专题五力学之滑轮组机械效率

滑轮组（竖直）计算强化训练1：小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。

求：（1）提升装置所做的有用功；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。

强化训练2：用如图所示的滑轮组，将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m，拉力F为200N．求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率。

强化训练3：质量为60kg的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮来提升装修材料。

他用200N的拉力在20s内将500N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦。

求：（1）动滑轮的重力；（2）他施加拉力的功率；（3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率（保留一位小数）强化训练4：如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在水平向右的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里被匀速提升，绳自由端水平移动了2m，拉力F为500N。

不计绳重和摩擦，求：（1）拉力F的功率P；（2）滑轮组的机械效率η。

强化训练5：如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。

桶的质量忽略不计，g取10N/kg。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N，求该滑轮组的机械效率。

强化训练6：工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m,做了1500J 的功。

求：(1)滑轮组的机械效率；(2)当他用400N的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重。

强化训练7：用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30 N，货物重360 N，上升速度是0.3 m/s，拉力F的功率是180 W(不计绳重).求：(1)滑轮组的机械效率η.(2)货物上升3 m的过程中，克服摩擦力做的功.强化训练8：如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。

滑轮组的机械效率应用题1.用一个由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重物，重物重200N，拉力为120N，绳子自由端移动了4m，重物被提升了2m。

求这个滑轮组的机械效率。

答案：有用功W有=Gh=200N×2m=400J；总功W总=Fs=120N×4m=480J；机械效率η=W 有/W总×100%=400J/480J×100%≈83.3%解析：首先根据重物上升的高度和重力求出有用功，拉力和绳子自由端移动的距离求出总功，然后用有用功除以总功得到机械效率。

2.某滑轮组将重300N的物体匀速提升3m，拉力为150N，求此滑轮组的机械效率。

答案：有用功W有=Gh=300N×3m=900J；总功W总=Fs=150N×6m=900J；机械效率η=W 有/W总×100%=900J/900J×100%=100%解析：先求出有用功，根据滑轮组的特点求出绳子自由端移动的距离从而得到总功，再计算机械效率。

3.一个滑轮组，用100N的力将400N的重物提升2m，拉力移动了8m，求滑轮组的机械效率。

答案：有用功W有=Gh=400N×2m=800J；总功W总=Fs=100N×8m=800J；机械效率η=W 有/W总×100%=800J/800J×100%=100%解析：按照有用功和总功的计算方法分别求出，然后计算机械效率。

4.用滑轮组提起重500N的物体，绳子自由端拉力为200N，物体被提升了4m，绳子自由端移动了10m，求滑轮组的机械效率。

答案：有用功W有=Gh=500N×4m=2000J；总功W总=Fs=200N×10m=2000J；机械效率η=W有/W总×100%=2000J/2000J×100%=100%解析：通过重力和提升高度求有用功，拉力和移动距离求总功，进而得出机械效率。

