第20課 簡(jiǎn)單機(jī)械-滑輪與斜面（原卷版）

第20課簡(jiǎn)單機(jī)械-滑輪與斜面學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)滑輪的受力分析簡(jiǎn)單機(jī)械的效率斜面受力與效率分析掌握滑輪的受力分析方式理清滑輪與滑輪組的效率計(jì)算熟練掌握斜面的受力分析和效率002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)觀察下列裝置判斷做功與受力分析起重機(jī)盤(pán)山公路輪軸轱轆滑輪組003知識(shí)梳理一.滑輪1.滑輪的定義：滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子。2.滑輪的實(shí)質(zhì)：類(lèi)似于一個(gè)變形的杠桿，受力可根據(jù)杠桿平衡原理分析。2.滑輪的分類(lèi)：（1）定滑輪：軸固定不動(dòng)①特點(diǎn)：類(lèi)似于一個(gè)等臂杠桿，不省力，不費(fèi)距離，可改變力的方向②應(yīng)用：旗桿頂部滑輪，用來(lái)改變力的方向的裝置動(dòng)滑輪：軸隨著物理一起運(yùn)動(dòng)①特點(diǎn)：類(lèi)似于一個(gè)省力杠桿，動(dòng)力臂為阻力臂的二倍，省一半的力，費(fèi)二倍距離②應(yīng)用：各種省力裝置的滑輪【注意】對(duì)于滑輪的受力分析最好使用受力平衡，一直動(dòng)滑輪定滑輪有時(shí)會(huì)影響判斷并非不動(dòng)的一定是定滑輪，如人在船上通過(guò)滑輪拉船二.滑輪組1.滑輪組的定義：由若干個(gè)定滑輪和若干個(gè)動(dòng)滑輪組合成滑輪組；同時(shí)具備定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。2.依據(jù)受力平衡可得：使用滑輪組時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一；即F=1/n(G物+G動(dòng))。3.特點(diǎn)：既能改變力的大小，又能改變力的方向4.如有n股繩與下端滑輪連接則（nF=G物+G動(dòng)）繩端移動(dòng)速度為滑輪移動(dòng)速度的n倍5.橫向的滑輪依據(jù)受力平衡進(jìn)行分析，運(yùn)動(dòng)的速度大小可依據(jù)滑輪組分析三.機(jī)械效率1.相關(guān)物理量的意義：(1)有用功:人們提升重物過(guò)程中必須做的功，用w有用表示。(2)額外功:利用機(jī)械時(shí)，人們不得不額外做的功，用W額外表示。(3)總功:人的拉力(動(dòng)力)對(duì)動(dòng)滑輪(機(jī)械)所做的功，用W總表示，W總=W有用+W額外2.機(jī)械效率：（1）定義：有用功跟總功的比值，公式η＝eq\f(W有,W總)×100%（2）增大效率的方法：①有用功不變，減小無(wú)用功②無(wú)用功不變，增大有用功③減小無(wú)用功，增大有用功3.滑輪組的機(jī)械效率：η＝Gh/FS=G物/（G物+G動(dòng)）四.斜面1.斜面定義：與水平面成傾斜的光滑平面，稱(chēng)為斜面2.斜面本質(zhì)：增大了做功的距離，從而起到了省力的作用3.假設(shè)光滑無(wú)摩擦的斜面：（W總=FS=Gh）（1）斜面長(zhǎng)是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之幾。（2）要使物體升高相同的高度，斜面越長(zhǎng)越省力。4.有摩擦力的斜面（機(jī)械能守恒）：（W總=FS=Gh+fL）5.常見(jiàn)的斜面：盤(pán)山公路，螺絲的螺紋，傾斜的軌道五.輪軸1.輪軸定義：由（外圍的）輪和（中間的）軸組成的能繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)械。2.輪軸本質(zhì)：可理解為一種變形杠桿，受力在兩側(cè)邊緣，距軸心遠(yuǎn)更省力3.生活中常見(jiàn)的輪軸00401強(qiáng)化訓(xùn)練一、選擇題1．如圖所示，用三種方法拉動(dòng)同一物體以相等速度v勻速上升相同的高度h。拉力、、的功率分別是、、。不計(jì)滑輪與線及滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦，不計(jì)滑輪、繩的重量。則下列功率大小判定正確的是（）

