初三物理功和机械能关于滑轮组的问题及答案

初三物理功和机械能的问题~

解析：
这里60N的拉力拉的并不是重力，而是摩擦力。也就是说，这个时候，拉力是和滑动摩擦力平衡的，拉力和重力无关。重力的方向是竖直向下的，和运动方向垂直，所以重力没有做功。
所以第一空：
W=Fs=60N×5m=300J
第二空：
∵G⊥s
∴G没有做空，这一空填0J

打子弹的话，如果是一般的枪，做的功是无法计算的。因为子弹是靠惯性向前运动的。
如果题目说明了是长的枪，还说明了子弹在枪膛里运动距离s和受到推力F的话，W=Fs就可以了。

斜面的话，你先把它当成理想斜面，即无摩擦来计算。那么就有F's=Gh
F’是指理想斜面的话需要的力。然后再用公式η=F'/F×100%。不过这个公式只适用于填空选择题，用来简便运算的，计算题的话， 还是乖乖用η=Gh/Fs×100%来算比较好。
（如果题目说明了是【光滑】斜面，那就直接用这个公式）

因为子弹和斜面没有例题，不是很好解释，如果有题目的话，会更好解释。前面的拉力的做的功的明白了吗？没有明白的话欢迎追问吧。
希望我的回答对您有帮助O(∩_∩)O

简单机械、功和能综合练习
综合练习


例1：在图1中画出力F1、F2对支点O的力臂，并分别用字母L1、L2表示。
分析和解：画力臂的步骤如下：

（1）在杠杆的示意图上确定支点。将力的作用线用虚线延长。如图2所示。得到动力作用线和阻力作用线。
（2）再从支点O向力的作用线做垂线，画出垂足。则支点列垂足的距离就是力臂。
力臂用虚线表示，支点到垂足用大括号勾出，并用字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂。
注意：
（1）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。不要错误地理解为从支点到力的作用点的距离。
（2）画力臂，要规范。力的延长线、力臂要用虚线表示，力臂要用大括号括出，且在力臂旁边用字母L表示出来。


例2：如图3所示，在距杠杆右端20厘米的B处挂有600牛的重物。要使杠杆平衡，需要在距B处60厘米的A处至少加 牛的力，且方向为 。
分析和解：运用杠杆的平衡条件解题注意：

（1）在杠杆的示意图上标明支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（2）再根据杠杆平衡条件列出方程，代入数据，求出结果。
挂在B处的重物，对杠杆的力为阻力用F2表示，阻力臂l2 = 20厘米，作用在A点的力用F1表示，当竖直向上用力时，所用动力F1最小，此时，动力臂为l1 = 20厘米 + 60厘米 = 80厘米，如图4所示。利用杠杆平衡条件，求解。

应在A处加150牛的力。
判断力的方向的方法：作用在B点的F2×l2的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动。要使杠杆平衡，作用在A点的F1×l1的作用效果应使杠杆沿逆时针方向转动，因而动力F1的方向应是竖直向上。
说明：
（1）杠杆平衡条件的另一种表达方式为：
即动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
所以×600牛 = 150牛
（2）使用杠杆平衡条件解题时，等号两边力臂的单位可约去，所以只要动力臂和阻力臂单位相同就可以了。


例3：如图5所示，O为杠杆的支点，杠杆的重物G和力F1的作用下处于水平位置并且平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是
A． B．
C． D．

分析和解：杠杆在重物和力F1作用下处于平衡。设杠杆平衡时，物体用在杠杆上的力为F，其力臂为l，作用力F1的力臂为l1，则Fl = F1l1。
当力F1改为F2时，F2的力臂为l2，如图6所示，，杠杆仍然平衡，，所以，从图中也可看出，所以，即。
分析结果，本题的正确答案，应选A、D。

