滑轮组及斜面及机械效率

《滑轮组及斜面的机械效率》重难点精讲

一、滑轮组

1.定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

2.特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向，但费距离。

3.理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=n

1

G 。 只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=n

1

(G 物+G 动) 绳子自由端移动距离s 是重物移动的距离h 的n 倍即s=nh

4.组装滑轮组方法：首先根据公式n=

F G 或n=F

)动G +物(G 求出绳子的股数n ； 确定动滑轮的个数（n 为偶数时动滑轮个数为

2n ,n 为奇数时动滑轮个数为2

1

n ；根据一动配一定，偶数减一定，变向加一定确定定滑轮的个数；最后根据“奇拴动偶拴定”的原则，结合题目的具体要求组装滑轮。

二、机械效率：

1.有用功：定义：对人们有用的功。

公式：W 有用

＝Gh （提升重物）=W 总－W 额=ηW 总 斜面：W

有用

= Gh

2.额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功

公式：W 额

= W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：W

额

=f L

3.总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W 总

=W 有用＋W 额=FS= W 有用／η 斜面：W

总

= fL+Gh=FL

4.机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。

② 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮：

滑轮组 ③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。

④提高机械效率的方法：减小机械（动滑轮及绳子）自重、减小机件间的摩擦，增大重物。

典型例题精析：

例：1．利用一个动滑轮将重70N 的物体匀速提高6m ，设动滑轮重10N ，绳重和摩

擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是_____________，总功是___________，这个

滑轮组的机械效率是___________。

2．如图1所示，物重40N ，滑轮重10N ，用力F 匀速向上提起重物时，拉力F 的大小为_________，滑轮组的机械效率是___________。（绳重和摩擦不计）

3．如图3所示，物体A 的质量是100kg ，在力F 的作用下物体以0．5m/s 的速度沿水平方向匀速前进。若A 与水平面间的摩擦力为物重的1/2，滑轮组的机械效率为80%，则5s 内拉力的有用功是______J ，拉力F 是______N 。（g 取10N/kg ）

4．用图4所示的滑轮组甲和乙，提起同样重的物体时甲滑轮组的机械效率为η甲，乙滑轮组的机械效率为η乙，则可判定η甲______η乙；如果用乙滑轮组第一次提起重G 1的重物，机械效率为η1，第二次提起重为G 2的重物（G 1> G 2），机械效率为η2，则可判定η1______η2。（不考虑绳重和摩擦的影响，且动滑轮的重力相等）

点拨：题1、2可根据公式直接直接代入对应数据求值；题3中注意有用功为克服摩擦力做的功；题4中甲乙两滑轮组W 额相等，同时增加重物可提高滑轮组效率。

η

W 有用

W 总 = η Gh

FL

= η Gh FS = Gh Fh = G

F

= η Gh FS = Gh F2h = G 2F = η Gh FS = Gh Fnh = G nF

=

5.测定滑轮组的机械效率。选用的滑轮每个重0．6N，每个钩码重2N，弹簧测力计的最大量程为2．5N。现挂3个钩码（不计滑轮之间摩擦）：

a.要完成此实验最少需_______个定滑轮，______个动滑轮。

b.在方框中画出实验装置图。

点拨：由题意可知绳子自由端拉力F最大为2.5N，重物重力G=6N,由nF=G得绳子股数至少为3。因此至少需要一个定滑轮一个动滑轮，且绳子自由端要向上拉。

6、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图13所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

（1）在表中空格处填下适当的数据（机械效率用百分数表示，保留一位小数）。

（2）在实验操作中应竖直向上________________拉动弹簧测力计。

（3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，_________可以提高滑轮组的机械效率。（4）滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想：

滑轮组的机械效率与_________________________有关（写出一种影响因素即可）。

7、在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。

（1)由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J，人做的总功为 J。(2）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是。

（3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为。

8、某同学测量滑轮组的机械效率时，先用弹簧测力计测出物重G，按图示组

装好器材，拉动弹簧测力计使物体匀速上升，用刻度尺分别测出物体上升的高度

h和绳端移动的距离s，在物体静止时读出拉力的大小F，最后，根据公式η

算出滑轮组的机械效率。

(1)以上操作过程存在一处错误，请在错误的句子下面画上横线，并写出正确的

操作方法：

(2)为了提高滑轮组提升物体时的机械效率，请提出两条措施：

①②

点拨：在“测滑轮组机械效率”及“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，读数时不能静止读数，静止时摩擦力与匀速提升中不相等，。弹簧测力计读数时还应看清分度值。绳子自由端移动距离s不需要测量，只需测量重物上升高度h即可，可根据公式s=nh(此公式恒成立)计算得到。提高滑轮机械效率的方法有减小机械（动滑轮及绳子）自重、减小机件间的摩擦，增大重物。