102 滑轮的应用.docx
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102滑轮的应用
10.2滑轮的应用
智能提要
使用滑轮组,应注意两个关系式:
(1)F=
.式中G在不计动滑轮重和摩擦时,表示被提起的重物的重;在不计摩擦时,则表示重物与动滑轮的总重.
式中n表示承担重物重(或重物与动滑轮总重)G的绳子的股数.
(2)s=nh.
式中h为重物被提升的高度n仍表示承担重物重(或重物与动滑轮总重)G的绳子的股数.
确定承担物重的绳子的股数的方法?
(1)首先要分清哪是定滑轮,哪是动滑轮;
(2)在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线,看跟动滑轮相连的绳子有几股,那么n就是几.在图甲中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组隔离,以重物和动滑轮为研究对象,有四根绳子承担动滑轮及重物,所以用力F=
。
同理,分析乙图可知,提起重物及动滑轮的力F=
。
组装滑轮组时绕线法方法:
(1)当n为奇数时,绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上,然后依次绕过滑轮;
(2)当n为偶数时,绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上.
智能归例
题型一能正确判断滑轮组的省力情况
例1如图8-37所示表示三种不同的滑轮组,用它们提起重为G的相同重物,在A端所用的拉力分别为
;
;
。
不计滑轮本身的重和摩擦.
例2如图8-38所示,用滑轮组拉着重物在水平地面上匀速前进,在绳的端点A的作用力
N,重物与地面间的摩擦力
为多大?
将重物移动的距离为
m,绳端A移动的距离为多少?
不计滑轮本身的质量以及轴与轮间的摩擦?
题型二能按要求组装滑轮组
例1要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图甲中画出最省力的绕绳方法.
例2一条绳子最多能承受1000N的拉力.请设计一个滑轮组,用这条绳子吊起3300N的重物,画出滑轮组安装示意图.(动滑轮重及摩擦不计)
闯关点拨在处理这类问题时,首先要计算出承担物重的绳子段数
,即
.注意
取
整数,若计算出
是小数,都采用“入”的办法.
题型三结合力的平衡知识的综合题
例如图8-39所示,滑轮重1N,悬挂在弹簧秤下端,作用在绳端的拉力F是2N,物体G重100N,则弹簧测力计的示数是_________N,水平地面受到物体G的压力是_________N.(不计摩擦)
智能训练
基础知识训练
1.图8-41是人用滑轮把货物提到高处的示意图,甲图中的滑轮是______滑轮(填“定”或“动”),使用______图中的滑轮能够省力.(题型一)
2.用如图8-42所示滑轮组提起重物,不计动滑轮自重和摩擦,若拉力F为50N,则物重G
为N,若绳子的自由端向上拉0.6m,则重物升高m。
(题型一)
3.如图8-43所示,物重50N,在水平拉力F的作用下,使物体A沿水平地面匀速前进.拉力F为10N.不计绳和滑轮重,物体受到的阻力N.(题型一)
4.如图8-44,分别用不同的滑轮或滑轮组匀速提起重为1800N的物体时,则F1= ,
F2= ,F3= ,F4= 。
(题型一)
5.如图8-45所示的装置处于静止状态,不计滑轮和绳重,如果物体重力分别是G1和G2,那么G1和G2的关系是()(题型一)
A.G1=G2B.G1=2G2C.G1=
G2D.无法判断
6.如图8-46所示,动滑轮重为1N,拉力F为5N,则
重物G和弹簧秤读数为()(题型三)
A.G为4N,弹簧秤读数为5N
B.G为9N,弹簧秤读数为10N
C.G为10N,弹簧秤读数为5N
D.G为9N,弹簧秤读数为5N
7.按图8-47中所给的省力条件,画出各滑轮组绳子穿绕方法。
图中G表示物重,G′表示动滑轮重,F表示人对绳子的拉力。
(题型二)
图8-47
综合提高训练
1.如图8-48所示,在两堵墙壁之间同一水平面上的A、B两点用弹簧秤和滑轮组相连接,不计摩擦和绳、滑轮、弹簧秤的重,若拉力F=5N,则弹簧秤P的读数是_______N,弹簧秤Q的读数是_________N.(题型三)
2.如图8-49所示,动滑轮右边绳子固定,左边悬挂物体A,动滑轮受拉力F作用将物体A匀速提高2m,则动滑轮升高m,动滑轮这种使用方法的好处是(填“省力”或“省距离”).(题型一)
3.如图8-50所示的装置中,最省力的是()(题型一)
4.物体甲重40N,物体乙重70N,如图8-51所示两物体都静止。
此时甲、乙两物体所受合力分别为()(题型三)
A.0N、30NB.0N、0N
C.30N、30ND.30N、110N
5.如图8-52所示的滑轮组,挂上砝码a、b后恰好平衡,若不计动滑轮重和摩擦,在a、b下面再加挂一个质量相等的小砝码,将出现()(题型一)
A.a下降B.a上升
C.仍保持平衡D.条件不足,不能判断.
