例题:
题目:一个工人用滑轮组提升重为2000N的货物,所用的拉力为800N,绳子自由端匀速移动的距离为2m,求:(1)有用功是多少?(2)总功是多少?(3)额外功是多少?(4)滑轮组的机械效率是多少?
分析:
这是一个典型的滑轮组问题,我们需要根据题目中的信息来求解。
解答:
(1)有用功:W有用 = Gh = 2000N × 2m = 4000J
(2)总功:W总 = Fs = 800N × 2m = 1600J
(3)额外功:W额 = W总 - W有用 = 1600J - 4000J = -2400J(注意,额外功为负值,表示它与总功的方向相反)
(4)机械效率:η = W有用 / W总 = 4000J / 1600J = 25%
总结:这个题目考察了学生对滑轮组的相关知识的掌握,包括有用功、总功、额外功和机械效率的概念。通过求解这个题目,学生可以更好地理解滑轮组的原理和计算方法。
相关滑轮组题目:
在某次建筑工地上,工人师傅用如图所示的滑轮组将重为540N的物体从地面匀速提升到高处,所用拉力为35N,物体上升的距离为3m。求:
(1)拉力所做的有用功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)工人师傅做功的功率。
解:(1)拉力所做的有用功:$W_{有用} = Gh = 540N times 3m = 1620J$;
(2)该滑轮组的机械效率:$eta = frac{W_{有用}}{W_{总}} times 100% = frac{1620J}{35 times 3m} times 100% approx 97.7%$;
(3)由图可知,承担物重的绳子股数$n = 3$,则拉力端移动的速度:$v = frac{s}{n} = frac{3m}{3} = 1m/s$,工人师傅做功的功率:$P = frac{W_{总}}{t} = frac{F_{s}}{t} = frac{Fv}{n} = frac{35N times 3m}{3} = 35W$。答:(1)拉力所做的有用功为$1620J$;(2)该滑轮组的机械效率为$97.7%$;(3)工人师傅做功的功率为$35W$。
例题:
题目:小明想要用滑轮组提升重物,已知他的最大承受力为250N,而他要提升的重物的最大重力为500N。他需要选择怎样的滑轮组?
分析:
首先,我们需要知道滑轮组的效率。滑轮组的效率取决于绳子的数量和滑轮的大小。一般来说,绳子的数量越多,效率越高,但同时也会增加滑轮的承受力。
其次,我们需要考虑滑轮的大小。滑轮的大小取决于其承重能力,也就是它的重力。如果滑轮太小,它可能会被重物拉坏。
最后,我们需要根据小明最大承受力和重物的最大重力来选择合适的滑轮组。由于小明最大承受力为250N,而重物的最大重力为500N,所以我们需要至少三根绳子来连接重物和定滑轮。这样,每根绳子的承受力就是250N/3=83.3N。考虑到滑轮的大小,我们需要选择一个承重能力大于83.3N的滑轮。
答案:
为了满足小明的要求,我们选择一个有三个滑轮和四条绳子的滑轮组。这个滑轮组可以满足小明最大承受力和重物的最大重力,同时也能保证效率较高且不会损坏滑轮。
初中物理中,定滑轮、动滑轮和相关例题是重要的知识点。定滑轮是一个等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力的方向。动滑轮是一个省力杠杆,可以省力一半,但不能改变作用力的方向。在使用滑轮时,需要注意安全和正确的操作方法。
以下是一些常见问题和例题:
1. 什么是定滑轮和动滑轮?
答:定滑轮是一个等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力的方向。动滑轮是一个省力杠杆,可以省力一半,但不能改变作用力的方向。
2. 动滑轮和定滑轮组合在一起可以组成什么装置?
答:它们可以组成滑轮组,既可以省力,又可以改变作用力的方向。
3. 使用滑轮组时要注意什么?
答:使用滑轮组时,需要正确地组装和操作滑轮,确保安全和效率。同时要注意不要让绳子绕在手上或身体其他部位,以免发生危险。
4. 动滑轮的作用是什么?
答:动滑轮的作用是省力,但不能改变作用力的方向。
5. 使用定滑轮时,作用力的方向如何变化?
答:使用定滑轮时,作用力的方向可以改变,由原来的直线运动变为绕过定滑轮后的反向运动。
6. 为什么使用动滑轮不能改变作用力的方向?
答:因为动滑轮是一个省力杠杆,它的动力臂是固定不动的滑轮的二倍,而阻力臂是动滑轮的重心到滑轮边缘的距离。因此,当拉绳子的方向改变时,动滑轮的重心也会随之移动,但并不能改变作用力的方向。
7. 如何正确地使用滑轮?
答:在使用滑轮时,需要确保安全和正确的操作方法。首先,要正确地组装滑轮,确保滑轮的固定性和稳定性。其次,要确保绳子绕在滑轮上时没有打结或绕错方向的情况。最后,要保持拉绳子的力度均匀,不要用力过猛或过轻。
以上问题及例题可以帮助初中生更好地理解和掌握初中物理中的定滑轮、动滑轮及相关知识点。