八年級物理暑假專題 滑輪 知識精講

2022-09-17 03:30:02 字數 3181 閱讀 1177

八年級物理暑假專題滑輪教科版

【本講教育資訊】

一. 教學內容:

暑假專題——滑輪

關於滑輪,可以考查的知識點有拉力(f)、機械效率(η)、速度(v)、功率(p)等,綜合性較強。

(一)基本方法

對於滑輪或滑輪組的拉力(f)或機械效率(),一般分為三種狀態:

a. 理想狀態:即不計滑輪的重()、繩重()、摩擦力(),此時,拉力,機械效率。

b. 半理想狀態:只計,不計,此時拉力,機械效率。

c. 實際狀態:只計g動、g繩、gf,,此時拉力,機械效率。

(二)滑輪組打撈問題

利用滑輪組打撈物體是生活中常見的現象,與其相關的問題解答也頻頻地出現在近年的中考題中。由於它涉及浮力、二力平衡、機械效率、功、功率等多方面的知識,可謂點多面廣,同時,題目的難度較大,邏輯性強,又常常以壓軸題的方式出現,因此,對學生學習提出更高要求。下面舉例說明這類問題的處理技巧和啟示。

1. 明確幾點

如圖所示,設動滑輪對重物的拉力為t,繩子自由端的拉力為f,(半理想)則

(1)物體在水中,有

(2)出水前有(n為動滑輪上繩子的股數)

出水後,有

(3)物體在水中拉力做的有用功

(4)機械效率:(其中是繩自由端移動的距離,h為物體上公升的高度)

(三)「倒下」的滑輪

滑輪的使用常有豎直放置和水平放置兩種形式。同學們接觸較多的是豎直放置形式,而對水平放置的滑輪感到陌生,其實,它們的本質是相同的。

1. 使用動滑輪,要搞清誰是動力,誰是阻力。當使用動滑輪拉物體在水平面上做勻速直線運動時,設物體與地面間的摩擦力為f,若拉力作用在繩的自由端,有,則可省力一半,如圖(a)所示;若拉力作用動滑輪軸上,有,如圖(b),這時反而費力。

可見,對水平使用動滑輪是否省力,一定要注意動力作用在何處。

2. 繩子的自由端和動滑輪移動的距離關係和速度關係為:,其中分別指繩的自由端移動的距離、速度,分別指動滑輪或物體移動的距離、速度,是指動滑輪上繩子的股數。

3. 當滑輪沿水平方向拉物體時,可忽略動滑輪重。

4. 求機械效率時,有用功一般指克服摩擦阻力做的功,即。

5.在使用滑輪組的整個過程中拉力做功的功率是平均功率。

(四) 根據要求設計滑輪組

(1)根據要求確定動滑輪上繩的段數。

(2)根據繩的段數,確定動滑輪的個數:乙個動滑輪可拉2段繩,還能改變用力方向;但也可以拉三段繩,但就不能改變用力方向了。

設想如果需要n段繩(n為偶數)那麼就需要個動滑輪和個定滑輪。穿繩組裝時,繩的固定端要固定在滑輪下的掛鉤上(這叫做「偶定」),若不改變力的方向,還可少用乙個定滑輪,即個定滑輪。

如果n為奇數,則需要個動滑輪和同樣數目的定滑輪,穿繩時,繩的固定端要拴在動滑輪上方的掛鉤上(這叫做「奇動」),這不能改變用力方向,如果還想改變用力方向,就應再加乙個定滑輪,即個定滑輪。

上述方法叫「奇動偶定」。

【典型例題】

例2. 用乙隻重為的滑輪按圖2中甲、乙、丙三種方式分別勻速提公升重為g的物體(,不計摩擦),所用拉力分別為f1、f2、f3裝置的機械效率分別為,則拉力從大到小的順序是機械效率從高到低的順序是

圖2分析:根據題意可知,三隻滑輪中,甲處於理想狀態(為一定滑輪),乙、丙處於半理想狀態,則有:

故例3. 如圖3所示,在水平動力f的作用下,使物體m沿水平地面勻速直線運動,若滑輪與繩子質量及摩擦不計,已知物體m與地面間的摩擦力為10n,物體m運動的速度為2m/s。那麼關於拉力f的大小和拉力的功率p的大小,下列說法中正確的是( )

圖3a. 拉力f的大小為20nb. 拉力f的大小為5n

c. 拉力的功率p的大小為20w d. 拉力的功率p的大小為10w

分析:用隔離法將物體與動滑輪分開,物體m在水平方向上受力情況如圖4所示,由於物體m做勻速直線運動,則,再對動滑輪受力分析,如圖5所示,此時,有,所以。

圖4圖5

因動滑輪上有2股繩子,繩子自由端移動的速度

拉力的功率

選b、c。

例4. 如圖6所示,滑輪自身重力和摩擦不計,請按題中所給的f與g的關係要求,在圖中用筆畫線代替繩子將滑輪組繞好。

圖6分析:口訣是「奇動偶定」,意思是說拉力是總重的奇數分之一,穿繩時繩的固定端應拴在動滑輪上方的鉤子上,向上先繞過定滑輪,如果拉力是總重的偶數分之一,繩的固定端應拴在定滑輪下方的鉤子上,向下先繞過動滑輪。繞繩裝配圖如圖7所示。

圖7【模擬試題】(答題時間:25分鐘)

1. 如圖1所示的兩個滑輪中:

圖1a是_________滑輪,b是滑輪,它們組合在一起構成乙個使用它可以還可以若圖中的每個滑輪重均為2n,在繩的自由端用20n的力f可以將重_________n的物體勻速提起(不計摩擦)

2. 如圖2(甲)所示的滑輪中的相當於槓桿的動力臂,若f=25n,不計動滑輪重及摩擦,g=________n。如圖(乙)所示的滑輪中的_________相當於槓桿的動力臂;若物體重力g=25n,則fn(不計摩擦)

圖23. 是非題:

(1)使用由乙個定滑輪和乙個動滑輪組成的滑輪組只能省一半力。(  )

(2)使用由兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組,若豎直向下用力提起重物,則所用的拉力只能是物體和動滑輪總重的四分之一。(不計摩擦)(  )

4. 如圖3所示的滑輪是________滑輪,若彈簧秤示數為150n,滑輪重30n,則物體重_________n。

圖35. 用如圖4所示的滑輪組提起重物,若不計摩擦和滑輪重,所用的拉力是物重的如果把重物提高1m,繩子的自由端向上移動的距離是

圖46. 用圖5中所示的滑輪組拉動物體a時,怎樣繞線最省力?畫出繞線圖。

圖57. 如圖6所示,重50n的物體a在拉力f作用下,沿水平向右方向做勻速直線運動,彈簧測力計的示數為5n,試求拉力f的大小及物體a受到的摩擦力的大小。

圖68. 乙個工人用動滑輪提起貨物,它對繩端的力是120牛,如果物體公升高5公尺,這個工人做功是多少?

9. 用彈簧測力計沿斜面拉著重為20牛的物體勻速向上移動3公尺,上公升的高度是1公尺,測力計的示數是10牛,求:(1)有用功、總功、額外功各是多少?(2)斜面的機械效率是多少?

【試題答案】

1. 動,定,滑輪組,省力,改變作用力的方向, 38

2. ac,50, bc,25,

3. (1)× (2)√

4. 動,270(提示∵f=,∴g=2f-g動=2×150n-30n=270n)

5. 1/3,3m

6. 7. 10n 5n

8. 1200焦

9. (1)20焦 30焦 10焦 (2)66.7%

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