6.在滑轮组提升物体,当绳子自由端被拉下2m时,物体升高了0.5m,被提升物体的质量是20kg。
若不计动滑轮重力和摩擦阻力,则拉绳子的力应为()(题型一)
A.40NB.49NC.98ND.5N
7.如图8-53所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1,F2,F3,那么,下列关系式中正确的是:
( )(题型一)
A.F1>F2>F3B.F1<F2<F3C.F2>F1>F3D.F2<F1<F3
8.如图8-54所示,在水平拉力F的作用下,物体A匀速向右滑动时,弹簧秤示数为10N,不计滑轮重及滑轮与绳之间摩擦,则水平拉力F和物体A与水平面之间的摩擦力f的大小分别是:
( )(题型三)
A.F=20N,f=20N B.F=10N,f=20N C.F=20N,f=10N D.F=10N,f=10N
9.设计一个滑轮组,使拉力是物重G的
人的拉力方向向下,要求所用滑轮个数最少.
(不计滑轮重和摩擦)(题型三)
10.如图8-55所示,人站在岸上,借助一个树桩、一个滑轮和一些绳子,要把船拉上河滩且能省力.在图中画出滑轮应安装的位置以及绳子绕法的示意图.(题型三)
11.小明同学利用定滑轮设计了一种拉动窗帘的简易装置(如图8-56)。
设计时他采用一根闭合的拉线绕在滑轮上,在右侧拉动这根拉线,就可以实现窗帘的打开与闭合。
请你在图上画出这根拉线在滑轮上的绕法以及窗帘细线与拉线的连接。
(题型三)
12.请你设计一个滑轮组,并画出组装图,具体要求如下:
(1)穿绕滑轮的绳子最大承受力是800N,需要挂重物的重力是3300N(滑轮不计、摩擦及绳重不计)
(2)需要改变用力的方向(3)所用滑轮的个数最少
根据你设计的滑轮计算提起重物时所用的拉力?
如果要使重物升高2m,绳子自由端必须移动多少m?
(题型二)
13.如图8-57所示的两个滑轮组提住两个不同的重物,但两个拉绳子的力F相等。
问:
哪个滑轮组提住的重物较重?
重的是轻的多少倍?
(题型一)
10.3做功了吗
智能提要
判断力是否对物体做功的关键是要看是否满足做功的两个必要因素:
一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离,两者缺一不可。
下列三种情况对物体都没有做功:
⑴物体移动了一段距离,但没有受到力的作用.
⑵物体受到力的作用,但没有沿力的方向通过距离,
⑶物体受到了力的作用,也通过了距离.但物体移动的距离跟物体受到力的方向垂直.
利用功的计算公式W=Fs计算时应注意的问题
首先要明确题中要你求的是什么力对物体做功,即明确公式中的“F”是哪个力;其次要注意s应和F相对应,代入公式中的s必须是物体在力F的方向上通过的距离,千万不能“张冠李戴”.
智能归例
题型一知道机械功的概念,会判断怎样才算做功
例1关于做功,下列叙述中正确的是()
A.举重运动员举着杠铃不动,举力做了功
B.起重机吊着货物沿水平方向匀速移动了一段距离,向上的拉力做了功
C.重物竖直下落,重力做了功
D.小球在水平面上滚动,重力做了功
例2某人用20N的力将重为15N的球推出去后,球在地面上滚动了10m后停下来,这个人对球所做的功为()
A.0JB.200JC.150JD.条件不足,无法计算
[变形题]某人用20N的力将重为15N的球推出去后,球在地面上滚动了10m后停下来,球在地面上滚动的过程中,手对球所做的功为()
A.0JB.200JC.150JD.350J
题型二会利用公式W=Fs计算功的大小
例1一起重机将重为1.2×104N的钢材竖直匀速提升3m后,又沿水平方向匀速移动5m,在整个过程中起重机对钢材做的功为 J.
