滑轮、斜面简单机械的综合计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2020/3/15,#,滑轮、斜面简单机械的综合计算,滑轮、斜面简单机械的综合计算,1,1.1,滑轮,1.定滑轮：工作时轴固定不动的滑轮。动滑轮：工作时轴发生移动的滑轮。,2.定滑轮和动滑轮的特点,2,实质,力的关系,(F,、,G),距离的关系,(s,、,h),作用,定滑轮,等臂杠杆,F,G,s,h,改变力的方向,动滑轮,动力臂是阻力臂两倍的杠杆,F,G/2,S=2h,省力,滑轮组,F,G/n,s,nh,既可以省力，也可以改变力的方向,1.1 滑轮1.定滑轮：工作时轴固定不动的滑轮。动滑轮：工作,1.2,滑轮组,1.定义是定滑轮和动滑轮的组合装置，其特点是既能省力又能（不是一定）改变力的方向。不考虑摩擦和绳重、动滑轮重时，拉力与物重的关系：（n为分担物重的绳子股数）,不考虑摩擦和绳重但考虑动滑轮重时，存在如下关系：,2.滑轮组绕线画法：记住滑轮组中分担物重绳子的,最大股数=滑轮数+1,。同一个滑轮组中最省力的连接方法是最后一根绳子绕在动滑轮上。,3,1.2 滑轮组1.定义是定滑轮和动滑轮的组合装置，其特点是既,1.3,斜面,如图所示的斜面模型，也是一种常用的简单机械。当斜面光滑时，斜面的坡度越平坦越省力，但路程越长。,若不考虑摩擦阻力的影响，则拉力所做的功等于克服重力所做的功，即有如下关系：Fs=Gh；,若考虑摩擦阻力f，则拉力所做的功等于克服重力和摩擦阻力所做的总功，即存在如下关系：,Fs=Gh+fs。,4,1.3 斜面如图所示的斜面模型，也是一种常用的简单机械。当斜,2.1,机械效率,1.有用功、额外功、总功,（1）有用功：使用机械时，完成我们的目的所做的功；其实质就是机械对物体所做的功。分析有用功时，一看机械对物体施加的是哪个作用力，确定力的大小；二看使用这个机械主要是干什么，从而确定是克服什么做功,（2）额外功：使用机械时，并非我们所需要但又不得不额外去做的功；其产生的原因主要有机械自身的重力、摩擦、容器的重力等额外阻力。,（3）总功：实质是使用机械时动力对机械所做的功。,（,4,）三种功之间的关系：W,总,W,有用,十W,外,。,5,2.1 机械效率1.有用功、额外功、总功5,2.1,机械效率,2.,定义：,机械效率是有用功与总功的比值（百分比）。计算公式：,机械效率是反映机械性能的一个科学量，与功率无关；其大小不是一个恒定值；因为额外功总是存在的，所以机械效率总小于1。,6,2.1 机械效率2.定义：6,2.2,斜面的机械效率,3.,斜面,：,7,2.2 斜面的机械效率3.斜面：7,2.3,竖直滑轮组机械效率,4.,竖直滑轮组：,8,2.3 竖直滑轮组机械效率4.竖直滑轮组：8,2.4,水平滑轮组机械效率,5.,水平滑轮组：,9,F,f,2.4 水平滑轮组机械效率5.水平滑轮组：9Ff,2.6,综合滑轮组机械效率,6.,综合滑轮组：,10,2.6 综合滑轮组机械效率6.综合滑轮组：10,2.7,影响机械效率的因素,提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦，同一机械提升的物重越重，机械效率越高。,证明一下物重越大，机械效率越高：,法,1,：,G,动,定值，,G,越大，分母越小，得出,G,越大，越大。,法,2,：,G,动,为定值，,G,越大，越大。,11,2.7 影响机械效率的因素提高机械效率的方法：减小机械自重、,12,题型一：基础滑轮问题,1,如图所示，已知物重为G，则各图中的拉力F各为多少？