中考物理滑轮专题复习 12页

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  • 2021-05-10 发布

中考物理滑轮专题复习

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学科培训师辅导讲义 讲义编号 ‎ 学员编号 年 级 九年级 课时数 ‎2‎ 学员姓名 ‎ ‎ 辅 导 科 目 物理 学科培训师 学科组长签字 ‎ ‎ 教务长签字 课 题 中考专题复习-滑轮 备课时间:2014-04-10‎ 授课时间: 2014-04-16‎ 教学目标 了解滑轮组的组成和作用 重点、难点 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 考点及考试要求 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 教学内容 滑轮专题复习 滑轮:定滑轮和动滑轮 ‎1.滑轮:周边有槽,能绕轴转动的小轮。(滑轮的实质是变形的杠杆)‎ ‎2.定滑轮:滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。‎ ‎3.动滑轮:滑轮的轴随物体一起运动,这样的滑轮叫做动滑轮。‎ ‎4.定滑轮与动滑轮的特点:‎ ‎(1)定滑轮可以改变力的方向,但不省力;‎ ‎(2)动滑轮可以省一半力,但不能改变用力的方向。‎ 使用定滑轮和动滑轮的几种情况(图中物体全部匀速运动)‎ 种类 图示 表达式 定滑轮 F=G F=f,f为物体A所受的摩擦力 动滑轮 滑轮组 ‎1.滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的,可以达到既省力又改变力的方向的作用效果。‎ ‎2.滑轮组省力情况的确定方法:‎ 在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下,使用滑轮组时,滑轮组用几股绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。如图所示。‎ ‎【例】如图所示的滑轮或滑轮组将同意重物G均匀提高h高度,最省力的是( )‎ 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 滑轮组绳子的穿绕方式很多,现以串联式滑轮为例,介绍几种滑轮组绳子的穿绕方式。‎ ‎1.一个定滑轮和一个动滑轮(图1.47-7)。‎ ‎2.一个定滑轮和二个动滑轮(图1.47-8)。‎ ‎3.二个定滑轮和一个动滑轮(图.47-9甲)。‎ ‎4.二个定滑轮和二个动滑轮(图1.47-9乙)。‎ 巧记“口诀”,组装滑轮组 根据不同的要求,设计与组装滑轮组的方法很多。利用口诀:“奇动偶定;一动配一定;偶数减一定;变向加一定。”去解决这一问题,可以使学生准确记忆和掌握组装滑轮组的要领。‎ ‎1、根据题意确定由多少段绳子(n)承担动滑轮重力和物体重力。‎ ‎2、确定动滑轮个数。‎ ‎(1)当n为偶数时,动滑轮的个数是:n/2‎ ‎(2)当n为奇数时,动滑轮的个数是:n-1/2‎ ‎3、确定定滑轮的个数。口诀:“一动配一定,偶数减一定,变向加一定。”‎ ‎(1)在不改变施力的方向时,以动滑轮个数为基数,按“一动配一定,偶数减一定”来确定定滑轮的个数。即:一个动滑轮配一个定滑轮;但当n为偶数时,定滑轮的个数等于“动滑轮的个数减一个”。‎ ‎(2)在需要改变施力的方向时,仍以动滑轮的个数为基数,按“变向加一定”的方法确定定滑轮的个数。即:在“一动配一定,偶数减一定”的基数上,再加上一个定滑轮。‎ ‎4、组装滑轮组。口诀:“奇动偶定”。‎ 确定好了动滑轮和定滑轮的个数后,再确定绳子的起始点。‎ ‎(1)当n为奇数时,绳子的起始点从动滑轮开始,经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。‎ ‎(2)当n为偶数时,绳子的起始点从定滑轮开始,经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。‎ ‎(3)当动滑轮和定滑轮个数不相等时,只有一种绕法,固定端一定在个数较少的滑轮上。‎ 绳子段数n ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 动滑轮个数 ‎1‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎3‎ 不变向 ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ 定滑轮个数 变 向 ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎3‎ 示意图 组装滑轮组实例解析 例1某物重为5100N,现有一绳最大只能承担1200N,站在地面把重物向上提升。请设计一个滑轮组,并画出组装示意图。‎ 例2某物重为5100N,现有一绳最大只能承担1200N,站在楼上把重物向上提升。请设计一个滑轮组,并画出组装示意图。‎ 例3不计轮重,绳子及摩擦力,不改变施力方向,把物体从地面向上提升,要求拉力是物重的。