對(duì)滑輪組機(jī)械效率問題的討論

1、對(duì)“滑輪組機(jī)械效率滑輪組機(jī)械效率”問題的討論問題的討論“滑輪組的機(jī)械效率”是簡(jiǎn)單機(jī)械、功、機(jī)械效率等物理知識(shí)的綜合應(yīng)用，此類問題涉及有用功、額外功、總功、功率等諸多概念，許多學(xué)生由于對(duì)這些概念理解不深，不能正確領(lǐng)會(huì)這些概念問的區(qū)別與聯(lián)系，往往在解題時(shí)感到困惑。下面就結(jié)合自己多年的教學(xué)體會(huì)，就以下四個(gè)問題談一些看法一、首先要明確的幾個(gè)物理概念一、首先要明確的幾個(gè)物理概念(1)有用功是由使用機(jī)械的目的所決定的當(dāng)用滑輪組沿豎直方向提升物體時(shí)，

2、滑輪組對(duì)物體豎直向上的拉力做的功就是有用功若使用滑輪組沿水平方向拉物體時(shí)，滑輪組對(duì)物體水平方向的拉力所做的功就是有用功。(2)額外功是由機(jī)械克服本身的自重，相互接觸物件間的摩擦阻力及繩重所做的功而其中由于摩擦阻力及繩重所做的功是不易直接求出的，只能間接計(jì)算(3)總功是指動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功一般情況下使用滑輪組做功時(shí)，動(dòng)力作用于繩子自由端，但也偶有例外，因此找準(zhǔn)動(dòng)力很重要(4)繩子的自由端和動(dòng)滑輪移動(dòng)的距離之間有一定的幾何關(guān)系一般情況下為：

3、s=nL或s=nh(其中：s是指繩的自由端移動(dòng)的距離，L是指動(dòng)滑輪或物體在水平方向移動(dòng)的距離，n是動(dòng)力拉動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)，h是物體上升的高度)(5)由功的原理：“動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服阻力所做的功”而機(jī)械克服阻力所做的功就包含了有用功和額外功即：W總=W有W額(6)機(jī)械效率是有用功與總功的比值，只能小于或等于1，并且無單位二、當(dāng)滑輪組沿水平方向拉物體時(shí)，忽略對(duì)動(dòng)滑輪的重力做功利用滑輪組沿水平方向拉物體時(shí)，總功為W總=Fs，有用功

4、為w有=F拉L，若物體沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體受平衡力作用，應(yīng)有：F拉=f，而s=nL，這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為例1如圖1所示，用一滑輪組拉著重為8104N的汽車沿水平方向勻速移動(dòng)，汽車所受的阻力為車重的003倍，此時(shí)要在繩端加以F=1000N的水平拉力，試求：①滑輪組的機(jī)械效率為多少②若汽車移動(dòng)的速度為0.2m／s，1min內(nèi)拉力F做了多少J的功(滑輪和繩的自重不計(jì)，繩足夠長(zhǎng))分析汽車受力如圖1所示，由于汽車勻速移動(dòng)，故物體受平

5、衡力作用，因此動(dòng)滑輪對(duì)汽車的拉力F拉=O03G物=0038104N=2400N設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則車運(yùn)動(dòng)距離L=vt，因?yàn)槔嚨睦K子股繩，t=3，所以繩子自由端移動(dòng)的距離為：s=nL=3vt①動(dòng)力對(duì)滑輪組做的總功為W總=Fs滑輪組對(duì)物體做的有用功為：W有=F拉L=fL滑輪組的機(jī)械效率為(3)不計(jì)動(dòng)滑輪自重，輪軸間摩擦阻力及繩重所做的額外功的情形，這時(shí)滑輪組做的有用功是W有=G物h，W額=0，W總=Fs=nFh，故有W總=W有，NF=G

6、物，F(xiàn)=G物／n滑輪組的機(jī)械效率為100％四、討論不同滑輪組提升相同物重時(shí)機(jī)械效率的差異和同一滑輪組提升不同重物時(shí)機(jī)四、討論不同滑輪組提升相同物重時(shí)機(jī)械效率的差異和同一滑輪組提升不同重物時(shí)機(jī)械效率的變化械效率的變化當(dāng)只考慮動(dòng)滑輪自重，而不計(jì)輪軸間摩擦阻力及繩重的情形下，滑輪組的機(jī)械效率為(1)當(dāng)不同滑輪組(即G動(dòng)不相等時(shí))提升相同的物重時(shí)，由于繩子股數(shù)越多時(shí)，G動(dòng)越大，將使滑輪組的機(jī)械效率降低所以要根據(jù)實(shí)際需要選用合適的滑輪組，而不是一

7、味的追求省力(2)用同一滑輪組(即G動(dòng)一定時(shí))提升不同的物重時(shí)，由于額外功一定，當(dāng)所提升的物重越大時(shí)，滑輪組所做的有用功越多，機(jī)械效率越高例4某同學(xué)做滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，用圖4所示的甲、乙兩滑輪組提升同一重物。若物重為120N，每個(gè)動(dòng)滑輪重20N，(摩擦不計(jì))，求：①通過計(jì)算比較甲、乙滑輪組的機(jī)械效率②若甲掛的重物為180N，它的機(jī)械效率為多少分析分析①圖4中甲、乙兩個(gè)滑輪組中動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)不同，因此提升相同的物重時(shí)雖然做的有用功相同