求初中物理关于滑轮的功和机械效率以及功率的公式及应用

1个回答

  • 1.竖直滑轮组

    竖直滑轮组的相关习题是考试的重点,是学生学习的难点,这部分内容知识点多、公式多,知识的综合性强,题目中的数据易张冠李戴,同学们在考试中易丢分,下面把它们的关系及公式梳理一下,会给同学们在解题上带来方便.如图为常规使用竖直滑轮组(下列公式中:n吊着动滑轮绳子段数,F绳端拉力,G物物体重力,G动动滑轮重力,s绳端移动距离,h物体提升高度,v绳绳端移动速度,v物物体移动速度).

    ①力的关系:F=(G物+G动)(不计绳重和摩擦)

    ②距离的关系:s=nh

    ③速度的关系:v绳=nv物

    ④三种功表达式:W有用=G物h,W总=Fs,W额外=G动h(不计绳重和摩擦)

    ⑤机械效率:η====,η==(当忽略绳重和摩擦时)

    ⑥功率:P总==Fv绳

    P有用==G物v物

    例题5:某工地上用如图所示的滑轮组,匀速提升质量为500kg的物体,在物体上升0.8m的过程中,拉力F的功率为2500W,此滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦(g=10N/kg).求:(1)滑轮组做的有用功;(2)物体上升的速度;(3)若用该滑轮组吊起6250N的重物,则拉力为多大?

    (1)W有用=G物h=500×10×0.8=4000J

    (2)P有用=P总η=2500×80%=2000W

    v物===0.4m/s

    (3)η=

    G动=G物=5000×=1250N,F=(G物+G动)=×(6250+1250)=2500N

    分析:本题将竖直滑轮组的有用功、功率、机械效率以及滑轮组等知识点进行综合考查,对学生知识的综合能力要求比较高.尤其是第三问,重点考查了学生对机械效率的理解,考查学生是否理解物重对机械效率的影响.

    2.水平滑轮组

    利用水平滑轮组拉物体时,要明确有用功是克服物体与接触面摩擦力f物所做的功,拉力F做的仍为总功.如图为水平滑轮组的常规使用,相关公式梳理:

    ①力的关系:F=f物(不计轮重及绳与轮的摩擦)

    ②距离的关系:s绳=ns物

    ③速度的关系:v绳=nv物

    ④功的公式:W有用=f物s物,W总=Fs绳