请设计一个滑轮组,并作出组装示意图。‎ 例4不计轮重,绳子及摩擦力,站在地面把物体从地面向上提升,要求拉力是物重的。请设计一个滑轮组,并作出组装示意图。‎ 滑轮例题解析 ‎1、(2009•包头)如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m,所用时间为2s,作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的磨擦),下列计算结果正确的是(  )‎ ‎ A、所做的有用功为1J B、动滑轮自重0.2N ‎ C、拉力F做功的功率为0.3W D、该滑轮组的机械效率为83.3%‎ 分析:(1)由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,工作特点是:可以达到既省力又改变力的作用方向.动滑轮由几段绳子承担,绳端移动的距离就是物体升高高度的几倍.‎ ‎(2)结合功、功率和机械效率的公式分别计算出所做的有用功、动滑轮自重、拉力F做功的功率、该滑轮组的机械效率,然后和所提供的计算结果比较,得出正确的判断.‎ 解答:解:A、∵用滑轮组提升物体,对物体做的功是有用功.‎ ‎∴所做的有用功W用=Gh=10N×0.1m=1J.‎ ‎∴该选项中,所做的有用功为1J,计算结果正确.‎ B、∵不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时,该滑轮组中的动滑轮由两段绳子承担,绳子上的拉力是物体和动滑轮总重的二分之一,则:动滑轮的重力G动=2F﹣G物=2×6N﹣10N=2N.‎ ‎∴动滑轮自重0.2N,计算结果不正确.‎ C、∵用滑轮组提升物体,拉力F做的功是总功,则拉力F做功的功率.‎ ‎∴拉力F做功的功率为0.3W,计算结果不正确.‎ D、∵该滑轮组的机械效率η=.‎ ‎∴该滑轮组的机械效率为83.3%,计算结果正确.‎ 本题计算结果正确的有两个:A和D.‎ 故选A、D.‎ ‎2、如图所示,小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组.他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上,两次吊重物时他拉绳的速度相同.不计摩擦和绳重,下列说法正确的是(  )‎ ‎ A、两次吊物,小明所做的功和功率的多少相同,甲装置的效率高 B、两次吊物,小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同 ‎ C、两次吊物,小明所做的功率的大小和效率的高低相同,用甲装置做的功多 D、两次吊物,小明所做的功的多少和效率的高低相同,用乙装置时功率大 分析:从题中知:重物的质量相同,两次拉绳的速度相等,重物上升的高度相同,滑轮相同.‎ 先根据W=Fs求出小明的拉力所做的功W甲与W乙;再由η=求出机械效率;最后根据P=Fv比较功率的大小.‎ 解答:解:‎ ‎(1)小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功,因为物体重力相等,滑轮相同,上升的高度相同,所以两次做功相等;‎ ‎(2)由W=Gh知,两次所做的有用功相等,所以机械效率相等;‎ ‎(3)因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F甲=(G物+G轮);乙图中有2段绳子拉着动滑轮,所以F 乙=(G物+G轮);‎ F甲>F乙,V甲=V乙,根据P=Fv得P甲>P乙.‎ 故选D.‎ ‎3、(2010•泉州)建筑工人用如图所示的滑轮组,将重800N的重物匀速提高5m,拉力所做的功为4800J,则该滑轮组的机械效率是(  )‎ ‎ A、67% B、73%‎ ‎ C、83% D、100%‎ 分析:由装置可知承担物重的绳子股数n=2,重物上升h,则拉力端移动的距离s=2h,知道物重G和拉力大小F可以求出有用功、总功,根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率.‎ 解答:解:由图可知,n=2,s=2h=2×5m=10m,‎ 当提升G=800N的重物时,‎ W有用=Gh=800N×5m=4000J,‎ W总=4800J,‎ 滑轮组的机械效率:‎ η=×100%=×100%=83%.‎ 故选C.‎ ‎4、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度,则(  )‎ ‎ A、甲滑轮组的机械效率高 B、乙滑轮组的机械效率高 ‎ C、F2做功的功率大 D、F1、F2做功的功率一样大 分析:滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值,要正确地解决此题,关键是搞清有用功与总功的计算,还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重.功率是表示物体做功快慢的物理量,一定要注意题目中比较哪个功的功率.‎ 解答:解:甲滑轮组由3段绳子承担物重,所以S1=3h1‎ 则η1= 乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以S2=2h2‎ 则η2= 又因为G1=G2,F1=F2,‎ 所以乙滑轮组的效率高.