例4：一学生用100牛的力将重为50牛的足球沿水平方向踢出20米远，则该学生对球做的功是：
A．3000焦 B．1000焦 C．2000焦 D．无法确定
分析与解：在物理学中，做功是指两个因素同时存在的物理过程。这两个因素是，物体受到力的作用和物体沿力的方向通过了一段距离。我们把它们叫做做功的两个必要因素。
本题最容易出的错误是选择C，认为W = FS = 100牛×20米 = 2000焦。错误原因在于没有从根本上理解做功两必要因素同时存在。
足球从被踢到落地停止，经历了两个过程。第一个过程从学生的脚与球接触开始到脚离开球为止。在这一过程中，球受到学生的踢力，足球并在此力方向上移动，但移动的距离是不知道的，不是20米，因此这一过程中，学生对球做了功，W = FS = 100牛×S，此功大小不能确定。第二个过程是球由于惯性而运动，在这一过程中，球虽然移动一段距离，但球不受学生踢力，因此，在此过程中，学生不对球做功。所以，学生将球踢出20米远，而对球做功是不能确定的。
因此选项D是正确的。


例5：如图7所示，在水平拉力F的作用下，物体A以0.1米 / 秒的速度沿水平面匀速运动了5秒钟，已知物体A重100牛，物体A所受摩擦力，当物重的0.2倍，不计滑轮重及滑轮的摩擦，拉力F的功率是 瓦。
分析与解：物体A与水平面摩擦力f = 0.2G = 0.2×100牛 = 20牛，物体A在F作用下匀速运动，则F = = 10牛，物体A移动的距离为SA = vAt = 0.1米 / 秒×5秒 = 0.5米，则自由端移动的S = 2SA = 1米，拉力的功W = F·S = 10牛×1米 = 10焦，拉力功率= 2瓦。
还可以先求出绳子自由端的速度，v = 0.2米 / 秒，再根据P = Fv，求出功率的大小。P = F·v = 10牛×0.2米 / 秒 = 2瓦。


例6：用图8所示的滑轮组，将重为600牛的物体匀速上拉2米，所用拉力为200牛。求滑轮组的机械效率。
分析与解：通过审题，应分析出物重G = 600牛，重物被提高h = 2米，拉力F = 200牛。
通过审图，应能分析出有5段绳子承担动滑轮和物体的重力。所以绳子的自由端移动的距离S = 5h = 5×2米 = 10米。
滑轮组的目的是提升重物，所以提升重物所做的功就是有用功，拉力对滑轮组所做的功为总功，进而可以求出机械效率。计算过程如下：
W有用= Gh = 600牛×2米 = 1200焦
=200牛×10米=2000焦

答：滑轮组的机械效率为60%
说明：在简单机械中，动力作用点移动的距离S与物体移动距离h的关系是由机械自身结构决定的，在滑轮组中，有n段绳子承担午重物，则S = nh。它跟物体受到的重力、动力的大小以及机械效率的高低无关。

例7：下面哪种情况动能、重力势能都是增加的：
A．跳伞员张开伞后，匀速下降
B．汽车沿斜坡匀速向下行驶
C．电梯从楼下加速上升
D．列车在平直轨道上匀速行驶
分析与解：动能和势能统称为机械能。动能的大小决定于它的质量和速度，重力势能的大小决定于它的质量和高度。
A选项中，跳伞员张开伞匀速下降的过程中，它的质量不变，高度减小，所以他的重力势能减小。而下降过程中速度没有变化，所以他的动能不变。
B选项中，汽车匀速下坡，也是势能减少，而动能不变。
C选项中，电梯上升，质量不变，而高度变大。电梯重力势能增加，加速上升时，质量不变，而速度变大，则动能增加，动能、势能都变大。
D选项中，列车在平直轨道上匀速行驶。列车的质量、高度，速度都没有变化，既动能、重力势能都没有变化。
本题的正确答案，应选C
说明：（1）物体匀速下降时，它的势能减少，有的同学就认为势能转化为动能，动能就一定增加。这种分析是错误的。当物体匀速下降时，它一定受到了摩擦力， 这时一部分机械能转化为物体的内能，机械能减少。
（2）在研究动能或热能大小时，要注意它们各自是由两个因素决定的。

例8：铜块和铁块的质量不相等，将它们分别放在轻质杠杆的两端，杠杆保持水平平衡状态。若将它们分别浸没在水中，见图9所示，结果是：

A．杠杆仍能保持平衡
B．杠杆不能保持平衡，挂铜块的一端下降
C．杠杆不能保持平衡，挂铁块的一端下降
D．条件不足，无法判断
分析：设杠杆的右端受到动力FB，左端受到阻力FA，则图9中分别为动力臂和阻力臂，在没入水中之前如（甲）图，即。
将铜块、铁块浸没在水中，杠杆能否平衡，要看它是否符合杠杆平衡条件。在这种情况下，杠杆受到动力，则，同理，杠杆受到的阻力。
当铜块、铁块未浸入水中水，杠杆处于平衡状态。根据杠杆平衡条件，，因此只要比较的大小即可，具体的解法如下：

