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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 功率的计算 滑轮（组）的机械效率 速度公式及其应用 滑轮组及其工作特点 试题正文
  • 计算题
    如图所示，工人用滑轮组提升重200N的物体，所用的拉力为125N，物体在5s内匀速上升2m．求：
    （1）绳子自由端移动的速度；
    （2）滑轮组的机械效率；
    （3）拉力的功率．

    本题信息：2011年期末题物理计算题难度一般 来源:刘伟民（初中物理）
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本试题 “如图所示，工人用滑轮组提升重200N的物体，所用的拉力为125N，物体在5s内匀速上升2m．求：（1）绳子自由端移动的速度；（2）滑轮组的机械效率；（3）拉力的功...” 主要考查您对

功率的计算

滑轮（组）的机械效率

速度公式及其应用

滑轮组及其工作特点

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  • 功率的计算
  • 滑轮（组）的机械效率
  • 速度公式及其应用
  • 滑轮组及其工作特点
功率的计算公式：
（1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
（2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

公式法计算功率：
     运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：

(1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
(2)铁明克服重力做功是多少?
(3)铁明做功的总功率多大?
解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
（1）0.24m/s
（2）
（3）

例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ海水=1．03×103kg／m3。
(1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
(2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3，密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动，求该力的大小。
(3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。

解析：（1）由液体压强公式得，，
（2）物体在水下受平衡力的作用，则
则
（3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
答案：（1）7.21×105Pa（2）334N（3）87.5W


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

速度的公式：
，其中v表示速度，s表示路程，t表示时间。

注意：
①应用计算时，单位要统一。s用米(m)，t用秒(s)作单位时，速度v的单位为米／秒 (m／s)；当s用千米(km)，t用小时(h)时，速度v的单位为千米／时(km/h)。
②公式的三个物理量必须对应于同一物体。

火车过桥(隧道)问题：
   火车穿过隧道时，火车头进人隧道就开始算起，直到火车尾离开隧道才叫做火车通过了隧道，所以火车穿过隧道经过的路程应该等于隧道长与车身长度的和。过大桥时也类似，火车通过大桥经过的路程等于桥长加车长。故对于本身有长度的物体过桥问题小结如下：物体通过的路程等于桥长与物体本身长度的和。

例1：一列火车长200米，用20s的时间穿过了一条100m长的隧道，该火车如果以这样的速度通过长 3．4km的大桥，要用多长时间?

解析：火车穿过隧道时所走的路程： =100m+200m=300m，时间t1=20s，火车的速度：vl =，此速度也是火车通过大桥的速度，火车通过大桥的路程：=3400m+ 200m=3600m，通过此桥需要的时间为。
答案：240s

出租车问题：
1．出租车的速度表示车辆行驶过程中的行进速度，指针指示的数值就是该时刻的速度值，采用的单位为km／h。
2．里程示数窗表示该车行驶的总路程，某段时间的路程就等于这段时间内两个示数的差。
3．出租车票据上给出的上车、下车时间间隔为车行驶时间，里程就是这段时间内出租车通过的路程。利用这些信息，可以解决与出租车有关的多种问题。

例某人乘出租车时得到一张天津市客运出租行业专用发票，如表所示，此人乘车时间为____；该车这段时间内运动的平均速度为____km／h。

解析：根据出租车票据的起止时问，可以知道此人乘车时间为10min，出租车行驶的路程是5．5km，利用速度公式求出汽车的平均速度为：=33km/h。


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)

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