‎ 两物体上升速度相同,所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度.‎ 根据P=Fv,拉力F相同,所以F1的功率大.‎ 故选B.‎ 点评:此题主要考查了滑轮组机械效率的计算,以及功率的计算.同时还用到了绳端移动距离与物体上升高度的关系.‎ ‎5、用完全相同的A、B两个滑轮组(绳重及摩擦忽略不计),分别提升重为G1和G2的两物体,若G1>G2,它们的机械效率分别为ηA和ηB,则(  )‎ ‎ A、ηA>ηB B、ηA<ηB ‎ C、ηA=ηB D、无法判断 分析:知道绳重及摩擦忽略不计,利用滑轮组做的额外功就是提升动滑轮做的功,因为用的是完全相同的滑轮组,所以将重物提升高度相同时做的额外功相同;‎ 提升的物重不同,当提升高度相同时,有用功不同,利用机械效率的公式η==分析机械效率的大小变化情况.‎ 解答:解:设将两个物体提升高度均为h,‎ ‎∵使用滑轮组时,绳重及摩擦忽略不计,‎ ‎∴W额=G轮h,‎ 当提升的物重变化时,额外功大小不变;﹣﹣﹣﹣﹣﹣①‎ ‎∵η==,‎ ‎∴==1+,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②‎ ‎∵G1>G2,W有用=Gh,‎ ‎∴做的有用功:W1>W2,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③‎ 由①②③综合分析:ηA>ηB.‎ 故选A.‎ 点评:本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功、机械效率的计算方法,利用好“当绳重及摩擦忽略不计时,W额=G轮h”是本题的关键.‎ 课后作业 ‎1、两滑轮组装置如图所示,已知每个滑轮重力都为G0,摩擦和绳重均不计,用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时,甲、乙两滑轮组的机械效率之比是(  )‎ ‎ A、6:7 B、7:6‎ ‎ C、5:6 D、5:7‎ ‎2、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设:‎ ‎(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关;‎ ‎(2)滑轮组机械效率高低可能与被物重有关;‎ ‎(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;‎ ‎(4)滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关.‎ 然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的假设,则该实验验证的假设是(  )‎ ‎ A、(1) B、(2)‎ ‎ C、(3) D、(4)‎ ‎3、(2007•恩施州)下列关于简单机械的理解,正确的是(  )‎ ‎ A、滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 B、吃饭时,筷子是个省力杠杆 ‎ C、使用杠杆,就是为了省力 D、使用定滑轮不省力,但可以省距离 ‎4、(2006•大连)如图所示,工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度,重物的重力为G物,动滑轮的重力为G动,此装置的机械效率为η,不计绳重和摩擦.则工人所用的拉力为(  )‎ ‎ A、 B、 ‎ C、 D、 ‎5、(2011•包头)如图所示,斜面长6m,高3m,用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m,下列说法正确的是(  )‎ ‎ A、滑轮组的机械效率是40% B、物体重300N ‎ C、拉力F做的功是600J D、拉力F的功率是40W ‎6、有一人用同一滑轮组分别将重1000N和2000N的物体匀速提升5m,动滑轮重200N,不计绳重和摩擦,,则上述两种情况中不正确的是(  )‎ ‎ A、滑轮组的机械效率不相等 B、人做的额外功相等 ‎ C、人做的总功相等 D、绳子自由端移动的距离相等 ‎7、从井中提水时,常常会发生吊水桶落入井里的事情.用物理知识分析下列说法,其中错误的是(  )‎ ‎ A、用吊水桶向上提水,人对桶和水做的功都是有用功 B、用吊水桶向上提水,人对桶做的功是额外功 ‎ C、吊水桶掉在井里,打捞水桶时桶里会带些水,这时人对水做的功是额外功 D、吊水桶掉在井里,打捞水桶时,人对桶做的功是有用功 ‎8、下列关于机械效率的说法中,正确的是(  )‎ ‎ A、做功多的机械,机械效率一定高 B、越省力的机械,机械效率越高 ‎ C、使用机械的目的是为了提高机械效率 D、使用任何机械,它的机械效率都小于1‎ ‎9、(2007•无锡)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼,用甲滑轮所做的总功为W1,机械效率为η1;用乙滑轮所做的总功为W2,机械效率为η2.