在某工地上,工人师傅用滑轮组起吊重为600N的物体,他站在地面

首页 > 考试 > 物理 > 初中物理 > 有用功和额外功/2010-11-11 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

3、常见的额外功有:使用滑轮组时,克服轮与轴之间摩擦所做的功,还有克服滑轮的自重所做的功等。

4、克服摩擦所做的功并不一定都是额外功。

有用功和额外功计算公式归纳

有用功和额外功计算公式

考点名称:滑轮组及其工作特点

滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成,可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中,省力多少和绳子的绕法,决定于滑轮组的使用效果。动滑轮被两根绳子承担,即每根绳承担物体和动滑轮。
滑轮有两种:定滑轮和动滑轮 ,组合成为滑轮组。
(1)定滑轮,
定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向.
定滑轮的特点
通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮,弹簧秤的读数是一样的。可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
定滑轮的原理
定滑轮实质是个等臂杠杆,动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论;
(2)动滑轮
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省1/2力多费1倍距离.
动滑轮的特点
使用动滑轮能省一半力,费距离。这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。
动滑轮的原理
动滑轮实质是个动力臂(L1),为阻力臂(L2)二倍的杠杆;
(3)滑轮组
滑轮组:由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组,既省力又可改变力的方向.
滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段,而绕过定滑轮的就不算了.
使用滑轮组虽然省了力,但费了距离,动力移动的距离大于重物移动的距离.
滑轮组的用途:
为了既节省又能改变动力的方向,可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。

【目的和要求】
了解滑轮组的作用。
【仪器和器材】
演示滑轮组(J2121型),测力计二个,钩码,细绳及支架.
【实验方法】
1.将两个单滑轮按图1.47-4那样,通过细绳装成最简单的滑轮组。手通过测力计拉住绳的一端,当滑轮组平衡(或使重物与动滑轮一起匀速提升)时,可以发现测力计的读数,只是动滑轮和重物总重的一半,并且用力的方向也改变了。

2.如图1.47-5所示,将两个二串的复滑轮组成滑轮组。将细绳的一端拴在定滑轮的框架构上,然后把细绳依次绕穿过定滑轮和动滑轮。绳子的另一端会在测力计的钩上。在动滑轮的框架钩下面挂钩码。手通过测力计拉绳子的一端,当滑轮平衡(或使重物与动滑轮一起匀速运动)时,可发现测力计的读数为动滑轮和钩码总重的1/4。动滑轮和钩码的总重由四段绳子承担,每段绳子承担总重的1/4。

改用由两个二并的复滑轮组成滑轮组进行演示(图1.47-6),实验结果也相同。

【注意事项】
1.在“使用滑轮组的时候,重物和动滑轮的总重由几段绳子承担,提起重物所用的力就是总重的几分之一”的结论,显然是忽略了滑轮与轴之间的摩擦以及滑轮自重等因素。绳子与滑轮之间的摩擦对我们是有益的,若这个摩擦力太小,绳子就会在滑轮上打滑,而不能使滑轮转动起来。
由于滑轮与轴之间存在着摩擦力,所以,不要以为滑轮的数目越多,滑轮组也一定越省力。
2.滑轮组省力的倍数由承担重物的绳子数目决定,在这里应特别注意不要把最后通过定滑轮引出的那段绳子也计算在内。 

考点名称:滑轮组的设计与组装

滑轮组的制作:
滑轮组的设计和组装,是学习简单机械的一个难点,也是课本知识在实际生活中的一个重要应用。在遇到这样的题时,有的同学找不到解题的突破口,不知如何按要求去设计滑轮组。在学习中如何突破这一难点呢?关键是同学们要掌握一种解这类问题的有效方法,下面就和同学们谈谈如何按要求设计组装滑轮组。

一. 滑轮组绳子的绕法
在按要求给滑轮组绕绳子时,同学们可按以下几个步骤进行。
第一步:确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件,如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动,计算出承担物重所需绳子段数 ,如果算出的绳子段数不是整数,一律进一位。例如:所得结果为n=3.4时,我们应选择绳子的根数为4。
第二步:确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,开始绕绳子;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,开始绕绳子。

二. 滑轮组的设计
按要求设计滑轮组是滑轮组学习内容的较高层次的要求,具体的设计方法可按如下步骤进行。
第一步:确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n,其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同,然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,动滑轮的个数 ;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,动滑轮的个数 。
第二步:确定定滑轮的个数。一般情况下,定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时,定滑轮的个数应为 ;拉力的方向向上时,定滑轮的个数为 。当n为偶数且方向向下时,定滑轮的个数为 ;方向向上时,定滑轮的个数为 。
综上所述,滑轮组的设计方法可归纳为:奇动偶定、一动配一定、奇数变向加一定、偶数同向减一定。
例2. 一根绳子只能承受1200N的拉力,要使它提起4200N的重物。
(1)要求人站在地面上把物体提起,应利用怎样的滑轮组?画出滑轮组的绕绳方法。
(2)要求使用的滑轮个数最少,应怎样组装滑轮组?画出滑轮组的绕绳方法。
解析:被提升的物体重力为G=4200N,绳子承受的最大拉力为F=1200N,所以可得承担重物的绳子的根数 ,由此可知绳子的根数为4,4为偶数,所以绳子的固定端应拴在定滑轮上,则可判断动滑轮的个数为2。

滑轮组组装的问题:
关于滑轮组组装问题虽考的不多,但学生在学习的过程中却是个难点,大部学生遇到此类题总要浪费大量的时间。为此,本人提供一种简洁的方法。
首先:确定绳子段数。根据题意确定绳子段数时要分两种情况而定。