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1、年级物理滑轮分析与讲解滑轮组打捞问题 利用滑轮组打捞物体是生活中常见的现象，与其相关的问题解答也频频地出现在近年的中考题中。由于它涉及浮力、二力平衡、机械效率、功、功率等多方面的知识，可谓点多面广，同时，题目的难度较大，逻辑性强，又常常以压轴题的方式出现，因此，对学生学习提出更高要求。下面举例说明这类问题的处理技巧和启示。 1. 明确几点 如图所示，设动滑轮对重物的拉力为T，绳子自由端的拉力为F，则 物体在水中，有 出水前有 出水后，有 物体在水中拉力做的有用功 机械效率： “倒下”的滑轮 滑轮的使用常有竖直放置和水平放置两种形式。同学们接触较多的是竖直放置形式，而对水平放置的滑轮感到陌生，其
2、实，它们的本质是相同的。 1. 使用动滑轮，要搞清谁是动力，谁是阻力。当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时，设物体与地面间的摩擦力为f，若拉力作用在绳的自由端，有省力一半，如图所示；若拉力作用动滑轮轴上，有，则可，如图，这时反而费 1 力。可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何处。 2. 绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：别指绳的自由端移动的距离、速度，其中分分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，是指动滑轮上绳子的股数。 3. 当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重。 4. 求机械效率时，有用功一般指克服摩擦阻力做的功，即。 5在使用滑轮组的整个过程中拉力
3、做功的功率是平均功率。 根据要求设计滑轮组 根据要求确定动滑轮上绳的段数。 根据绳的段数，确定动滑轮的个数：一个动滑轮可拉2段绳，还能改变用力方向；但也可以拉三段绳，但就不能改变用力方向了。 设想如果需要n段绳那么就需要nn个动滑轮和个定滑轮。穿绳组装时，22绳的固定端要固定在滑轮下的挂钩上，若不改变力的方向，还可少用一个定滑轮，即(n-1)个定滑轮。 2n-1如果n为奇数，则需要个动滑轮和同样数目的定滑轮，穿绳时，绳的固定端要拴2n-1个定滑轮。 2在动滑轮上方的挂钩上，这不能改变用力方向，如果还想改变用力方向，就应再加一个定滑轮，即上述方法叫“奇动偶定”。 例1. 如图1所示，若力，拉力功
4、率，机械效率。 ，当，求此时拉 图1 分析：根据题意，可知，其属于半理想状态。此时，求是 2 关键，依，有，所以当时， 例2. 用一只重为，所用拉力分别为F1、F2、F3装置的机械效率分别为从大到小的顺序是_，机械效率从高到低的顺序图2 分析：根据题意可知，三只滑轮中，甲处于理想状态，乙、丙处于半理想状态，则有： 故例3. 如图3所示，在水平动力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m运动的速度为2m/s。那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是 A. 拉力F的大小为20N C. 拉力的功率P的大小为
5、20W 图3 B. 拉力F的大小为5N D. 拉力的功率P的大小为10W 3 分析：用隔离法将物体与动滑轮分开，物体m在水平方向上受力情况如图4所示，由于物体m做匀速直线运动，则所以。 ，再对动滑轮受力分析，如图5所示，此时，有， 图4 图5 因动滑轮上有2股绳子，绳子自由端移动的速度 拉力的功率 选B、C。 例4. 如图6所示，滑轮自身重力和摩擦不计，请按题中所给的F与G的关系要求，在图中用笔画线代替绳子将滑轮组绕好。 图6 分析：口诀是“奇动偶定”，意思是说拉力是总重的奇数分之一，穿绳时绳的固定端应拴在动滑轮上方的钩子上，向上先绕过定滑轮，如果拉力是总重的偶数分之一，绳的固定端应拴在定滑轮
6、下方的钩子上，向下先绕过动滑轮。绕绳装配图如图7所示。 图7 4 例5.如图8所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为水下提起，已知圆柱体的密度为，水的密度为、高为2m的实心圆柱体从，滑轮组的机械效率是70%。求： 圆柱体在水中所受的浮力。 若圆柱体从H16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功。 如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？ 图8 分析与解：圆柱体浸没在水中时 图9 所以物体重力为 圆柱体在水里被匀速提起时，动滑轮拉物体的力为T，圆柱体的受力情况如图9，由力的平衡条件得： 所以因为所以拉力F所做的功 设
7、绳刚被拉断时，物体受到的拉力为，此时绳子的拉力，由 5 得： ，由力的平衡条件得： 绳断时，物体浸入水中深度为h，受到的浮力为所以 所以物体露出水面的高度为h 1. 如图1所示的两个滑轮中： 图1 A是_滑轮，B是_滑轮，它们组合在一起构成一个_，使用它可以_，还可以_。若图中的每个滑轮重均为2N，在绳的自由端用20N的力F可以将重_N的物体匀速提起 2. 如图2所示的滑轮中的_相当于杠杆的动力臂，若F25N，不计动滑轮重及摩擦，G_N。如图所示的滑轮中的_相当于杠杆的动力臂；若物体重力G25N，则F_N 6 图2 3. 是非题： 使用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组只能省一半力。 使用由
8、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，若竖直向下用力提起重物，则所用的拉力只能是物体和动滑轮总重的四分之一。 4. 如图3所示的滑轮是_滑轮，若弹簧秤示数为150N，滑轮重30N，则物体重_N。 图3 5. 用如图4所示的滑轮组提起重物，若不计摩擦和滑轮重，所用的拉力是物重的_。如果把重物提高1m，绳子的自由端向上移动的距离是_。 图4 6. 用图5中所示的滑轮组拉动物体A时，怎样绕线最省力？画出绕线图。 7 图5 7. 如图6所示，重50N的物体A在拉力F作用下，沿水平向右方向做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为5N，试求拉力F的大小及物体A受到的摩擦力的大小。 图6 8. 一个工人用动滑轮提起货物，它对绳端的力是120牛，如果物体升高5米，这个工人做功是多少？ 9. 用弹簧测力计沿斜面拉着重为20牛的物体匀速向上移动3米，上升的高度是1米，测力计的示数是10牛，求：有用功、总功、额外功各是多少？斜面的机械效率是多少？ 1. 动，定，滑轮组，省力，改变作用力的方向， 38 F=G物+G动2，G物=2F-G动=38N2. AC，50， BC，25， 3. 4. 动，270 7. 10N 5N 8. 1200焦 9. 20焦 30焦 10焦 66.7% 8
