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初中三年级物理

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    在测量滑轮组机械效率的实验中,小明用如图所示装置做了两次实验。
    (1)请在图甲中画出滑轮组最省力的绕绳方法。
    (2)下表是小明实验记录的一组数据,请根据表中给出数据和图中情景进行计算,并将结果填入表中相应的空格中。

    本题信息:2007年海南省中考真题物理实验题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “在测量滑轮组机械效率的实验中,小明用如图所示装置做了两次实验。(1)请在图甲中画出滑轮组最省力的绕绳方法。(2)下表是小明实验记录的一组数据,请根据...” 主要考查您对

滑轮(组)的机械效率

滑轮组及其工作特点

滑轮组的设计与组装

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  • 滑轮(组)的机械效率
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  • 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=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

定义:
将动滑轮和定滑轮组合在一起即为滑轮组。
滑轮组的工作特点:
实质
特点 既可以省力又可以改变力的方向,若承担重物和动滑轮的绳子为n 股.则绳端施加的力为物重的 l/n(忽略动滑轮重)
重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系 s=nh (n指承担物重的绳子的股数)

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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