滑轮组的机械效率:
有用功 |
W有用=Gh |
总功 |
W总=Fs W总=Gh+G动h (不计绳重,摩擦) |
额外功 |
W额外=W总-W有用 W额外=G动h (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总 |
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物、拉力F移动距离s |
W有用=f·s物 |
—— |
W总=F·s=F·ns物 |
n为绳子股数 |
定义:用力的示意图表示重力的大小和方向。
“重力”的图示和示意图:
力的图示和力的示意图都反映了力的三要素,力的图示精确,力的示意图简约。由于重力的方向是竖直向下的,也就是与水平面垂直,所以在画图时,或是找到竖直方向,或是找到水平方向都可以。但不少要求画出重力示意图的习题常有干扰因素出现,致使学生容易产生误解,下面我们看几个这样的例子。
例1:如图1所示,请画出在地面上滚动的足球所受重力的示意图。
解析:这是个滚动的足球,但无论球怎样滚动,它所受重力的方向并没有变,依照水平地面的方向,重力的方向应该垂直水平面向下,画出的示意图如图2所示。本题的干扰因素是“滚动”,容易让人误认为重力的方向是向前的。
例2 :在图2中画出斜面上的物体所受重力的示意图。
解析:物体在斜面上静止,它所受重力的方向仍是竖直向下的,参照水平地面的方向,画出的示意图如图4所示。本题的干扰因素是“斜面”,容易让人误认为重力的方向是与斜面平行的。
例3:小球悬挂在细绳下来回摆动,请画出小球在如图位置时所受绳子拉力F和重力G的示意图。
解析:小球被悬挂在细绳下,并且来回摆动,在如图5所示的位置时,重力的方向仍是竖直向下的,对照竖直向下的垂线,画出重力的示意图如图所示。绳子拉力F一定沿绳子的方向,二者的大小关系不明确,所以只要标上箭头就可以了。该题的干扰因素是“摆动”,容易让人误认为重力的方向是斜向下的。
例4:重为6牛的小球用细线悬挂在天花板上,用力的图示法在图7中画出它所受的重力G。
解析:该题是让画力的图示,首先明确重力作用在球上,所以选取球心作为力的作用点,然后沿着竖直方向向下作一直线,根据重力的大小是6N,选取3N为一标准长度,则在直线上截取2段,表示的就是重力的大小,最后在线段末端标上向下的箭头表示重力的方向即可,如图8所示。
本题是力的图示,画法虽然复杂了些,但题意还是非常明确的。
总之,无论是画重力的图示还是示意图,其方向都是向下的,我们不要被题意中的其他因素所干扰。