滑轮组在水中的机械效率
滑轮组是由一组固定在轮轴上的滑轮和一个连接于其上的绳索或链条组成的机械装置。

滑轮组可以通过改变我们施加力的方向来增加我们所施加的力量，这使得它在运动学和力学方面非常有用。

本文将详细介绍滑轮组在水中的机械效率以及如何优化其性能。

滑轮组的机械效率取决于许多因素，包括滑轮的摩擦损失、重量和材料，以及负载的质量和速度。

在水中，滑轮组的机械效率也受到水阻力和水的粘性影响，这些因素都会降低滑轮组的效率。

为了最大限度地提高滑轮组在水中的机械效率，有几个关键因素需要考虑。

首先，滑轮组的重量应该尽可能地轻。

这可以通过使用高质量的轻型材料来实现，例如碳纤维复合材料。

其次，滑轮的表面应该尽可能地光滑，以减少水的粘性和阻力。

这可以通过使用特殊涂层或光滑表面的材料来实现。

最后，适当的润滑也是非常重要的，这可以减少滑轮之间的摩擦和磨损。

此外，滑轮组在水中的机械效率也可以通过改变绳索或链条的长度和位置来优化。

如果绳索或链条太紧，会增加滑轮之间的摩擦，并降低滑轮组的机械效率。

如果绳索或链条太松，会导致滑轮之间的滑动不流畅，同样也会降低滑轮组的效率。

总的来说，滑轮组在水中的机械效率是一个复杂的问题，其中有多种因素需要考虑。

通过使用高质量的材料、光滑表面的涂层、适当的润滑和合适的绳索或链条长度和位置，可以最大限度地提高滑轮组
在水中的效率。

在理解这些关键因素的基础上，我们可以更好地设计和使用滑轮组，从而更有效地实现我们的目标。

常回头看一看，你就不会遗忘它。

计算模型2：我们又见面了？滑轮组使用（水平）
1.此时使用滑轮组的目的是。

2.那影响滑轮组机械效率的因素是。

（用心想哦）
敲黑板！讲重点！
设承担动滑轮的绳子段数为n，动滑轮的重力为G动、物体的重力为G物、物体水平移动的距离为s物、物体移动的速度为v物、物体受到的摩擦力为f、绳子端受到的拉力为F、绳子自由端移动的距离为s拉、绳子自由端移动的速度为v拉。

（里面这么多条件，有的是来打酱油的，你可要仔细甄别哦）：
注意：请听题！
F= 。

（只有忽略绳子与滑轮，轮轴之间的摩擦才能用哦）一般情况可别用。

s拉= s物。

（这可是真理哦，任何时候都可以用）
v拉= v物。

（这个关系式成立forever）
有点耐心哈，还有三分钟就可以说再见了？
W有用= 。

（千万别和竖直使用时混淆了哈）
W总= 。

W额外= 。

（这个只有一种表达方式，你可别胡来）
机械效率η= 。

（无论什么时候都能用）
我们下周再见哦！。

测量滑轮组的机械效率实验原理实验原理：机械效率是指机械能输出和输入之比。

在测量滑轮组的机械效率实验中，可以通过测量轮组的负荷和速度，来计算轮组的输入和输出机械能，从而得到机械效率。

要测量滑轮组的机械效率，最基本的方法是采用牛顿定律，利用重力势能和动能转化的原理进行实验。

具体步骤如下：1. 准备实验装置：选定一个质量较大的滑轮，其轮轴平行于桌面，滑轮的辊筒之间放置一段粗绳，绕过滑轮。

在滑轮上方的绳上，用许多小铅块做拉力，使得系统保持稳定。

2. 测量滑轮的负荷：将质量为m的物体与薄绳相连，沿绳的自由端放下，使其抵达土地。

为了保证负荷的准确，可以对负荷进行多次测量、取平均值的方法。

将负荷的重量用登录钩测量。

3. 测量滑轮的速度：为了能够测量滑轮的速度，需要在绳下方放一个定点，以便观察绳的运动状态。

在绳的下方，放置一个指环，指环由一根细绳固定，细绳长度为2m，细绳固定在试验台的上方。

指环上方通过固定点，细绳与胶皮带相连。

在实验时，将物体从指针处放下，并用计时器记录物体从指针到达指环的时间，同时观察细绳运动状态。

通过记录所消耗的时间以及物体位置变化的情况，可以得到滑轮的速度。

4. 计算机械效率：将测得的滑轮负荷和速度代入公式P=Fvt，计算出滑轮输出能量。

用输入能量除以输出能量，即可得到滑轮的机械效率。

机械效率计算公式如下：η = (F/d) / (mgh/t)F为滑轮的负荷（N），d为滑轮的直径（m），m为物块的质量（kg），g为重力加速度（m/s^2），h为滑轮高度（m），t为物块下落时间（s）。

通过测量滑轮组的机械效率实验，可以通过测量轮组的负荷和速度来计算轮组的输入和输出机械能，从而得到机械效率。

这个实验不仅对于物理学习者提高对于运动学、动力学等深度物理概念的理解，也在实际生活中有一定的应用。

滑轮组在现代工业生产中有着广泛的应用。

在机械和电力工业中，滑轮组是重要的传动组件，其主要作用之一是传递力量。

测量滑轮组的机械效率实验系列问题（1）【实验目的】测量滑轮组的机械效率。

【实验器材】刻度尺、弹簧测力计、钩码（重量已知）、铁架台、滑轮组、长约2米的细线【进行实验】1、照图28-1那样，把实验装置安装好，分别记下钩码和弹簧测力计的位置（离桌面或地面的高度）。

