滑轮组计算题和相关例题
题目:
一个重为50N的滑轮组,用它把重为160N的重物匀速提升到高处,所用的拉力为80N,不计绳重和摩擦,求:
(1)该滑轮组至少由几个动滑轮组成?
(2)若不计绳重和摩擦,动滑轮的重力是多大?
(3)若重物上升的高度为0.5m,则拉力所做的功是多少?
(4)若重物上升的高度为0.5m,则该滑轮组的机械效率是多少?
例题:
【分析】
(1)根据滑轮组的省力特点确定出承担物重的绳子股数,再确定出动滑轮的个数;
(2)根据$G_{动} = nG_{物}$求出动滑轮的重力;
(3)根据$W = Fs$求出拉力所做的功;
(4)根据$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} \times 100\%$求出滑轮组的机械效率.
【解答】
(1)由$F = \frac{1}{n}G$可知,承担物重的绳子股数:$n = \frac{G}{F} = \frac{160N}{80N} = 2$,故该滑轮组至少由两个动滑轮组成;
(2)不计绳重和摩擦时,绳子的重力忽略不计,则$G_{动} = nF - G = 2 \times 80N - 50N = 60N$;
(3)拉力端移动的距离:s = nh = 2 × 0.5m = 1m,拉力所做的功:$W_{总} = Fs = 80N \times 1m = 80J$;
(4)有用功:$W_{有用} = Gh = 50N \times 0.5m = 25J$,滑轮组的机械效率:$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} \times 100\% = \frac{25J}{80J} \times 100\% = 31.25\%$.答:($1$)该滑轮组至少由两个动滑轮组成;($2$)动滑轮的重力是$60N$;($3$)拉力所做的功是$80J$;($4$)该滑轮组的机械效率是$31.25\%$.
【总结】本题考查了机械效率的计算、滑轮组的机械效率的计算、动滑轮重力的计算等知识点,是一道较为简单的计算题.
【分析】根据题意分析清楚滑轮组的绕线方法,再根据机械效率的公式求出机械效率即可.
【解答】
解:($1$)由图可知,承担物重的绳子股数:n=3,故该滑轮组至少由三个动滑轮组成; ($2$)不计绳重和摩擦时,绳子的重力忽略不计,则动滑轮的重力:G_{动} = nF - G_{物} = 3 × 8N - 5N = 19N; ($3$)若重物上升的高度为h=0.5m,则拉力端移动的距离:s=3h=3 × 0.5m=1.5m,拉力所做的功:W_{总} = Fs = 8N × 1.5m = 12J; ($4$)若重物上升的高度为h=0.5m,则有用功:W_{有用} = Gh = G × h = 5N × 0.5m = 2.5J;则该滑轮组的机械效率:\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% = \frac{2.5J}{12J} × 100\% \approx 20.8\% .答:($1$)该滑轮组至少由三个动滑轮组成;($2$)动滑轮的重力是$19N$;($3$)拉力所做的功是$12J$;($4$)该滑轮组的机械效率是约等于$20.8\%$.
【总结】本题考查了机械效率的计算
滑轮组计算题及例题
例题:
有一个重为50N的物体,用滑轮组匀速提起它时,人加在绳上的拉力为25N,使物体升高了2m。求:
(1)拉力所做的功;
(2)滑轮组的机械效率。
解答:
(1)拉力所做的功为:
W总 = Fs = 25N × 2m × 3 = 150J
(2)滑轮组的机械效率为:
η = W有用 / W总 = Gh / W总 = 50N × 2m / 150J = 66.7%
题目分析:
本题考查了学生对滑轮组机械效率公式的掌握和运用,能准确的找出有用功和总功是本题的关键。题目中已知物体重和拉力大小,根据公式可以求出有用功和总功,再根据机械效率公式求出滑轮组的机械效率。
相关知识点:
使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物体重力与动滑轮重力之和除以绳子的段数。使用滑轮组时,物体升高h,则绳子自由端移动的距离s是几段就是几倍的高度。即s=nh。使用滑轮组时,不计摩擦和动滑轮的重力,则有:F=G1/n或F=G1+G2/n。其中G1为物体的重力,G2为动滑轮的重力。机械效率η=W有/W总=G1h/Fs=G1/nF。其中W有为有用功,W总为总功。
滑轮组计算题是初中物理中常见的一种题型,主要考察学生对滑轮组的工作原理、使用方法以及相关计算的理解和掌握。在解答这类问题时,需要注意以下几点:
1. 确定承担物重的绳子段数:根据题目中给出的滑轮组和物体的重量,确定需要几段绳子共同承担。
2. 确定拉力的大小:根据滑轮组的机械效率和题目中给出的拉力,求出实际拉力的大小。
3. 确定绳子的方向:根据题目中的要求,确定绳子是向上还是向下拉动,从而确定滑轮组的运动方向。
例题:
有一个重为G的物体,通过一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升。已知动滑轮的重为10N,绳子的自由端上升了2m,求物体上升的高度。
分析:
1. 滑轮组由3段绳子承担物重,所以拉力的大小为(G+10)÷3。
2. 绳子向上拉动,所以物体上升的高度为绳子自由端上升距离的3倍,即6m。
解:
根据题目中的条件和滑轮组的机械效率,可得到拉力的大小为(G+10)÷3。
根据绳子移动的距离和物体上升高度的关系,可得到物体上升的高度为绳子自由端上升距离的3倍,即6m。
所以,物体上升的高度为6m。
总结:在解答滑轮组计算题时,需要注意滑轮组的机械效率和承担物重的绳子段数,以及实际拉力的大小和绳子的运动方向。同时,还需要根据题目中的条件进行灵活应用,从而得出正确的答案。
