题目

探究滑轮组的机械效率实验(1) 原理:n=W <f/W 6(2) 应测物理量:钩码重力G、钩码提升的髙度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S(3) 器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。(4) 注意:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的是保证测力计示数大小不变。(5) 结论:影响滑轮组机械效率髙低的主要因素有:1) 动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。2) 提升重物越重,做的有用功相对就多。3) 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。(2) 应测物理疑:拉力F、斜面长度L、物体重力G、斜而的髙h。(3) 器材:刻度尺、弹簧测力讣。(4〉注意:必须匀速拉动弹簧测力讣使物体从斜而底端匀速到达顶端。目的是保证测力计示数大小不变。(5)结论:影响斜而机械效率髙低的主要因素有:摩擦力.斜而倾斜角。经典例題[例题1](2018镇江)如图是一种活塞式抽水机的示意图。其中手柄AOB是一个杠杆,杠杆在动力R的 作用下绕O点匀速转动,请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和F,的力臂。[解析]由图知•此时向上提起杠杆的左端,杠杆会绕O点顺时针转动,则B点会受到下而连杆向上的支持力, 即阻力的方向竖直向上,过B点作竖直向上的阻力F2;反向延长力R画出力的作用线,过支点O作动力作用 线的垂线段,即动力臂L-[例题2] (2019攀枝花)如图所示,轻质杠杆OA能绕O点转动,请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持 平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)。[参考参考答案]如图所示。[解析]此题是求杠杆最小力的问题,已知点O是动力作用点,那么只需找岀最长动力臂即可冋根据这个思 路进行求解。O为支点,所以力作用在杠杆的最右端A点,并且力臂是OA时,力臂最长,此时的力最小。确泄出力臂然后做 力臂的垂线即为力F.[例题3](2018沈阳)如图是人抬独轮车车把时的简化示总图,此时独轮车相当于一个_杠杆(选填“省力'或啖力;若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G为1200N,抬起车把的力F为 N.[参考参考答案]省力400.[解析](1)由示意图可知,独轮车在使用时动力臂大于阻力臂,所以它属于省力杠杆.(2)由杠杆的平衡条件:Fi4i=F4得:又・••动力臂是阻力臂的3倍...F,旦土遊J400U 打 3[例题4] (2019山西)如图,一轻杆AB悬于O点淇左端挂一重物,右端施加一个与水平方向成30。的力F.此时轻杆水平平衡。若重物质量m=3kg,BO=3AO・g取10N/kg。则力F的大小为 N。[参考参考答案]20[解析]反向延长力F的作用线,过支点O作力F作用线的垂线即为F的力臂Li ,因为右端施加一个与水平方向成30。的力E则由几何知识可知Li=OB/2已知BO=3AO,重物质量m=3kg.则物体重力G = mg = 3kgx 1 ON/kg=30N由杠杆平衡条件得:GxL=FxL ,即 GxOA = Fx OB/2代入数拯可得30NxOA=Fx3OA/2.解得F=20Nc[例题5](2018山东济南)如图所示,拉力F为5N.物体A以0.1 nVs的速度在物体B表面向左做匀速直线 运动(B表而足够长):物体B静止在地而上,受到地而水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N.下 列说法正确的是( )A. 物体A受到的摩擦力为ION B. 拉力F的功率为1.5W C. 滑轮组的机械效率为80% D. 拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动 E. [参考参考答案]C F. [解析]A.物体B静止在地而上,所以受力平衡:水平方向上物体B受到向右的禅簧拉力、地而对它向左 的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力,所以两个摩擦力之和为12N,即fAB+4N=12N,则fAB=8N;根据相互 作用力的知识可知,物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N;故A错误: G. 由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2"=2x0.1m/s=0.2m/s, P=Fv=5Nx0.2nVs=lW:故B错误; 滑轮组的机械效率:n=f/nFxl00% = 80%,故C正确; 若拉力F增大到15N时,A任运动过程中.A对B的压力不变、接触而的粗糙程度不变,则A和B之间的摩 擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静I匕不会向左运动,故D错误。 [例题6](2019湖南衡阳)如图所示,司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖岀来(泥坑可近似看成水平 面),在此过程中汽车匀速移动了 lm.共用时5s,已知汽车所受阻力为1200N.司机师傅的拉力功率为300W.

