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滑輪組是初中物理的重要知識點,機械效率是滑輪組計算的難點,也是八年級物理期末考試的必考點。
樣題
如圖所示,重達100N的物體B在足夠深的水中以恒定速度下沉,重達600N的物體A被滑輪組拉動,在水平方向上勻速運動,物體A在4s內移動0.8米,已知B的密度是水密度的5倍, 而動滑輪重12N,無論繩索重量和滑輪與繩索之間的摩擦力如何,g取10N/kg,發現:
(1)繩索的力向B的拉力
(2)物體A所受的摩擦力
(3)滑輪組的機械效率
1.求B的拉力在繩子上的威力
對物體B的力分析表明,垂直向下的重力G2、垂直向上的浮力F漂浮、B上的拉繩F均受垂直方向的影響。
根據物體受力的平衡條件,物體B的勻速運動處于平衡狀態,垂直方向的力之和為零,即G2=F浮子+F拉力。
根據浮力的計算公式:F浮子=ρ水gV行,V行=V2,則浮力F浮子=ρ物體B所承受的水gV2。
根據重力的計算公式,標題中的條件和結論為:G2=ρ2gV2,F浮子=ρ水gV2,則F浮子/G2=ρ水/ρ2。
根據標題中的條件和結論:ρ2 = 5ρ 水,F 浮 / G2 = ρ 水 / ρ2,則 F 浮 / G2 = 1/5,即 F 浮 = G2/5。
根據結論:F浮子=G2/5,G2=100N,則物體B所承受的浮力F浮子=20N。
根據結論:G2=F浮子+F拉力,F浮子=20N,G2=100N,則F拉力=G2-F浮子=80N。
根據速度的計算公式和問題中的條件:v=s/t,s=0.8m,t=4s初中物理滑輪計算題,則物體A的速度為v=0.2m/s。
根據題中的條件和結論:如果活動滑輪上有2股繩,v=0.2m/s,則物體B運動速度v2=2v=0.4m/s。
根據功率的公式和結論:P=F拉力v2,F拉力=80N,v2=0.4m/s,則繩子的力向物體B的拉力P=32W。
2. 求物體 A 上的摩擦力
對物體 A 執行力分析,該物體受到水平左側拉力和水平左右摩擦 f。
根據物體受力的平衡條件,物體A的勻速運動處于平衡狀態,水平方向的力之和為零,即F拉'=f。
對動滑輪進行受力分析,在垂直方向上受到垂直向下重力G運動,拉力F拉力在下定滑輪上的拉力和垂直向上兩股繩的拉力2F。
根據物體受力平衡的條件,動滑輪是靜止的,則處于平衡狀態,垂直方向的力之和為零,即G動+F拉'=2F拉。
根據結論:F拉力'=f,G運動+F拉力'=2F拉力,然后G運動+f=2F拉力。
根據題中的條件和結論:G運動=12N,F拉力=80N,則物體A上的摩擦力f=2F拉力-G拉力=148N。
3、求出滑輪組的機械效率
根據功的計算公式和結論:W總量=F拉力,W有=F拉力's',s=2s',則W有/W總量=F拉力'/2F拉力。
根據機械效率的計算公式和結論:η=W有/W總×100%,W有/W總=F拉'/2F拉,F拉=80N,F拉=148N,則η=92.5%。
結論
計算滑輪組機械效率的想法:
分析主題的含義,準確判斷在滑輪組中做有用功的力對象和總功初中物理滑輪計算題,是一個關鍵問題。
這
對施加力的物體進行力分析,根據物體的平衡條件得到各種力之間的關系。
根據繩索在動滑輪上的股數,得到有用功對應的力的作用距離與總功的關系。
利用功的計算公式,計算有用功和總功,然后用機械效率的計算公式來求解它們。