, 而不用很重的铁桶打水, 就是运用这个道理）；如果额外功不变, 我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如, 在研究滑轮组的机械效率时,我们会发现同一个滑轮组, 提起的重物越重,机械效率越高,就是这个道理）；当然了,如果能在增大有用功的同时,减小额外功更好。

三、机械效率问题的基本思路机械效率是学生学习的重点和难点,它把《简单机械》和《功》这两章内
容紧密地联系
起来，综合性较强，学生较难理解。

下面谈一谈解答机械效率问题的基本思路：
1. 首先应认真审题，搞清题目中的物理现象及过程。

2. 计算有用功、额外功和总功。

根据人们使用机械的不同，有用功的计算也不尽相同。

例如：（1）若使用机械的目的是提升重物，那么克服物体的重力做的功就是有用功。

设
重物的重力为G提升的高度为h,则W有用=Gh,而总功是人们作用在机械上的动力所做的功（总功等于动力乘以距离）；
（2）如果使用机械的目的是在水平面上平移重物,那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用
功。

设摩擦力为f，物体移动的距离为s，则W有用=fs。

3. 运用机械效率公式解题时还应注意有关的几何关系。

如果使用滑轮组提升重物时，若重物升高hm承拉重物的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s=nh，动力作用的绳端移动的距离是重物上升距离的n倍。

如果使用滑
轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动Xm随担物体与水平面间的摩擦力的绳的股数是n 股，则绳自由端移动的距离s=nX，动力作用的绳端移动的距离是物体移动距离的n倍
4. 最后，选用机械效率的表达式中求解。

四、滑轮组机械效率公式（忽略摩擦力与绳重）
方法（1）
n =W＜用/W总
=Gh/Fs
=G/Fn
=G/Fn=G/（G+G 动滑轮）
=G/G 总
其中F=G总/n •
G为物重，
h为物体上升的高度，
F为拉力大小，
s 为绳子上升的高度，
n是绳子绕数（与动滑轮相连的）。

方法（2）
n =W＜用/W总
=Gh/G 总h
=Gh/（G+Go）h
=G/（G+Go）
G总为动滑轮与物体总重，
Go为动滑轮重。

五、斜面机械效率公式
n =W＜用/W总=Gh/Fl G为物重，h为斜面竖直高度，F为拉力大小，I （long ）为斜面长度。