探究滑轮组的机械效率实验

(1) 原理:n=W <f/W 6

(2) 应测物理量:钩码重力G、钩码提升的髙度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S

(3) 器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

(4) 注意:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的是保证测力计示数大小不变。

(5) 结论:影响滑轮组机械效率髙低的主要因素有:

1) 动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。

2) 提升重物越重,做的有用功相对就多。

3) 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。

(2) 应测物理疑:拉力F、斜面长度L、物体重力G、斜而的髙h。

(3) 器材:刻度尺、弹簧测力讣。

(4〉注意:必须匀速拉动弹簧测力讣使物体从斜而底端匀速到达顶端。目的是保证测力计示数大小不

变。

(5)结论:影响斜而机械效率髙低的主要因素有:摩擦力.斜而倾斜角。

经典例題

[例题1](2018镇江)如图是一种活塞式抽水机的示意图。其中手柄AOB是一个杠杆,杠杆在动力R的 作用下绕O点匀速转动,请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和F,的力臂。

[解析]由图知•此时向上提起杠杆的左端,杠杆会绕O点顺时针转动,则B点会受到下而连杆向上的支持力, 即阻力的方向竖直向上,过B点作竖直向上的阻力F2;反向延长力R画出力的作用线,过支点O作动力作用 线的垂线段,即动力臂L-

[例题2] (2019攀枝花)如图所示,轻质杠杆OA能绕O点转动,请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持 平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)。

[参考参考答案]如图所示。

[解析]此题是求杠杆最小力的问题,已知点O是动力作用点,那么只需找岀最长动力臂即可冋根据这个思 路进行求解。

O为支点,所以力作用在杠杆的最右端A点,并且力臂是OA时,力臂最长,此时的力最小。确泄出力臂然后做 力臂的垂线即为力F.

[例题3](2018沈阳)如图是人抬独轮车车把时的简化示总图,此时独轮车相当于一个_杠杆(选填

“省力'或啖力;若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G为1200N,抬起车把的力F为 N.

[参考参考答案]省力400.

[解析](1)由示意图可知,独轮车在使用时动力臂大于阻力臂,所以它属于省力杠杆.

(2)由杠杆的平衡条件:Fi4i=F4得:

又・••动力臂是阻力臂的3倍

...F,旦土遊J400U 打 3

[例题4] (2019山西)如图,一轻杆AB悬于O点淇左端挂一重物,右端施加一个与水平方向成30。的力F.

此时轻杆水平平衡。若重物质量m=3kg,BO=3AO・g取10N/kg。则力F的大小为 N。

[参考参考答案]20

[解析]反向延长力F的作用线,过支点O作力F作用线的垂线即为F的力臂Li ,

因为右端施加一个与水平方向成30。的力E则由几何知识可知Li=OB/2

已知BO=3AO,重物质量m=3kg.则物体重力G = mg = 3kgx 1 ON/kg=30N

由杠杆平衡条件得:GxL=FxL ,

即 GxOA = Fx OB/2

代入数拯可得30NxOA=Fx3OA/2.

解得F=20Nc

[例题5](2018山东济南)如图所示,拉力F为5N.物体A以0.1 nVs的速度在物体B表面向左做匀速直线 运动(B表而足够长):物体B静止在地而上,受到地而水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N.下 列说法正确的是( )

A. 物体A受到的摩擦力为ION
B. 拉力F的功率为1.5W
C. 滑轮组的机械效率为80%
D. 拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动
E. [参考参考答案]C
F. [解析]A.物体B静止在地而上,所以受力平衡:水平方向上物体B受到向右的禅簧拉力、地而对它向左 的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力,所以两个摩擦力之和为12N,即fAB+4N=12N,则fAB=8N;根据相互 作用力的知识可知,物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N;故A错误:
G. 由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2"=2x0.1m/s=0.2m/s,
P=Fv=5Nx0.2nVs=lW:故B错误;
滑轮组的机械效率:n=f/nFxl00% = 80%,故C正确;
若拉力F增大到15N时,A任运动过程中.A对B的压力不变、接触而的粗糙程度不变,则A和B之间的摩 擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静I匕不会向左运动,故D错误。
[例题6](2019湖南衡阳)如图所示,司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖岀来(泥坑可近似看成水平 面),在此过程中汽车匀速移动了 lm.共用时5s,已知汽车所受阻力为1200N.司机师傅的拉力功率为300W.

题目解答

答案

A. 【参 考参考 答案】 C 【解析】 A. 物体 B 静止在地而上，所以受力平衡： 水 平方向上物体 B 受到向右的禅簧拉力、地而对它向左 的摩擦力和物体 A 对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力 之和为 12N, 即 f A B+4N=12N, 则 f A B=8N ； 根据相互 作用力的知识可知，物体 A 受到的摩擦力为 f=f A B=8N ； 故 A 错误： B. 由图知 平使用滑轮组 拉力端移动速度 则拉力做功的功率： 故 错误； C. 滑轮组的机械效率： = 故 正确； D. 若拉力 F 增大到 15N 时, A 任运动过程中 .A 对 B 的压力 不变、 接触而的粗糙程度不变，则 A 和 B 之 间的摩 擦力不变，所 以物体 B 的运动状态不会改变，即物体 B 仍然静 I 匕不会向左运动，故 D 错误。