当铁块、铜块浸没在水中时，

由此得出铜块、铁块浸没在水中，杠杆不再平衡，并且挂铜块一端下降，B是正确答案。

综合练习


1．如图10所示，要使杠杆平衡，在A点所用的力分别为，其中用力最小的是
A．沿竖直方向的力F1最小
B．沿垂直于杠杆OA方向的力F2最小
C．沿水平方向力F3最小

D．无论什么方向，用力一样大

2．如图11所示的杠杆处于平衡，若使弹簧秤的示数变为原来的1/2，杠杆仍然平衡，可以：
A．减少二个钩码
B．减少三个钩码
C．把钩码向左移一个小格
D．把勾码向右移一个小格

3．水平路面上有一个小车，车重200牛，人用50牛的水平力，在推小车匀速前进5米的过程中，下列判断正确的是：
A．重力不做功
B．人做功250焦
C．车受到的阻力是250牛
D．车受到的阻力是50牛

4．用动滑轮提升一个重物，若用的力是100牛，重物在0.5秒内匀速上升0.6米，不计滑轮重，则拉力做功的功率为：
A．300瓦 B．240瓦 C．120瓦 D．100瓦

5．有甲、乙两台机器，甲机器的机械效率是80%，乙机器的机械效率是60%，那么下列说法正确的是：
A．甲机器一定比乙机器省力
B．甲机器的功率一定比乙机器的功率大
C．甲机器工作时的有用功一定比乙机器多
D．以上说法均不正确

6．自行车沿斜坡匀速下滑的过程中，它具有的：
A．重力势能减少，动能增加
B．动能不变，重力势能减少
C．动能不变，机械能减少
D．重力热能减少，机械能减少

7．1米长的杠杆左端挂GA = 80牛的物体，右端挂GB = 20牛的物体，要使杠杆平衡，支点应在距左端 厘米处，如果两端重物各增重10牛，要使杠杆重新平衡，则支点应向 端移动 厘米。

8．功率相同的两辆汽车，在相等的时间内匀速通过的路程之比为1∶ 2 ，则两辆汽车的牵引力之比为 ，两辆汽车做功之比为 。

9．马用300牛的水平拉力，拉着重为5000牛的车，在2分钟内沿水平路面前进了100米，则拉力做功 焦耳，地面对车的支持力做功 焦耳，马拉车的功率是 瓦。

10．某工人用一个动滑轮将重500牛的物体沿竖直方向匀速提升了3米，拉力做功的功率为50瓦，若不计摩擦和动滑轮重，则绳子自由端移动的速度是 米 / 秒。

11．在相同的时间内，用同一滑轮组可以分别把质量不同的物件匀速地提升相同的高度，若在提升过程中的额外相等，则：
A．绳子自由端移动的距离相等
B．所用的总功相等
C．滑轮组的功率相等
D．滑轮组的机械效率相等

12．杠杆两端各挂有重力不相等的实心铁块GA、GB，如图12所示，且GA > GB，此时杠杆恰好平衡。如果把GA、GB都浸没在水中，则杠杆将：

A．失去平衡，杠杆左端下沉
B．失去平衡，杠杆右端下沉
C．保持平衡状态
D．条件不足，无法判断


13．如图13所示OA∶OB = 1∶2，用细绳把金属块悬挂于A点，用弹簧秤施加一个竖直向上的力，当OB杠杆水平静止时，弹簧秤读数为1.8牛，当向容器中加水，金属块浸没于水中后，弹簧秤读数为1.13牛，（g = 10牛 / 千克，保留1位小数）
求：（1）金属块的质量多大？
（2）金属块的密度多大？

答 案

1．B 2．A、D 3．A、B、D 4．B 5．D
6．B、D 7．20，右，5 8．2∶ 1, 1∶ 1
9．3×104，0，250 10．0.2
11．A 12．C
分析和解：A、B浸没水中之前，杠杆水平平衡，杠杆左端受力FA，右端受力为FB，杠杆平衡，因为，所以，代入公式展开，所以。
A、B同时浸没水中，杠杆左端受的力，右端受力，则左端
右端
因为相同
所以
本题的正确答案，应选C。
13．（1）m = 0.54千克
（2）2.7×103千克 / 米3

4)机械效率

用动滑轮提升重物为例

有用功：为了达到目的，无论采用哪种办法，都必须做的功.相当于直接用手做的功.W有=Gh.