例2如图甲所示,物体A以2cm/s的速度,在水平地面上做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为3N,水平拉力F=__________N,物体A受到的摩擦力f=__________N,2s内拉力F做功W=__________J.(滑轮、弹簧测力计的重力以及滑轮与绳的摩擦不计)
TAXI
车费发票
车号码E.U-8888
日期02-05-28
上车10∶00
下车10∶05
单价2.00元
里程6.0km
金额16.00元
例3某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶,出租车的牵引力为3×103N,右为他乘车到达目的地时的车费发票。
求:
(1)出租车行驶的时间。
(2)出租车行驶的速度。
(3)出租车在这段时间内所做的功。
智能训练
基础知识训练
1.重为1000N的小车,在拉力的作用下沿水平地面匀速前进10m,小车所受阻力为车重的0.3倍,则拉力对小车做的功为J;小车重力做的功为J。
(题型二)
2.如图8-58所示,用力F提水桶:
①由井底提起H高度;②提着水桶不动;③在水平面上移动一段距离s;④爬上长为L、高为h的楼梯.以上四种情况,力F对水桶有做功的是_________(填序号);若s>L>H>h,则做功最多的是_________(填序号).(题型一)
3.步枪子弹火药爆炸时产生的气体对弹头的平均推力为1.2×104N.如果枪膛长60cm,气体将弹头推出枪膛做的功是_________J.(题型二)
4.某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上,则该同学对物理课本所做功的大小最接近于()(题型二)
A.0.2J B.2J C.200J D.2000J
5.用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动,若推力对物体做了
60J的功,则在推力做功的过程中()(题型二)
A.物体一定运动了1mB.物体一定运动了6m
C.物体一定受了10N的摩擦力D.物体一定受了60N的摩擦力
6.在水平地面上,用50N的水平推力推动重100N的箱子,前进了10m(如图8-59所示),推箱子的小朋友做功为()
(题型二)
A.50000JB.1500JC.5000JD.500J
7.张鲁同学用100N的力,将重力6N的足球一脚踢出去20m远,他对足球做的功是()(题型一)
A.2000J B.120JC.2120J D.条件不足,无法确定
8.一只重500N的箱子放在水平地面上,甲学生用100N的水平力将箱子水平移动10m,乙学生把这只箱子匀速提高2m,那么,他们做功的大小是()(题型二)
A.相等B.甲学生做功多C.乙学生做功多D.条件不够,无法确定
9.某同学体重500N,他用40N的力沿水平方向推木箱.木箱重100N,经4s木箱在水平地面上移动了2m.在这个过程中,该同学做的功是多少J?
如果他把木箱搬到三楼,已知每层楼高4m,则他对木箱至少做多少J的功?
(题型二)
综合提高训练
1.如图8-60所示,A物重100N,在力F的作用下,以5cm/s的速度在水平面上匀速向右运动,此时弹簧秤的示数为10N,则A物体受到的摩擦力是_________N;拉力F为_________N;拉力在10s内所做的功为_________J.(题型二)
2.物体在相同的力F作用沿力F的方向移动了距离S,试比较在图示的三种情况中力F对物体做功的多少()(题型二)
A.w1=w2=w3B.w1>w2>w1C.w1 3.在下图所示的四种情景中,其中力对物体没有做功的是()(题型一) 4.下图所示的四幅图是小新提包回家的情景,小新提包的力不做功的是( )(题型一) 5.晓亮同学从地面走上10m高的四楼教室,估计他克服重力做的功为( )(题型二) A 500W B 500J C 5000W D 5000J 6.在举重比赛时,一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶,第二阶段使杠铃在空中停留3s。 下列关于运动员对杠铃做功的说法,正确的是()(题型一) A.他在第一阶段内没做功B.他在第二阶段内没做功 C.他在两个阶段内都没做功D.他在两个阶段内都做了功 7.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱,使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。 