（滑轮重及摩擦不计）,12题型一：基础滑轮问题1如图所示，已知物重为G，则各图中,13,题型一：基础滑轮问题,2,如图所示，不计绳重和摩擦，沿三种不同的方向拉绳使物体匀速上升，所用的力分别是F1、F2、F3，则(),AF1最大BF2最大,CF3最大D三个力一样大,13题型一：基础滑轮问题2如图所示，不计绳重和摩擦，沿三种,14,题型一：基础滑轮问题,3,两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连A静止于水平地面上，如图所示，不计摩擦力，物体A对绳的拉力的大小与地面对物体A的支持力的大小分别是(),Amg，MgB(M-m)g，Mg,Cmg，(M-m)gDmg，(M+m)g,14题型一：基础滑轮问题3两个物体A和B，质量分别为M和m,题型一：基础滑轮问题,4,如图所示，物体A的质量m=12kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长则下列错误的是(),A物体A与水平面间摩擦力f的大小12 N,B拉力F的大小24 N,C物体A运动10s的过程中，拉力F所做的功12 J,D在1s内拉力的功率是2.4 W,15,题型一：基础滑轮问题4如图所示，物体A的质量m=12k,16,题型一：基础滑轮问题,5,如图所示，用10 N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3 N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，B受到的摩擦力为3 N，方向水平向,(选填：左、右)；绳子拉物体A的功率为,W；在运动过程中若将拉力F增大到12 N，弹簧测力计的示数,(选填：变大、变小或不变)。,16题型一：基础滑轮问题5 如图所示，用10 N的水平拉力,题型二：竖直滑轮组,6,用图示滑轮组提升100N重物时，机械效率为50%；用同一滑轮组提起300N重物，重物以2m/s速度匀速上升5s时（不计绳重与摩擦），下列说法不正确的是(),A动滑轮自重为100N,B拉力做功4000J,C拉力做功功率为400W,D机械效率为75%,17,题型二：竖直滑轮组6用图示滑轮组提升100N重物时，机械效,18,题型二：竖直滑轮组,7,用如图所示滑轮组，将质量为48kg的物体以0.3ms的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N；若用该滑轮组将重570N的物体匀速提升2m时，不计绳重、绳子的伸长和滑轮内部的摩擦，（g=10Nkg），则（）,A,前、后两次滑轮组的机械效率相同,B,后一次绳端拉力做的功为1380J,C,动滑轮受到的重力是40N,D,前一次绳端拉力的功率是144W,18题型二：竖直滑轮组7用如图所示滑轮组，将质量为48kg,解析,19,解析19,题型二：竖直滑轮组,8,为了将放置在水平地面上、重为100N的重物提升到高处。小明同学设计了如图(甲)所示的滑轮组装置。当小明所用的拉力F随时间变化的图象如图(乙)所示,重物的速度和上升的高度h随时间t变化的图象分别如图(丙)和(丁)所示。不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则：,20,题型二：竖直滑轮组8为了将放置在水平地面上、重为100N的,题型二：竖直滑轮组,(1)在23s内，拉力F的功率为,W，滑轮组的机械效率=,%。,(2)在12s内，拉力F做的功为,J。,(3)在01s内，滑轮组对重物的拉力为,N。,21,题型二：竖直滑轮组21,22,(3)设动滑轮重为G动，,F3=1,/,3(G物+G动)，,动滑轮重：G动=3F3G=340N100N=20N，,在01s内,拉力F1=30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态。,F支+3F1=G+G动，,地面对物体的支持力：,F支=G+G动3F1=100N+20N330N=30N，,根据力的作用是相互的，重物对地面的压力：,F压=F支=30N，,对地面的压强：,P=F压s=30N,510,2,m,2,=600Pa.,答：(1)在23s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.33%；,22(3)设动滑轮重为G动，,题型三：水平滑轮组,9,如图所示，重为,50N,的物体在拉力作用下，沿水平面做匀速直线运动，物体运动的速度为,1m/s,，忽略绳与滑轮间的摩擦。