滑轮组机械效率三种题型 PPT课件

六、水泵的机械效率
一水泵在10min内消耗电能 1.2×105J，把1t的水抽到 10m高的水塔中，求水泵的机 械效率.
解：（1） 出水后拉力F2为：
， 出水前拉力F1为：
代入G物和F浮可求出G动=300N
（2）
例四. 2008•怀柔区二模）如图所示，小型牵引车通过滑轮组 匀速打捞起深井中的物体，在被打捞的物体没有露出水面 之前，牵引车以2m/s的速度匀速行驶，对绳的拉力为F1， F1的功率为P1；当被打捞的物体完全露出水面后，牵引 车以6m/s的速度匀速行驶，对绳的拉力为F2，F2的功率 为P2．已知物体重1.2×10^4N，体积为0.63m3， P2=6P1．若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg．
（1）机械效率
（2）克服摩擦做的功
练习4
如图5，用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水 平方向向右匀速移动了8米，拉力F 做的功 为1280焦，（不计绳重和摩擦）求：（1） 拉力的大小； （2）若动滑轮重为12牛，机 械效率为多少？
五、机械效率的功率表达式
η=p有/p总
例题：一动滑轮用60N的拉力 把重100N的物体以2m/s的速 度向上匀速提起，求机械效率。
典型题例，示范启迪
一、滑轮（组）机械效率问题
解题要点：牢记有关公式，正确理解W有、W总、W额、P总、P有以及机械效率 的含义。 解题难点：找不到有用功、总功 易错点：算总功时误用物体移动的距离，不注意单位的换算。 用到的公式：W=FS F=(G物+G动)/n s=nh v绳=nv物 η=W用/W总*100% 解题技巧：1、重物在空中提升时： W有=G物h、W总=FS η=W用/W总*100%=G物/（G物+G动）*100%
练习2：用一定滑轮和一个动滑轮 组成的滑轮组提升重900牛的物体， 使物体升高2米，滑轮组的机械效 率为90%，动滑轮重90牛，求提 升重物过程中克服摩擦做了多少 功？
练习3：用一个动滑轮提升重100牛 的苹果，已知筐的重力为20牛，动 滑轮的重力为10牛，绳自由端的拉 力为75牛，将苹果提升1米，求：
2、竖直方向的机械效率（重物浸在液体中）
例三. 如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物
体重1.2×103N，密度为1.6×103 kg/m3，测得物体在出水前、后牵引车作用 在绳子上的拉力之比为1:2。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg。问： （1）物体出水前，滑轮组的机械效率是多少? （2）物体出水面后上升的速度是1m/s，牵引车拉力的功率为多大?
F2=（1.2×10^4N+600N）/3=4200N 所以滑轮组的最大机械效率为
η=W有用/ W总 =Gh/ FS =Gh /3Fh =G /3 F2 =1.2×10^4N /3×4200N =95% 答：
（1）被打捞的物体浸没在水中时受到的浮力是6.3×10^3N； （2）在整个打捞过程中，滑轮组的最大效率是物体出水面后的机械效率，等于95%
水后，滑轮组的机械效率最大．
由于P=Fv，所以物体在水中时，P1=F1v1，在水面以上时，P2=F2v2； 因为P2=6P1，即F2v2=6F1v1，所以F2=2F1． 不计摩擦、绳重和水的阻力时，物体在水中受到重力、浮力和拉力的作用匀速上升，此时F1=（G+G0-F浮）
/3； 物体离开水面上升过程中，受重力和拉力作用，此时F2=（G+G0）/3． 把F2=2F1代入得（G+G0）/3=2（G+G0-F浮）/3 即（1.2×10^4N+G0）/3=2（1.2×10^4N+G0-6.3×10^3N）/3 解得动滑轮重G0=600N 当物体离开水面上升过程中
例2. 用如图所示的装置提升重物，绳子能承受的 最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计 ．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提 升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速 上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑 轮组的机械效率是多大？ 当物体以0.5m/s的速度上 升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效 率最高可达到多少？
3、水平方向的机械效率
例五. 用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面
做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和 绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑 轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．
练习1
用滑轮组匀速提升重为2000牛的物体，作用在绳子自由端的 拉力做功的功率为1250瓦，滑轮组的机械效率为80%，求重物上 升的速度是多少？
例1．用如图所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自
由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求： （1）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（2）求此时滑 轮组的机械效率；（3）若提升的重物改为1200牛，此时 滑轮组的机械效率又为多少？（4）在（3）问中需要在绳
自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？
求：（1）被打捞的物体浸没在水中时受到的浮力是多少？
（2）在整个打捞过程中，滑轮组的最大机械效率是多少？
解：
（1）物体受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=1.0×10^3kg/m3×10N/kg×0.63m3=6.3×10^3N； （2）物体在水面以下上升过程中，拉力做有用功，目的是克服物重和物体所受浮力之差； 物体离开水面上升过程中，拉力做的有用功，目的是克服物重．前后两次动滑轮重一定，所以物体在离开
2、重物浸在水中提升时 W用=（G-F浮)h W总=FS η=W用/W总*100%=（G-F浮）/Fn*100%
3、物体在水平方向运动时： W用=f l W总=FS η=W用/W总*100%=f/Fn*100%
几个重要物理量：G动、F、n、W有、W总、P总、P有、η
1、竖直方向的机械效率（重物在空中）
解析：解答本题的关键是：一要弄清有用功和总功。将物 体提升一定高度做的功——有用功：Ｗ有＝Ｇ物h；作用在绳子自 由端的拉力做的功——总功：Ｗ总＝Ｐ拉t（因已知功率），则机 械效率可表示为：
二要明白“重物上升”与“绳子自由端拉动”具有同 时性。因此
于是，重物上升的速度
说明：对涉及滑轮组的速度的问 题，关键是抓住“重物上升或移动” 与“绳子自由端拉动”的同时性，再 将对应物理量用对应的符号代入公式 进行推演和代数变换，问题即可解决。