滑輪組機(jī)械效率的幾個(gè)易錯(cuò)問題

精品文檔-下載后可編輯滑輪組機(jī)械效率的幾個(gè)易錯(cuò)問題日常生活中人們?yōu)榱耸×蚴【嚯x,經(jīng)常會(huì)用到滑輪組。為了充分發(fā)揮滑輪組的作用,就要考慮效率問題,高效率的滑輪組會(huì)讓工作更加的便利。不少學(xué)生在學(xué)習(xí)了滑輪組機(jī)械效率后,解題時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)。本文通過例題對(duì)學(xué)生易錯(cuò)問題進(jìn)行解析,和大家一起探討。

問題一:不能正確理解有用功和額外功。

例題:如圖1所示,用滑輪組把重為200N的物體沿水平方向勻速拉動(dòng),物體與地面間的摩擦力為40N,若此滑輪組機(jī)械效率為80%,物體在水平拉力作用下勻速前進(jìn)2m。求拉力的大小。

分析:求拉力大小根據(jù)W=FS可知,需要求出W總和拉力移動(dòng)距離S。求W總根據(jù)?濁=■×100%,則要求出W有,根據(jù)有用功的概念可知,克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,即W有=fSA;拉力移動(dòng)距離S=nSA。

解法:因?yàn)閃有=fSA=40N×2m=80J則

W總=■=■=100J

又因?yàn)镾=nSA=2×2m=4m(由圖可知n=2)

所以F=■=■=25N

■

圖1

評(píng)注:利用滑輪組水平拉物體時(shí),克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,而克服動(dòng)滑輪自身重量、繩重及輪與繩之間的摩擦所做的功為額外功。

問題二:同一滑輪組的機(jī)械效率不一定不變。

例題:現(xiàn)用如圖2所示的滑輪組提升重物(不計(jì)摩擦和繩重)

(1)用200N的拉力將重為500N的物體勻速提升時(shí),此滑輪組的機(jī)械效率是多少?

(2)若用此滑輪組將重為900N的物體勻速提升2m,那么此時(shí)的滑輪組機(jī)械效率是多少?

分析:(1)根據(jù)題意有:W有=G物h,W總=FS=Fnh,再根據(jù)機(jī)械效率定義式?濁=■×100%=■×100%=■×100%,即可求出?濁。

(2)當(dāng)G物增大為900N時(shí),G動(dòng)不變。根據(jù)(1)中的F、G物、G動(dòng)、n的關(guān)系式F=■(G物+G動(dòng)),可算出G動(dòng),再根據(jù)公式η=■×100%,可算出此時(shí)的機(jī)械效率。

解法:(1)?濁=■×100%=■×100%=■×100%=■≈83.3%

(2)動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=nF-G物=3×200-500=100N

η1=■×100%=■×100%=90%

評(píng)注:此問題學(xué)生易犯定勢思維錯(cuò)誤,他們大多認(rèn)為:不同滑輪組的機(jī)械效率不同,同一滑輪組的機(jī)械效率一定相同。根據(jù)公式η=■×100%可知,對(duì)同一滑輪組而言,η隨G物的變化而變化。

■

問題三:使用滑輪組不一定能省力

例題:如圖3所示,當(dāng)用滑輪組提起重200N的物體時(shí),機(jī)械效率為50%,若要使這個(gè)滑輪組省力,則提起的重物應(yīng)該超過多重?(不計(jì)摩擦和繩重)

分析:使用滑輪組提升重物時(shí),要使滑輪組省力,必須滿足F

解法:由η=■×100%,有G動(dòng)=■=■=200N.

不計(jì)摩擦和繩重時(shí),F=■(G物+G動(dòng))=■(G物+200N)

又F

因此,只有當(dāng)被提升物體重力超過66.7N時(shí),滑輪組才能省力,否則就不省力。

評(píng)注:當(dāng)拉力大于或等于物體重力時(shí),使用滑輪組不再省力。因此使用滑輪組不一定都省力。

問題四:滑輪組越省力,其機(jī)械效率不一定越高

例題:如圖4所示,兩個(gè)滑輪組中物重為120N,每個(gè)動(dòng)滑輪的重為20N,當(dāng)用力F提拉重物時(shí),哪個(gè)的機(jī)械效率高?

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分析:當(dāng)用不同滑輪組(即G動(dòng)不相等時(shí))提升相同的

物重時(shí),繩子股數(shù)越多時(shí),G動(dòng)越大,又因?yàn)镚物不變,

由公式η=■×100%,可知,滑輪組的機(jī)械效率會(huì)降低。

解法:根據(jù)公式η=■×100%,有

η甲=■×100%=■×100%=■×100%=85.7%

η乙=■×100%=■×100%=■×100%=75%

評(píng)注:圖4中甲、乙兩個(gè)滑輪組中動(dòng)