关于拉力所做的功,下列说法中正确的是()(题型二) A.在粗糙地面上做功较多B.在光滑地面上做功较多 C.两次做功一样多D.条件不够,无法比较两次做功的多少 8.在一次42km的长跑比赛中,运动员甲穿的跑鞋,每只的质量是0.7kg,运动员乙穿的跑鞋,每只的质量是0.4kg。 如果他们在跑的过程中,两个相邻的脚印之间的距离都是1m,脚每次抬离地面的最大高度都是20cm。 问: 跑完全程甲运动员比乙运动员对跑鞋多做了多少功? (题型二) 9.“世界第一拱”卢浦大桥共需安装钢结构桥面板15块,每块桥面板的质量为390t。 2002年12月2日,卢浦大桥第一块桥面板被专用桥面吊机提高46m后准确地安放在指定位置。 求: (1)每块桥面板的重力。 (2)每块桥面板所用钢材的体积。 (3)吊机将第一块桥面板匀速提高10m所做的功。 (已知钢的密度为7.8×103kg/m3)(题型二) 10.4做功的快慢 智能提要 正确理解功率的概念: 功率是表示物体做功快慢的物理量。 功率和功是两个不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快不一定做功多。 功率大,表示单位时间内做功多。 功率是由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定的。 从公式P= 可知,相同的时间内做功多的,功率大;做相同的功,所用时间少的,功率大。 智能归例 题型一知道比较做功快慢的方法,理解功率的概念,并会计算功率 例1下列关于功率的说法中,正确的是() A.物体做功越多,功率越大 B.物体做功时间越短,功率越大 C.物体做功越快,功率越大 D.物体做功时间越长,功率越大 例2班级里组织登楼比赛活动,比一比谁登楼的功率最大.为此,在活动中必须测量的物理量有: _________,_________,_________. [变形题]甲同学体重600N,乙同学体重500N,他们进行登楼比赛.甲跑上五楼用30s,乙跑上五楼用24s.则: ______同学做功较多,______同学的功率较大. 题型二会综合运用功和功率的公式进行有关的计算 例1一辆汽车重为5×104N,在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶lmin,已知汽车在行驶过程中受到的阻力等于车重的0.06倍.求: (1)汽车在1min内行驶的距离 (2)汽车在1min内做的功 (3)汽车发动机的功率 例2如图8-61所示,物体A在水平拉力F作用下,水平向右做匀速直线运动。 已知物体A重100N,它受到的地面摩擦力为20N,运动速度为0.2m/s(不计滑轮重、绳重及绳子与滑轮之间的摩擦),求: (1)2s内物体A的重力所做的功; (2)拉力F的大小; (3)拉力F的功率. [变形题]如图8-62所示,在水平拉力F的作用下,5min内使物体A沿水平地面匀速前进了1m。 拉力F的功率为8W。 不计绳和滑轮重,拉力F=N。 智能训练 基础知识训练 1.举重运动员在2s内把1500N的杠铃匀速举高了2m,在空中停留了3s.那么,他对杠铃做了______J的功,前2s内的功率是______W;后3s内的功率是______W;整个过程的平均功率是________W.(题型一) 2.甲、乙两人做的功之比为4∶3,所需时间之比为2∶5,则甲、乙两人做功的功率之比为_________.(题型一) 3.用40N的水平拉力拉着重为100N的小车沿水平面做匀速直线运动,小车所受的阻力是______N;若小车运动速度是5m/s,则拉力的功率是______W.(题型二) 4.一辆江西产的“全顺牌”汽车,在昌九高速公路上以30m/s的的速度匀速行驶,受到的阻力是2000N,这辆汽车1min做的功是_________J,发动机的功率是________W. (题型二) 5.正常人的心脏推动血液流动的功率为1.5W,那么在一天时间内心脏做功J,这些功可以把一个质量为600N的人匀速举高m. 6.我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢。 图8-63表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同,它所用的判断方法是: 做功时间相同,比较做功多少。 另一种的判断方法是: _______相同,比较_______。 7.关于功率概念的理解,下列说法中正确的是() A.功率大的机械做的功多 B.功率大的机械做功时用的时间少 C.单位时间内完成的功越多,则功率越大 D.