下列分析计算不正确的是（）,A物体受平衡力作用,B物体受到的摩擦力为,30N,C.拉力做功的功率为,10W,D,.,在,10s,内机械所做的有用功为,300J,23,题型三：水平滑轮组9如图所示，重为50N的物体在拉力作用下,题型三：水平滑轮组,10,如图所示，质量为,5kg,的物体,A,在大小为,5N,的拉力,F,作用下做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为,80%,，物体运动的速度为,1m/s,。下列选项中正确的是（）,A物体受到的摩擦力为,15N,B拉力,F,做功的功率为,12W,C绳子自由端一动的速度为,2m/s,D在,10s,内机械所做的有用功为,120J,24,题型三：水平滑轮组10如图所示，质量为5kg的物体A在大小,解析,25,解析25,题型三：水平滑轮组,11,如图所示，重,100N,的物体,A,在拉力,F,的作用下以的速度在水平面上匀速直线运动了,2s,，该装置的机械效率为,90%,上述过程中（）,A墙面受到绳子对它的拉力为,25N,B拉力,F,做功的功率为,50W,C拉力,F,移动的距离为,4m,D弹簧测力计对物块,A,所做的功为,40J,26,题型三：水平滑轮组11如图所示，重100N的物体A在拉力F,27,27,28,题型四：综合滑轮组,12,如图所示：用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为_，在2s内拉力F做的功为_J。,28题型四：综合滑轮组12如图所示：用滑轮组拉着一只木块P,解析,物体移动的距离：S=vt=0.5m/s2s=1m，,自由端F移动的距离：S=nS=21m=2m，,拉力F为：F=,1/2,（F示+G动）=,1/2,（4N+1N）=2.5N，,拉力F做的功：W=FS=2.5N2m=5J；,有用功：W有=F示S=4N1m=4J，,滑轮组的机械效率：=,W,有,/W,总,100%=,4/5,100%=80%,故答案为：80%,5J,29,解析物体移动的距离：S=vt=0.5m/s2s=1m，29,题型四：综合滑轮组,13,如图,a,所示装置，不计绳的重力及其与滑轮之间的摩擦，物体,A,的重力从,4N,开始逐渐增加，每次拉动强子均使物体,A,在,10s,内匀速运动,1m,，图,b,记录了滑轮组的机械效率随物体,A,的重力增加而变化的图像已知物体所受摩擦力为重力的,0.5,倍,请回答下列问题,（1）动滑轮的重力为多大？,（2）当物体,A,的重力为,12N,时，拉力,F,的功率为多大？,（3）当物体,A,的重力为,12N,时，滑轮组的机械效率为多大？,30,题型四：综合滑轮组13如图a所示装置，不计绳的重力及其与滑,解析,（,1,）当物体重力G,1,=4N时，f,1,=0.5,G,1,=0.54N=,2,N，不计绳的重力及其滑轮之间的摩擦，拉力：F,1,=1,/,2（f,1,+G,轮,），机械效率：,1,=W,有用1,/,W,总1,=f,1s物,/,F,1s,=,50%，解得动滑轮重G,轮,=,2,N；,（,2,）物体重力G,2,=12N时，f,2,=0.5G,2,=0.512N=6N，不计绳的重力及其滑轮之间的摩擦，,拉力：F,2,=1,/,2（f,2,+G,轮,）=1,/,2（6N+,2,N）=,4,N，,10s内拉力端移动距离s=1m2m=2m，拉力端移动速度v=st=2m,/,10s=0.2m/s，,拉力功率：P,2,=F,2,v=,4,N0.2m/s=0,.8,W；,（,3,）,由（2）知：当物体重力G,2,=12N时，f,2,=6N，F,2,=4N，,机械效率：,2,=W,有用2,/W,总2,=f,2,/s物/F,2,s=f,2,/2F2=6N/24N100%=75%,31,解析（1）当物体重力G1=4N时，f1=0.5G1=0.5,题型四：综合滑轮组,14.如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G=410,3,N，汽车重G车=310,4