初三滑轮问题与受力精讲.docVIP

PAGE / NUMPAGES 一 、滑轮组打捞问题 如图所示，设动滑轮对重物的拉力为T，绳子自由端的拉力为F，（半理想）则 （1）物体在水中，有 （2）出水前有（n为动滑轮上绳子的股数） 出水后，有 （3）物体在水中拉力做的有用功 （4）机械效率：（其中是绳自由端移动的距离，h为物体上升的高度） 二、“倒下”的滑轮 1. 使用动滑轮，要搞清谁是动力，谁是阻力。当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时，设物体与地面间的摩擦力为f，若拉力作用在绳的自由端，有，则可省力一半，如图（a）所示；若拉力作用动滑轮轴上，有，如图（b），这时反而费力。可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何处。 2. 绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：，其中分别指绳的自由端移动的距离、速度，分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，是指动滑轮上绳子的股数。 3. 当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重。 4. 求机械效率时，有用功一般指克服摩擦阻力做的功，即。 5．在使用滑轮组的整个过程中拉力做功的功率是平均功率。 三、根据要求设计滑轮组 例1. 如图1所示，若，当，求此时拉力，拉力功率，机械效率。 图1 分析：根据题意，，可知，其属于半理想状态。此时，求是关键，依，有，所以当时， 例2. 用一只重为的滑轮按图2中甲、乙、丙三种方式分别匀速提升重为G的物体（，不计摩擦），所用拉力分别为F1、F2、F3装置的机械效率分别为，则拉力从大到小的顺序是_________，机械效率从高到低的顺序是_________。 图2 分析：根据题意可知，三只滑轮中，甲处于理想状态（为一定滑轮），乙、丙处于半理想状态，则有： 故 例3. 如图3所示，在水平动力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m运动的速度为2m/s。那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是（ ） 图3 A. 拉力F的大小为20N B. 拉力F的大小为5N C. 拉力的功率P的大小为20W D. 拉力的功率P的大小为10W 分析：用隔离法将物体与动滑轮分开，物体m在水平方向上受力情况如图4所示，由于物体m做匀速直线运动，则，再对动滑轮受力分析，如图5所示，此时，有，所以。 图4 图5 因动滑轮上有2股绳子，绳子自由端移动的速度 拉力的功率 选B、C。 例4. 如图6所示，滑轮自身重力和摩擦不计，请按题中所给的F与G的关系要求，在图中用笔画线代替绳子将滑轮组绕好。 图6 绕绳装配图如图7所示。 图7 例5.如图8所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为，水的密度为，滑轮组的机械效率是70%。（g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计）求： （1）圆柱体在水中所受的浮力。 （2）若圆柱体从H＝16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功。 （3）如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？ 图8 图9 分析与解：（1）圆柱体浸没在水中时 所以 （2）物体重力为 圆柱体在水里被匀速提起时，动滑轮拉物体的力为T，圆柱体的受力情况如图9，由力的平衡条件得： 所以 因为 所以拉力F所做的功 （3）设绳刚被拉断时，物体受到的拉力为，此时绳子的拉力，由 得： 绳断时，物体浸入水中深度为h，受到的浮力为，由力的平衡条件得： 所以 所以物体露出水面的高度为△h 课堂习题 1. 如图1所示的两个滑轮中： 图1 A是_________滑轮，B是__________滑轮，它们组合在一起构成一个__________，使用它可以_________，还可以__________________________。若图中的每个滑轮重均为2N，在绳的自由端用20N的力F可以将重_________N的物体匀速提起（不计摩擦） 2. 如图2（甲）所示的滑轮中的__________相当于杠杆的动力臂，若F＝25N，不计动滑轮重及摩擦，G＝________N。如图（乙）所示的滑轮中的_________相当于杠杆的动力臂；若物体重力G＝25N，则F＝_________N（不计摩擦） 图2 3. 是非题： （1）使用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组只能省一半力。（　　） （2）使用由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，若竖直向下用力提起重物，则所用的拉力只能是物体和动滑轮总重的四分之一。（不计摩擦）（　　） 4. 如图3所示的滑轮是________滑轮，若弹簧秤示数为150N，滑轮重30N，则物体重_________N。 图3