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滑轮计算课件

发布时间:2013-12-15 13:35:59  

滑轮组机械效率的计算

1、如图所示,用滑轮组把重为270N的货 物匀速提到1m高的楼上,所用拉力100N, 则有用功、总功和滑轮组的机械效率分别 是____ 、270J 、 ____ 300J
90% ____ . 100N

??

W有用 W总

Gh Gh G ? ? ? Fs Fnh nF
G

F物 270N 1m

2、如下图所示,用一动滑轮拉一物体在 水平面上匀速运动的距离是L ,物体受到 的摩擦力为f,水平拉力为F,则动滑轮所 2FL 做的有用功W有用=___ ,总功W总=____它 fL f 的机械效率为____ (不计滑轮重力) 2F

fL fL f f ?? = ? ? f W总 Fs FnL nF

W有

L
F物

F

3、如图所示,工人利用动滑轮将重为90 N的重物(包括桶) 沿竖直方向匀速向上提升了5m。若该动滑轮重10 N,忽略绳 90% 重与摩擦,则该滑轮装置的机械效率是______ 若用此滑轮组提升大于90 N的重物(包括桶),其机械效率将 变大 由于忽略摩擦及绳重 ______ ( 填 “ 变 大 ” 或 “ 变 小 ” ) 理 由 W Gh G 1 _____________________ ? ? 有用 ? ? ?
W总 Gh ? G动h G ? G动 1? G动 G
所以当提升的物体重力变大时,

———————————————————————— 滑轮组机械效率变大
____________________

额 外 功 10 N

??

W有用 W总

Gh G ? ? Gh ? G动 h G ? G动
G

F物
90 N

5m
5m

4、用下图所示的滑轮,组装成滑轮组,请在图中画出 使用该滑轮组时最省力的绕法。使用这个滑轮组,匀 速提升质量是600kg的物体,机械效率是80%,对滑 轮组做功的总功率是7.5kW,则拉力F和重物上升的速 度各是多少?(取g=10N/kg)
W 解:G=mg= 600kg×10N/kg=6000N 总 ? Fv 由 得 p ? 由 ? ? W有用 ? Gh t? Gh 3? G 得 P总 7.5×10 W 100N W总 = Fs Fnh nF =3m/s V总= F总 2500N G 3.6N 6000N 1.2N F? V ? ? =2500N 3m/s n? 总 4 ? 0.75 3× 80% V物= = 270N = 1m/s 3 n 1m

7.5kW

当物体在力F作用下,以速度V匀速

F物
600kg

运动时,可得:P=W/t=FV G

F物
W有用
Gh Gh G ? ? ? Fs Fnh nF
滑轮组对物体所做 的功

F物

F物

??

W有用 W总

(从滑轮组直接对物体施加 的力处入手)

W总

动力对滑轮组所做的功 (从动力一般为人手处 入手)

(2)克服动滑轮重所做的功(额外功) 解(1)拉力F移动的距离s=2×8=16(m) W额=G动h=12×8=96(J) W 1280 =80(N) 5、如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方 拉力做的功W=Fs,所以F=W ? W ? W 1280 J ? 96 J 总 有 滑轮组的机械效率η= s ? m ,拉力F做的功 W内物体移动了8 16 额 ? 1280 向匀速移动,在40 ? W总 1280 J 拉力的功率P= =32(W) W总 t 40 为1280 J . =92.5%

s

求:(1)拉力F的大小及拉力的功率; (2)若动滑轮的重为12N(不计绳重 及摩擦),计算滑轮组的机械效率.
N

1280 J

f
等时性 40s

8m

额外功 12N 8m

G

2009河北
6、小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图 中所示的滑轮,组装成滑轮组,请在图中画出使 用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为 3.6N的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W, 滑轮组的机械效率为75%。(忽略摩擦及绳重) 求:(1)绳子自由端移动的速度和动 滑轮的总重。

F

0.36W

(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的 重物时,其机械效率将如何变化?说 明理由。

F物
G

3.6N

22.解:绕法如右图 (1)因为

所以动滑轮重
G动 ? G ?G ? 3.6N ? 3.6N ? 1.2N 0.75

??

W有用 W总

?

Gh Gh G ? ? Fs Fnh nF

所以拉力
F

?