额外功：并非人们需要但由于采用某种机械又不得不做的功.如克服动滑轮重及摩擦所做的功.W额外=G动h+f摩S.

总功：人通过机械做的功.人通过机械做功过程中，完成了有用功的同时，也完成了额外功，所以人通过机械做的功叫做总功.W总=FS=W有用+W额外.

机械效率：有用功跟总功的比值.，在实际状态下，额外功不可避免，有用功总小于总功，所以η＜1.

(5)提高机械效率的方法

由，可知W有用一定，W额外越小，η越大；W额外一定，货物越重，W有用越大，η越大，即充分发挥了机械效能.

(6)功率(概念、意义、公式及单位参阅知识网络部分)

功率和效率是两个完全不同的物理量，又没有直接关系，不能混淆.

(7)机械能

一个物体能够做功，我们就说它具有能量.

能量是一个总概念，它含有多种形式，如机械能、内能、电能、原子能等.机械能是能量中最基本的一种形式，是学习其它形式能量的基础.

动能和势能统称为机械能.只说动能或势能也是机械能.在数量上，一个物体的机械能等于它的动能和势能之和.

一个物体能够做功，我们就说它具有能量，可见具有能量的物体不一定正在做功.所以像高山上稳稳的大石头、天棚上的吊灯，相对地面都具有机械能.当条件具备时，它们就可以做功.如石头滚下来，吊灯掉下来.

记住动能、重力势能、弹性势能的决定因素(参阅知识网络部分)，才能准确分析动能和势能的变化及转化.

人造地球卫星绕地球飞行时，是靠惯性运动的，轨迹是椭圆形，速度和高度都是变化的.当它从远地点飞向近地点时，相当于物体从高处向低处落，重力势能转化为动能；当它从近地点飞向远地点时，相当于物体从低处向高处抛，动能转化为重力势能.

2.实验技能

本单元重点实验为测定滑轮组的机械效率.

实验过程中，一定要匀速拉动弹簧秤，这样拉力的大小才是一定的，测拉力大小时，一定要边拉边读，这样拉力F中才含有摩擦因素.若静止时读，拉力F中没有摩擦因素，F偏小，使总功偏小，机械效率偏大.

通过实验可知，η甲＞η乙.

可归纳得出：滑轮组越复杂，越省力，因为它承担物重的绳子段数多；但滑轮组越复杂，机械效率越低，因为动滑轮个数多(同样规格滑轮)，做相同有用功时，额外功较多.

二、典型例题

例1.用动力臂与阻力之比为5：1的杠杆，在2S内将质量为20kg的物体匀速抬高0.1M，动力作用点下降____m，不计摩擦和杠杆重，动力做的功是____J，动力的功率是____W.

分析：假设杠杆原来处于水平位置，物体被抬高后如图，根据三角形相似对应边成比例，，S=5h=5×0.1m=0.5m.因不计摩擦和杠杆重，此杠杆为理想状态，W总=W有=Gh=mgh=20kg×10N/kg×0.1m=20J.动力的功率.

答案：0.5 20 10

例2.一个滑轮组由3段绳吊着重240N的物体，用100N的力在5S内将重物匀速提升1m高.则拉力做功的功率是____W，滑轮组的机械效率是____.

分析：由于由3段绳吊着物体，所以S=3h=3×1m=3m.拉力做功的功率即为总功率，W总=FS=100N×3m=300J. ；W有用=Gh=240N×1m=240J，

本题注意区分功率和效率在意义上的不同.

答案：60 80%

例3.利用滑轮组提升重物G，若动滑轮自重为G.拉力为F，重物提升高度h，拉力移动距离S，不计摩擦和绳重，则此滑轮组机械效率可表示为( )

A. B. C. D.

分析：求η时，首先想到，但不知滑轮组由几段绳吊着物体，既不知道的比值，又不知道F与(G+G0)的关系，所以用此办法不能确定答案.又因

答案：C.