若不计绳重与摩擦,则(  )‎ ‎ A、W1=W2,η1=η2 B、W1=W2,η1<η2‎ ‎ C、W1<W2,η1>η2 D、W1>W2,η1<η2‎ ‎10、(2011•烟台)在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是(  )‎ ‎ A、η组<η动<η定 B、η定<η动<η组 ‎ C、η动<η定<η组 D、η定<η组<η动 ‎11、(2010•广西)用如图所示的滑轮组提起重1000N的货物,所用拉力是400N,绳的自由端被拉下2m.关于这个滑轮组工作的下列说法中,正确的是(  )‎ ‎ A、总功是800J B、额外功是100J ‎ C、有用功是400J D、机械效率是62.5%‎ ‎12、通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是(  )‎ ‎ A、增加动滑轮,减小拉力 B、改用质量小的动滑轮 ‎ C、减少提升高度,减少做功 D、增加提升重物重力,增大有用功 二、填空题(共12小题)‎ ‎13、一座高达40米的大桥,总长为8350米,其中正桥只有850米,而两侧引桥却长达7500米.一座大桥为什么要有这么长的引桥呢?小明很奇怪,请教老师后.他明白了引桥相当于一个斜面.‎ ‎(1)小明用如图乙所示的斜面进行模拟实脸.在保持斜面高度不变的情况下,改变斜面的长度.发现斜面越长,拉动小车匀速上升的力F越小.由此他明白了很长的引桥在汽车上桥是能起到   (“省力“或“省功“)的作用.‎ ‎( 2 )一辆总质量为2000千克的汽车以10米/秒的速度匀速通过一侧引桥(长3750米),需要的时间为 ‎   秒,所做的有用功为  焦.‎ ‎14、(2008•黄冈)建筑工地上,施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料(如图).绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6×103N,不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦,一次最多能起吊  N的建筑材料,实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4×103N的建筑材料,且将建筑材料1s内匀速吊起了1m,起重机的功率是  W,机械效率为   .若吊起的建筑材料 重力减小,机械效率将   ‎ ‎.(“增大”、“减小”或“不变”)‎ ‎15、(2010•攀枝花)如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上,推力对木箱做的功是   J,斜面的机械效率是   .‎ ‎16、(2010•黄冈)如图是某商场的自动扶梯.扶梯的部分几何尺寸如图所示,质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼.已知扶梯以1m/s的速皮匀速上行.则扶梯对他做的功是   J,对他做功的功率是   W.如果站在扶梯上的人数增多,扶梯的效率将   (填“变大”、“变小”或“不变”).若小华为较快上楼,在扶梯以上述速度上行的同时,他又相对扶梯以1m/s的速度在扶梯上向上步行,则他从一楼到达二楼所需的时间为   s.‎ ‎17、(2004•河北)如图所示,某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉,所用的拉力为100N,则动滑轮的机械效率为   .若用此动滑轮匀速提起一袋质量为25Kg的大米,当拉绳子的速度为 ‎ ‎ m/s时,拉力的功率为54W.(取g=10N/kg,绳重与摩擦不计)‎ ‎18、一个质量为70kg的工人,用如图所示的装置(包括滑轮组及装砖的托板)提升一堆砖.已知装砖的托板重200N,每块砖重100N.滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计,当工人匀速提升10块砖时,此装置的机械效率为80%.那么,该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中,此装置的机械效率最高可达到   .(取g=10N/kg,结果保留1位小数)‎ ‎19、某实验小组的同学在探究斜面的机械效率时,他们用弹簧测力计拉着小车沿斜面向上运动,收集了下表中的实验数据:‎ ‎(1)分析上表中的数据得出:当斜面坡度较   时,较省力;‎ ‎(2)分析上表中的数据还可得出:当斜面   时,斜面的机械效率最大;‎ ‎(3)该小组又做了第4次实验:他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,保持斜面高和长分别为0.5m和lm,用弹簧测力计拉着这个小车沿斜面向上做匀速直线运动,读出这时弹簧测力计的示数为4.5N,则他们测出斜面的机械效率为   .把第4次与第   次的测量结果相比较,才能得出:当斜面越粗糙时斜面的机械效率越小.‎ ‎20、(2009•长沙)小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力f=600N,小强所用拉力F=250N,则拉力F的功率为   W,该装置的机械效率是   .‎