滑轮及滑轮组

滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。

根据使用情况不同,滑轮可分为定滑轮和动滑轮。

三种滑轮定义及特点:

(1)定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)。

①定义:中间的轴固定不动的滑轮。

②实质:定滑轮的实质是:等臂杠杆

③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G

绳子自由端移动距离S(F)(或速度v(F))=重物移动的距离S(G)(或速度V(G))

(2)动滑轮特点:省一半力,但不能改变动力方向,要费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)

①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)

②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。

例题解析

例1:

如图1所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,摩擦力可以忽略不计,在物体匀速上升的过程中( )

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A.甲图省力,机械效率甲图大 B.甲图省力,机械效率一样大

C.乙图省力,机械效率乙图大 D.乙图省力,机械效率一样大

解析:由甲、乙两图可知:承担物重的绳子股数n甲=3,n乙=2

由于不计摩擦,则甲、乙两图中绳子的拉力大小分别为:

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由于重物和动滑轮相同,所以绳子拉力大小:

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<

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根据机械效率公式

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。由于重物和动滑轮相同,所以

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。故选B。

例2 :

小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度,如图2所示。他两次提升钩码所用的拉力分别为F甲和F乙,则F甲 F乙;所做的有用功分别为W甲和W乙,机械效率分别为η甲和η乙,则W甲 W乙,η甲 η乙。(均选填“>”、“=”或“<”)

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解析:①从图可知,G甲<G乙,提升甲、乙两组钩码使用的是同一滑轮组,因此提升重物的重力越大,绳子自由端的拉力越大,从而可知:F甲<F乙。

②∵G甲<G乙,而h甲=h乙,∴由公式

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可知:W甲<W乙;

③∵两次使用的是同一个滑轮组,∴两次所做的额外功相等,即W甲额外=W乙额外。

而两次所做的有用功W甲<W乙,则由公式

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可知,所做的有用功越大,其机械效率越大。∴η甲<η乙。

故答案为:<;<;<。

例3:

分别用如图3所示的甲、乙两个滑轮组,在100s内将重为400N 的物体G匀速提升10m,每个滑轮的重均为20N。不计绳重及摩擦,此过程中( )

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A.F甲做的功大于F乙做的功

B.F甲做的功小于F乙做的功

C.F甲做功的功率小于F乙做功的功率

D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率

解析:由甲、乙两图可知:承担物重的绳子股数n甲=2,n乙=3由于不计绳重及摩擦,则甲、乙两图中绳子的拉力大小分别为:

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甲、乙两图中拉力做的功分别为:

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甲、乙两图中拉力的功率分别为:

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由以上可得:

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。故选D。


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