滑輪架機(jī)械效率分析
滑輪架機(jī)械效率的教學(xué)大綱要求是：
1.了解定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪架的特點(diǎn)和作用。
2、了解滑輪架在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。
3.了解有用功、額外功和總功的含義及它們之間的關(guān)系。
4. 理解機(jī)械效率的概念，能夠估算簡(jiǎn)單機(jī)械的效率。
一、抓住三大主線
1、每段繩索張力相同；
2、以動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析；
3、利用機(jī)械效率公式構(gòu)建能量轉(zhuǎn)換；
二、了解四種方式
1、機(jī)械省力：成本距離、成本速度；
2、做有用的工作和總的工作具有同時(shí)性；
3、根據(jù)工作原理，有用功大于總功；
4、有用功是力F拉動(dòng)物體對(duì)物體所做的功，即W有用=F拉動(dòng)S物體；
垂直放置滑車：物體在空中：F拉= G物體，
物體浸入水底：F拉=G物體-F浮
將滑輪水平放置：F pull = Ff（物體勻速直線運(yùn)動(dòng)）
三。 牢記近年來常用但容易忘記的相關(guān)公式：
機(jī)械效率η
四。 試題解析：
1、如圖所示，用滑輪架帶動(dòng)重70N的物體A，使物體A在水平方向連接5m。 所用拉力F為20N，地面對(duì)物體A的摩擦力為30N。 則拉力F所做的功為J，滑輪架的機(jī)械效率為。
【答案】20075%
2、在“測(cè)量滑輪架機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用同一個(gè)滑輪架（如圖所示）進(jìn)行了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中。
頻率
吊鉤重量/N
鉤子大小
距離/厘米
彈力
計(jì)數(shù)/N
彈簧測(cè)力計(jì)
提升距離/cm
機(jī)械效率
1個(gè)
2個(gè)
10
0.8
30
83.3%
2個(gè)
4個(gè)
10
1.5
30
3個(gè)
6個(gè)
10
30
90.9%
(1) 實(shí)驗(yàn)二中小車架的機(jī)械效率為（結(jié)果保留一位小數(shù)）
(2)第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中沒有填寫彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，從圖中可以看出彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為N。
(3) 分析數(shù)據(jù)，可以推斷同一滑輪架舉起的物體越重，滑輪架的機(jī)械效率（選擇“高”或“低”）。
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)推論，用滑輪架將重8N的物體勻速提升10cm。 此時(shí)滑輪架的機(jī)械效率可能為（只填序號(hào)）
A.71.6% B.82.6% C.92.4%
【答案】（1）88.9%
(2) 2.4牛頓
(3) 高
(4)C
3、我國(guó)明代遠(yuǎn)洋工貿(mào)船“南海一號(hào)”于2007年打撈成功，為恢復(fù)我國(guó)海上絲綢之路歷史提供了極為難得的物質(zhì)資料。 考古學(xué)也是一大創(chuàng)新。 為了體驗(yàn)“南海一號(hào)”的打撈過程，同事借助滑輪架從水下打撈出一個(gè)重物。
如圖所示，“南海一號(hào)”是用底面積S=0.05m2、高h(yuǎn)=0.2m的長(zhǎng)方體重物模擬的。 向下運(yùn)動(dòng)，假設(shè)重物仍在以勻速直線垂直向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷三個(gè)運(yùn)動(dòng)階段： 第一階段，從重物開始在底部運(yùn)動(dòng)的那一刻水到重物上表面剛剛漏出海面時(shí)，繩索對(duì)重物的重量 拉力F1=140N，用時(shí)t1=40s。 第二階段，從重物上表面剛好漏出海面到下表面剛好出海需要t2=4s。 第三階段，從重物下表面離開海面后升空。 動(dòng)滑輪上的重力為G0=60N，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/g滑輪組機(jī)械效率和什么有關(guān)，忽略繩索重量、輪子與軸的摩擦力、水的阻力，不計(jì)考慮重物出水前后質(zhì)量的變化。 求：
①在運(yùn)動(dòng)的第一階段，水對(duì)重物的壓強(qiáng)F是多少？
②在運(yùn)動(dòng)的第一階段，繩索對(duì)重物所做的功W1是多少？
③小車架第一段運(yùn)動(dòng)的機(jī)械效率η1和第三段運(yùn)動(dòng)的機(jī)械效率η3分別是多少？
解： (1) 金屬塊排出的沸水體積等于金屬塊的體積滑輪組機(jī)械效率和什么有關(guān)，
即V排=V金=Sh=0.05m2×0.2m=0.01m3，
則F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3
=100N;
(2) 因?yàn)槭堑诙A段，從重物上表面剛漏出海面到下表面剛離開海面，
時(shí)間t2=4s； 上升高度為物體的高度h，
則上升速度v=h/t2=0.2m/4s=0.05m/s；
v=st 的結(jié)果是：
第一級(jí)上升高度s=vt1=0.05m/s×40s=2m，
繩索對(duì)重物所做的功W=F1s=140N×2m=280J。
(3) 由于沒有考慮繩索的重量、輪子與軸的摩擦力和水的阻力，
即，只考慮動(dòng)滑輪的重力。
那么繩子的拉力就是F=1/n（G+G運(yùn)動(dòng)），
s=nh
則η=W有用/W總=Gh/Fs
=Gh/Gh+G 移動(dòng) h=G/G+G 移動(dòng),
因此，運(yùn)動(dòng)第一階段的機(jī)械效率
η1=F1/(F1+G運(yùn)動(dòng))×100%=140N/(140N+60N)×100%≈70%；
因?yàn)榈谝浑A段滑車架上的重量拉力
F1=GF浮動(dòng)，則G=F1+F浮動(dòng)=140N+100N=240N，
所以第三階段運(yùn)動(dòng)的機(jī)械效率
η2=G/(G+G運(yùn)動(dòng))×100%
=240N/(240N+60N)×100%≈80%。
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