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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 滑轮（组）的机械效率 误差及其减小方法 滑轮（组）中拉力的计算 滑轮组的设计与组装 试题正文
  • 实验题
    某实验小组用如图中的滑轮组成一个滑轮组，测得的数据如下表：
    （1）根据测量的数据，请你在图中画出这个滑轮组的绕绳方法．
    （2）实验中要正确测量动力大小，应沿_________．
    （3）请你帮组计算出第二次实验的滑轮组的机械效率，并填在表格中．
    （4）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了
    [     ]

    A．减小摩擦
    B．多次测量取平均值减小误差
    C．获得多组数据归纳出物理规律
    （5）分析实验表格数据，可以得出的结论：同一滑轮组提升的物体变重时，滑轮组的机械效率就变_________．

    本题信息：2012年江苏月考题物理实验题难度较难 来源:王素娟（初中物理）
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本试题 “某实验小组用如图中的滑轮组成一个滑轮组，测得的数据如下表：（1）根据测量的数据，请你在图中画出这个滑轮组的绕绳方法．（2）实验中要正确测量动力大小，...” 主要考查您对

滑轮（组）的机械效率

误差及其减小方法

滑轮（组）中拉力的计算

滑轮组的设计与组装

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 滑轮（组）的机械效率
  • 误差及其减小方法
  • 滑轮（组）中拉力的计算
  • 滑轮组的设计与组装
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

测量值、真实值与误差
1．测量值用测量仪器测定待测物理量所得到的数值。

2．真实值任何一个物理量都有它的客观大小，这个客观值称为真实值。最理想的测量就是能够测得其真实值，但由于测量是利用仪器，在一定条件下通过人来完成的，受仪器的灵敏度和分辨能力的限制、环境的不稳定和人的精神状态等因素的影响，使得待测量的真实值是不可测得的。

3．误差测量值和真实值之间总会存在或多或少的偏差，这种偏差叫误差。
      任何测量中的误差都是不可避免的。只能设法减小误差，不可能消除误差。误差与错误不同，错误是由于方法不当、人为主观因素(读错、记错等)造成的，因此在实验中错误应该避免也能够避免。
减小误差的途径：
选用准确度较高的测量仪器，改进实验方法，熟练实验技能等。在一般实验中，减小误差的有效途径是取多次测量的平均值(这种方法对偶然误差的减小有效)。
误差与错误：
误差 错误
产生原因 仪器精密度不够或实验方法不完善；观察者估读时的偏差及环境对仪器的影响 由于不遵守测量仪器的使用规则，或者记录测量结果时粗心大意
是否可以避免 不可避免 可以避免
如何判断 有误差的实验数据比较接近真实值 错误的数据远远偏离了真实值

滑轮组的省力情况：
使用滑轮组时，滑轮组由几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑轮组由几股绳子承担物重：
    有几股绳与动滑轮相连，承担物重的绳子的股数n 就是几，而重物上升的高度h与绳子自由端移动的距离s的关系是：s=nh。如图：在动、定滑轮之间画一条线，将它们分开，只算在动滑轮上的绳子的股数。

例1如图甲、乙滑轮组装置，所有摩擦不计，分别用F1、F2竖直匀速拉动重物G，已知每个滑轮重力为 G／2，则力F1和F2之比为(  )


A．1：1B．3：2C．2：3D．3：4
解析：当考虑动滑轮的重力，不计摩擦时，F=，由图中滑轮组的绕线方法可知：F1=。
答案：C

滑轮组省力情况的判断
1．滑轮组竖放：若不考虑动滑轮自重以及绳、轮摩擦，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的动力就是物重的几分之一，即；若考虑动滑轮自重，但忽略摩擦，此式变为F拉= 。用“连动法”，弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们以重物和动滑轮为研究对象，n=4，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的。

 2．滑轮组横放：在不考虑绳、轮摩擦时，滑轮组用几股绳拉着物体做匀速直线运动，拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一，即：。
例1同一物体沿相同的水平地面被匀速移动，如下图所示，托力分别为F甲、F乙、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则(   )

 A．F甲<F乙<F丙
B．F甲>F乙>F丙
C．F甲>F乙=F丙
D．F甲=F乙>F丙
解析：三种情况下物体与地面的摩擦都相等为f，甲是定滑轮，F甲=f，乙是动滑轮，，丙是滑轮组，，即，选B。
例2如图甲所示，物体4在拉力F的作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的示数是5N，那么拉力，为_____N，物体A与地面间的摩擦力为_____N。

解析：本题动滑轮的动力施加在转轴上，是一种费力的用法，其实质是动力臂是阻力臂一半的杠杆，要费力，其杠杆示意图如图所示。
答案：10   5
点拨：此题的图可以旋转90。与常见的动滑轮对比。
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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