A． B． C． D．2．小金用如圖所示裝置和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器探究斜面機(jī)械效率的影響因素，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，他用沿斜面向上的拉力F把重為G的物體從斜面底端勻速拉到頂端。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A．改變h即可研究斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響B(tài)．該過(guò)程中克服斜面摩擦力做的功屬于額外功C．該斜面的機(jī)械效率為D．若物體沒(méi)有被拉到斜面頂端，則無(wú)法測(cè)出斜面的機(jī)械效率3．杭州地鐵建設(shè)正緊鑼密鼓進(jìn)行著，圖甲所示為地鐵建設(shè)中正在工作的起重機(jī)，此時(shí)物體勻速上升，其滑輪部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示。所有裝置的重力及摩擦力均不計(jì)，則以下說(shuō)法正確的是（）A．圖中定滑輪的作用是省力B．使用滑輪組提升物體可以省功C．此時(shí)a點(diǎn)所在繩子的拉力等于物重的三分之一D．a(chǎn)點(diǎn)所在的繩子移動(dòng)的速度是物體上升速度的三倍4．小金用如圖所示裝置和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器探究斜面機(jī)械效率的影響因素，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，他用沿斜面向上的拉力F把重為G的物體從斜面底端勻速拉到頂端。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．改變h即可研究斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響B(tài)．該過(guò)程中克服斜面摩擦力做的功屬于額外功C．該斜面的機(jī)械效率為D．若物體沒(méi)有被拉到斜面頂端，則無(wú)法測(cè)出斜面的機(jī)械效率5．如圖甲所示，用一個(gè)動(dòng)滑輪勻速提升重為600N的物體，在卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力F的作用下，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。已知?jiǎng)踊喪艿降闹亓?0N，不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦。下列說(shuō)法正確的是（）A．以動(dòng)滑輪為參照物，物體是向上運(yùn)動(dòng)的 B．物體上升的速度是20m/sC．卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力F的功率是62W D．機(jī)械效率為90.67%6．工人要把貨物搬到汽車(chē)上，如圖所示，用400牛的拉力，將重為500牛的物體，在5秒內(nèi)勻速拉上1米高的車(chē)內(nèi)，木板長(zhǎng)為2米。則下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力做的有用功為400焦 B．拉力做的總功為1000焦C．拉力做的額外功為200焦 D．斜面對(duì)物體的摩擦力為150牛7．旗桿頂端裝有定滑輪，升旗時(shí)旗手向下拉繩子，國(guó)旗冉冉升起。下列說(shuō)法正確的是（）A．旗手對(duì)繩的拉力一定等于國(guó)旗重力B．旗手對(duì)繩的拉力等于國(guó)旗重力的一半C．國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離D．國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離的一半8．如圖所示，有一個(gè)斜面長(zhǎng)s為1.2m、高h(yuǎn)為0.3m，現(xiàn)將一個(gè)重為16N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端，若拉力F為5N，則（）

A．物體沿斜面勻速上升時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能B．拉物體的速度越快，斜面的機(jī)械效率越高C．該斜面的機(jī)械效率是90% D．斜面上物體受到的摩擦力為1N9．物體A在大小為2N的水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若不計(jì)滑輪、彈簧測(cè)力計(jì)和繩的自重及滑輪與繩之間的摩擦，則下列說(shuō)法中正確的是（）