例4.如图，物体重200N，在水平地面上移动时受到摩擦力30N，用水平力F向右拉动时，G恰好做匀速运动，求当物体移动80cm时，力F做的功是____J.

分析：此装置为动滑轮反用，但规律还是不变的，只是物理量的数量关系与正常使用时相反，用起来不习惯，不妨把图竖起来看(F方向向下).F与G没有直接关系，F克服的是摩擦力f，F可以看成由两段绳吊着，，即F=2f=2×30N=60N.摩擦力移动的距离(即物体移动的距离)S是F移动距离h的2倍，即.则拉力做的功W=Fh=60N×0.4m=24J.

答案：24

例5.用如图所示的滑轮组提起重物(不计摩擦和绳重).

(1)当物重是180N时，滑轮组的机械效率为60%，则拉力F为多少N？

(2)当被提升的重物为240N，上升高度为3m时，绳端拉力所做的功是多少J？

分析：由于滑轮组由3段绳子吊着物体，则S=3h，由，很容易求出F.

在第(2)问中物重变为240N，可见滑轮组的机械效率提高了，这是本题的关键问题，若求拉力做的功，首先要求拉力的大小，求拉力大小，要根据第(1)问情况求出动滑轮重.

解：(1)∵有3段绳吊着物体，

∴S=3h

由得

设动滑轮重为G0

∵

∴G0=3F1-G1=3×100N-180N=120N

(2)S2=3h2=3×3m=9m

W2=F2S2=120N×9m=1080J

答：(1)拉力为100N；(2)拉力所做的功是1080J.

说明：在不计摩擦和绳重的情况下，若能求出W额外和h，可由W额外=G0h求出动滑轮重，可见本题不适合用此方法.

题目呢？

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龙潭区13944081688： 初三物理求滑轮组的机械效率应该怎么求 - ？
素韩一芷： 求滑轮组的机械效率有两种情况: 【一】竖直提升物体 η =W有/ W总 W有=G物·h W总=F·S (1)η =G物h/FS (2)η =G物/nF S=nh (3)η =G物/(G物+G动) (不计绳子重和轮与轴之间的摩擦) (4)η =(G物-F浮)/(G物-F浮+G动) (物体浸没在液体中、不计绳子重和轮与轴之间的摩擦) 【二】水平拉动物体 ( f----物体与水平面之间的摩擦力) η =W有/ W总 W有=f·h W总=F·S (1)η =f·h/FS (2)η =f/nF S=nh

龙潭区13944081688： 【初中物理】滑轮组的机械效率怎么求? - ？
素韩一芷： 当滑轮组沿水平方向拉物体时,忽略对动滑轮的重力做功: 利用滑轮组沿水平方向拉物体时,总功为W总=F*S ,有用功为W有=F拉*L ,若物体沿水平方向做匀速直线运动,则物体受平衡力作用,应有:F拉=f,而s=nL, 这时滑轮组的机械效率为 ¶=W有/ W总*100%= f/(N*f)*100%.

龙潭区13944081688： 初三物理 滑轮组 有用功和总功 - ？
素韩一芷： 所谓有用功是指不用机械直接打到目的需要做的最少的功.例如:在使用机械提升物体的时候,有用功就是直接克服重力把物体提升一定高度所做的功,即W有用=Gh;在拉动物体水平移动时,有用功是直接克服摩擦力拉动物体移动一段距离做的功,即W有用=fs(其中f是摩擦力).总功是使用机械时总共所做的功.有两种计算办法:1、使用机械时所用的力乘以力的作用端移动的距离,即W=FS;2、总功等于有用功+额外功.F是作用在机械上操作机械工作所用的力 S是F作用端移动的距离 h是机械使用时物体被移动的距离.

龙潭区13944081688： 初三物理有关滑轮的题: 1.某根绳子最多能承受200N的拉力.某同学想用这根绳子装配滑轮组,让 他站在地面上拉绳时能使中450N的物体匀速上升,请画出... - ？
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龙潭区13944081688： 初三科学机械功与功率的问题用滑轮组匀速提升起400N的重物,作用在绳子自由端的拉力为125N,拉力功率为250W,此时滑轮组的机械效率为80%.不计... - ？
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