2、匀速向下拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，填入记录表中。

3、算出有用功W有用、总功W总、机械效率η，填入记录表中。

4、照图28-2那样，把实验装置安装好，匀速向上拉动弹簧测力计重做上面的实验。

【实验记录】实验装置钩码总重力G/N钩码上升高度h/m有用功W有用/J拉力F/N拉力移动距离s/m总功W总/J机械效率η【评估与交流】1、各种机械的机械效率总是费功，要想提高机械效率，关键是减少额外功。

2、当滑轮受到的摩擦阻力很小时，如果挂在动滑轮下的钩码增加，则滑轮组的机械效率就提高，这是因为有用功增大，但额外功基本没有发生变化。

3、测某机器的机械效率时，记录了如下的四个结果。

其中肯定错误的是（）A、100%B、120%C、60%D、80%在“测定滑轮组机械效率”实验中。

（1）实验所必需是器材有：铁架台、滑轮组、细线、钩码和________。

（2）求有用功应测出的物理量是________________；求总功应测出的物理量是_____。

（3）根据实验测定的物理量计算机械效率的表达式是____________________。

（4）下面的表格是两组同学实验时测得的两组平均数据，根据表中所给的数据，计算表中未知的数据，并填入表中：组别每个滑轮组含滑轮个数钩码重G/N钩码升高的高度h/m拉力F/N弹簧测力计移动的距离s/m机械效率甲组一个定滑轮一个动滑轮9．8 0．1 5．6 0．2 乙组二个定滑轮二个动滑轮9．8 0．1 2．4小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______② 3次实验中滑轮组的机械效率是_______③本次实验得到的结论是：___________________________________实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm1 6 3 2.5 92 6 5 2.5 183 6 8 2.524（2）小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验，①小红的做法是为了控究 _________________________②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 _______（选填“相同”或“不相同”），理由是：_____________________________________________________.得到的结论是：___________________________ _______.（3）小军也用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：物理量控制因素物重G/N绳端拉力F/N机械效率η/％较小提升速度10 4.2 79.4中等提升速度10 4.2 79.4较大提升速度10 4.2 79.4在小军的实验中，你得到的结论是：________________________________________。

重点实验18 测量滑轮组的机械效率【提出问题】对同一滑轮组装置，机械效率是否不变 【猜想与假设】同一滑轮组的机械效率可能与被提升物体物重有关 【设计与进行实验】1.实验器材： 弹簧测力计 、 刻度尺 、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码若干；2.实验原理：总有W W =η；3.实验步骤：①安装好滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置；①缓慢匀速拉动弹簧测力计，使钩码G 升高，用刻度尺测量钩码上升的高度h 和绳端移动的距离s ，填入表中；①算出有W 、总W 、η，填入表格中；①改变钩码数量，重做两次实验，并将测量数据填入表中。

数据记录【分析和论证】由1、2、3次实验可知，提升的钩码重力增加时，有用功增加，额外功基本不变（克服摩擦力及动滑轮重力做的功基本不变），由额有有总有W W W W W +==η可知，机械效率会增大。

【实验结论】同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，物重越大，机械效率越高。

【实验方法】 控制变量法的应用①探究滑轮组的机械效率与所吊的重物重力之间的关系（控制绕线方式相同，改变滑轮组所吊钩码的数量）； ①探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系（控制滑轮组所吊钩码的数量相同，改变动滑轮数量或换重力不同的动滑轮）；①滑轮组的机械效率与物体被提升的高度的关系（控制同一滑轮组的绕线方式相同，所提钩码重力相同，改变钩码上升的高度）。

【交流与讨论】（1）测量拉力大小的原理：用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子目的（减小摩擦引起的误差），此时拉力大小等于弹簧测力计的示数；（2）承担重物绳子段数的判断：与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数；（3）滑轮组机械效率的影响因素：物体的重力、动滑轮重力、绳子与滑轮之间的摩擦力。

与绳子的绕法、绳子段数无关； （4）提高机械效率的方法增加物重、减小动滑轮重力、减小机械间的摩擦。

（5）弹簧测力计静止时读数的分析：所测拉力偏小，机械效率偏高，说明滑轮组的机械效率与物体的运动状态有关。