滑轮需分清 效率要算对
对于滑轮部分的知识,同学们应该关注对动、定滑轮的辨识,组装滑轮组及相关的简单计算等;对于机械效率部分的知识,同学们应该弄清有用功、总功和额外功的含义,了解与机械效率有关的因素。
知识点一、滑轮的类别
由定义、特点区分定滑轮、动滑轮。(1)定滑轮是使用时轴固定不动的滑轮。其特点是不省力,但能改变力的方向,给工作带来方便。(2)轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。其特点是能省一半的力,但不能改变用力的方向,省了力但要费距离。
例1 观察图1中甲、乙两图人们利用简单机械的情景。其中,甲的目的是 ___ ,乙的目的是 _____ 。
解析 由图知,甲中的滑轮的轴随重物一起移动,属于动滑轮,其目的是省力;乙中的滑轮使用时轴固定不动,属于定滑轮,其目的是改变施力的方向。
答案:省力;改变施力的方向。
方法技巧:分析题图滑轮的使用情况,根据定义确定动、定滑轮是解题的关键。
知识点二、滑轮组
确定承担物重的绳子根数的方法:绳子的股数是指“直接承担”物重的绳子股数。一般情况下,可先看动滑轮个数n,再看动滑轮中间挂钩是否使用。若使用动滑轮的挂钩,承重股数为2n+1;不使用动滑轮的挂钩,承重股数为2n。也可以在动、定滑轮之间画一条线,将它们分开,只数动滑轮上绳子的股数。如图2所示,甲图中n=4,乙图中n=5。有一种特殊情况,绳子自由端也承重,如丙图所示,此时n=3。
图2
例2 如图3所示,吊篮的重力为400N,动滑轮总重为50N,定滑轮总重力为40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时人需用力()
A.200N
B.210N
C.250N 图3
D.262.5N
解析 由题图知,人在吊篮里拉着绳子不动,绳子自由端承担着物重。所以承担物重的绳子总数n=5,拉力F=(G物+G人+G动)/n=(400N+600N+50N)/5=210N。
答案:B。
方法技巧:这类题目关键是弄清承担物重的绳子的股数。在本题中明确绳子自由端承担物重决定着解题的成败。
知识点三、滑轮组的绕制
确定绳子固定端的挂点的方法——“奇动偶定”:当n为奇数时,绳子的固定挂点应挂在动滑轮的挂钩上;当n为偶数时,绳子的固定挂点应挂在定滑轮的挂钩上。
例3 用滑轮组提升重物,请在图4甲中画出拉力F=G/3的绳子的绕法。(不计动滑轮重、绳重和摩擦)
解析 因为F=G/3,所以承担物重的绳子根数n=3根。n为奇数,绳子的固定挂点应挂在动滑轮的挂钩上,然后绳子依次绕过定滑轮和动滑轮即可。
答案:如图4乙所示。
点拨:理解题中要求,根据F=G/3判断承担物重的绳子根数是解题的关键。
知识点四、滑轮组的机械效率图4
例4若两钩码重2N,提升高度为h,每个动滑轮重0.5N,求图5甲、乙中两滑轮组的机械效率(绳子质量和摩擦不计)。
解析:
甲 乙
图5