A．此滑輪是定滑輪 B．拉力F做功的功率為0.4瓦C．使用此滑輪可以改變力的方向 D．物體A受到地面的摩擦力是4N10．如圖所示，小明探究滑輪組的機(jī)械效率，動(dòng)滑輪重1N。用3N的拉力F通過(guò)該滑輪組勻速拉起重4N的物體，物體沿豎直方向上升0.2m，此過(guò)程中，額外功和機(jī)械效率分別是（）A．0.2J；83.3% B．0.2J；80% C．0.4J；80% D．0.4J；66.7%11．圖中物體A的重力為G，在拉力F的作用下，物體沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知物體受到的摩擦力為f，則人對(duì)繩的拉力F的大小等于（）A．0.5G B．2G C．0.5f D．2f12．如圖所示，用20N的拉力向上拉動(dòng)繩子，使重為50N的物體5s內(nèi)勻速升高5m，繩重和摩擦不可忽略。則下列說(shuō)法不正確的是（）A．繩子自由端拉動(dòng)的距離為15m B．動(dòng)滑輪重為10NC．物體上升的速度為1m/s D．繩子自由端拉力的功率為60W二、填空題13．小江用圖所示滑輪組，在拉力F的作用下，使A、B物體一起向左勻速前進(jìn)0.2m，若小江做功0.5J，則物體B與地面的摩擦力為N；已知A物體的重力為5N，則A、B物體一起向左勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，A物體重力做功為J。（繩重及繩與滑輪摩擦不計(jì)）14．（1）如圖1所示，甲物體重3N，乙物體重10N，用繩繞過(guò)定滑輪相連（不計(jì)繩重與摩擦）。乙靜止于水平地面上，則a繩對(duì)甲的拉力為N。（2）在分析b繩對(duì)乙的拉力時(shí)，小明認(rèn)為是3N，小慧認(rèn)為是7N。小明做了以下實(shí)驗(yàn)：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出某物體的重力（如圖2）；然后將繩子靠著定滑輪（不計(jì)繩重與摩擦），如圖3所示，彈簧測(cè)力計(jì)依次放在A、B、C、D位置時(shí)，其示數(shù)保持不變。由此可見(jiàn)，定滑輪的特點(diǎn)是。15．有AB和AC兩個(gè)高度相等，長(zhǎng)度不等的斜面，兩者粗糙程度完全相同?，F(xiàn)將同一物體分別沿斜面AB和AC由底端勻速拉至頂端，此過(guò)程中，物體受到的摩擦力fBfC（選填“=”“＜”或“>”下同）；斜面的機(jī)械效率ηBηC。16．如圖所示，A與C疊放在水平桌面上，在B的重力作用下恰好能向右勻速直線運(yùn)動(dòng)。若在A上加一個(gè)160N水平向左的拉力F（圖中未畫(huà)出），恰好能使B以0.6米/秒的速度勻速上升（不計(jì)滑輪與繩間摩擦、不計(jì)繩重及滑輪重），則B的重力為N，此時(shí)C受到的摩擦力為N，拉力F的功率為W。三、探究題17．在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同的鉤碼，分別做了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼所受重力G/N提升高度h/m拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m機(jī)械效率η120.11.00.366.7%240.11.70.378.4%360.12.40.3（1）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)沿豎直方向拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。（2）在第3次測(cè)量中，機(jī)械效率為。（3）分析表中數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組，提升鉤碼越重，機(jī)械效率越（填“高”或“低”）。18.如圖所示，用滑輪組提升重200N的物體時(shí)，在10s內(nèi)繩子自由端被勻速拉下6m。已知拉繩子的力F為120N，求：（1）在此過(guò)程中滑輪組所做的有用功。（2）拉力F的功率。（3）該滑輪組的機(jī)械效率。四、簡(jiǎn)答題19．如圖所示，是一輛汽車(chē)通過(guò)滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖。已知井深12m，物體重G=6×103N，汽車(chē)重G車(chē)=3×104N，汽車(chē)勻速拉繩子時(shí)的拉力F=2.2×103N，汽車(chē)受到的阻力為車(chē)重的0.1倍。求：（1）將物體從井底拉至井口的過(guò)程中，汽車(chē)?yán)K子的拉力做了多少功？（2