省力多的机械功率大 8.甲、乙二人的体重相同,同时从一楼开始登楼,甲比乙先到三楼,则他们二人() A.做的功相同,但甲的功率较大B.做的功相同,功率也相同 C.甲做的功较多,但功率相同D.甲做的功率多,功率也较大 9.一位体重为500N的同学在跳绳测试中,1min跳180次,每次腾空的最大高度平均为4cm,则他在跳绳过程中,克服重力做功的平均功率是() A.60W B.3.6×103W C.6×103W D.3.6×105W 10.甲用50N水平力推动一个重100N的箱子在水平地板上前进1m,所用时间为1s;乙匀速举高这个箱子1m,所用时间为2.4s.比较甲推箱子、乙举箱子所做的功W甲、W乙和做功的功率P甲、P乙,有() A.W甲>W乙,P甲>P乙 B.W甲<W乙,P甲<P乙 C.W甲>W乙,P甲<P乙D.W甲<W乙,P甲>P乙 11.重为100N的物体A,放在水平地面上,在20N水平拉力F作用下,以0.2m/s的速度做匀速直线运动.(如图8-64所示)求: (1)拉力在5s内对物体A所做的功; (2)拉力F的功率. 综合提高训练 1.在中考体育考试的测试中,某同学1min跳了180次,若他的质量为40㎏,每次跳起的高度为5㎝,他跳一次做的功是J,跳绳时的功率是W(取g=10N/㎏)。 (题型一) 2.小强同学家住北园小区3号楼五楼。 放学后,他从一楼上到五楼共用了20s。 若小强及书包总重为480N,每层楼的高度为3m,则他上楼的功率是W。 (题型二) 3.两个滑轮完全相同,其重力均为20N.分别用图8-65所示的两种方式,将重400N的物体以相同的速度匀速提升了10m,不计摩擦和绳重,则下列判断正确的是()(题型二) A.F1做的功大于F2做的功 B.F1和F2做的功相等 C.F1做功的功率小于F2做功的功率 D.F1和F2做功的功率相等 4.小丽用40N的水平推力将一个重90N的箱子水平推动了1m;所用时间2s;小宇又将这个箱子匀速提上了0.4m高的台阶,所用时间1.5s。 比较小丽、小宇所做的功W1、W2和做功的功率P1、P2之间大小的关系是()(题型一) A.W1>W2P1<P2B.W1>W2P1>P2 C.W1<W2P1<P2D.W1<W2P1>P2 5.某人骑一辆普通自行车,在平直公路上以某一速度匀速行驶,若人和车所受的阻力为20N,则通常情况下,骑车人消耗的功率最接近 ( )(题型二) A.1W B.10W C.100W D.1000W 6.有甲、乙两辆功率相等的汽车,如果在相同时间内匀速通过距离之比S甲: S乙=2: 1,那么()(题型二) A.两辆汽车牵引力之比F甲: F乙=1: 2B.两辆汽车牵引力之比F甲: F乙=2: 1 C.两辆汽车做功之比W甲: W乙=1: 2D.两辆汽车做功之比W甲: W乙=2: 1 7.甲、乙两人爬楼梯比赛,已知两人体重之比为3: 2,爬完相同龄楼高所用的时间之比为4: 3,则甲、乙两人爬楼梯的功率之比为()(题型一) A.9: 8B.8: 9C.2: 1D.1: 2 8.三辆汽车用同样大小的牵引力和速度行驶,甲沿上坡路,乙沿水平路,丙沿下坡路,都行驶相同的时间,下列说法中正确的是()(题型一) A.甲车的功率最大B.乙车的功率最大 C.丙车的功率最大D.三辆车的功率一样大 9.如图8-66所示,重为100N的物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.4m/s的速度作匀速直线运动,弹簧秤的示数为5N。 不计滑轮、绳子、弹簧秤的重力,忽略绳子与滑轮间的摩擦。 则()(题型二) A.物体A受到水平面的摩擦力为5N B.拉力F的功率为4W C.若物体A匀速运动2s,拉力F做功为4J D.物体A受到的支持力和物体A对水平面的压力是一对平衡力 10.一台水泵功率是8kW,它在5min内可以做多少功? 这些功可以把多少kg的水抽到12m高的水槽中? (题型二) 11.如图8-67所示,物体A的质量为50kg,当力F为100N时,物体A恰能匀速前进,若物体A前进0.5m所用时间为10s,(不计绳和滑轮重)求: (1)物体A受到的重力. (2)物体A受到的摩擦力. (3)力F做的功. (4)力F做功的功率.(题型二) 12.一辆大型运输车,长40m,质量为30t,匀速通过长260m的山洞时,所用时间为30s,它以同样速度通过一座桥时,所用时间为24s,若车行驶时所受阻力为车重的0.2倍,g取10N/kg,求: (1)桥的长度。 (2)运输车过桥时的功率.(题型二)
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