F?

G 3.6N ? ? 1.2N n? 4 ? 0.75

(2)减小 由于忽略摩擦及绳重
??
W有用 W总 ? Gh G ? ? Gh ? G动h G ? G动 1 G 1? 动 G

由于

P ? Fv

所以绳子自由端移动速度

P 0.36W v? ? ? 0.3m/s F 1.2N
由于忽略摩擦及绳重,则

所以当提升的物体重力减小时, 滑轮组机械效率减小。

??

W有用 W总

?

Gh G ? Gh ? G动 h G ? G动

这是2008年北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己双手的力量,攀爬 到火炬台底部并最终点燃圣火的影片,该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、 拼搏向上的勇气和精神.已知他和轮椅总重力为800N,攀爬高度39m.

7、小明同学看到火炬手攀爬很费劲,想到物理课上学过利用 滑轮组可以省力.小明同学如果站在地面上,用如下图所示的哪 个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适,理由是什么?如果该滑轮组 机械效率为80%求小明同学的拉力至少要多大?
F F

F

F

F物
解:D滑轮组.

A

B

C

理由是拉力方向向下且更省力

D G 800N 39m

因为η=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF 所以F=G/4η= 800N /(4×0.8)=250N 答:小明同学的拉力至少为250N.

1

、建筑工地上经常用到起重机。下图是一台起重机吊臂

上的滑轮组,它在20s内将质量为2.It的物体匀速提高了 5m,此时拉力F的功率为7.5kw。则拉力F的大小和滑轮 组的机械效率分别为(取g=10N/s)(A )
7.5kw A.104N 70% B.1.5x104N 70% C.7X103N 100% D.1.05x104N 50%

F物
2.It 5m

G

2、一物体质量为18kg,其所受重力为180 N.如图所 示,小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m.所用 拉力为200N.此过程中,小明做的有用功是360 J,定 滑轮的机械效率是 90% ,(取g=10N/kg)

F物

3、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨 道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨道的 摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%.若 人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库. 求过程中:(1)人做的有用功为多大? (2)人的拉力为多大? (3)人拉力的功率为

多大( g取 10N/kg)

解:⑴W有用=fs物

s物

1 1 ? s人 ? vt 2 2

代入数据得:W有用=1.5×104 J ⑵η=
W有用 W总 ? 100 % =

fs 物 Fs人

? 100 %

代入数据得: F=400N
⑶ P=
W总 t

或P=Fv

代入数据得:P=200W

4、如图所示,用40N的拉力使物体匀速上升,不计 绳重和摩擦,此时整个装置的机械效率是75%.求: (1)物体的重力是多少?

(2)若物体的重力变为150N, 绳 的拉力又是多少?

(3)机械效率又是多少?
F物

解:
(1)由题可知物体承担物重的绳子的段数为3,则
s绳=nh物 由
??
W有 W总 ? Gh Gh G ? ? Fs Fnh nF



G物1=nη1 F拉=3×75%×40N=90N (2) 若不计绳重和摩擦,F=1/n(G物1+G动)则,

G动=nF拉1- G物1=3 ×40N-90N=30N
当提升150N的重物时,则

F拉2=1/n(G物2+G动)=1/3(150N+30N)=60N W有用 Gh G ?? ? ? =150N/150N+30N W总 Gh ? G动 h G ? G动 =83.33%

5、图甲是建筑工地上常见的塔式起重机示意图。这种起重机 主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送。 (1)某塔式起重机是通过电动机带动如图乙所示滑轮组竖直 起吊物料的。已知起吊重为3×104N的物料时,电动机的输出 功率为60kW,物料匀速上升的速度为1.5m/s。试求: ①电动机作用在滑轮组上的水平拉力F; ②这次起吊时滑轮组的机械效率。

F物

解:

W Pt P 60 ? 10 3 W ? ? ? = 2×104 N ①F= s s v 1.5m/s ? 2

②η=

W有用 W总

Gh G 3 ? 10 4 N ? ? ? Fs 2 F 2 ? 2 ? 10 4 N

或η =

W有用 W总

Gh Gvt Gv 3 ? 10 4 N ? 1.5m/s ? ? ? ? Pt Pt P 60 ? 10 3 W
= 75%


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