一、关于滑轮的知识点
定滑轮
定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)。
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:定滑轮的实质是:等臂杠杆
③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
动滑轮
动滑轮特点:省一半力,但不能改变动力方向,要费距离。(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)
②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
滑轮组
滑轮组:使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
1、定义:由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
2、特点:可以省力,也可以改变力的方向。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
二、滑轮组的机械效率公式
W总=W有+W额
W总=动力对机械做的功
W有=机械对物体做的功
W额=克服机械自身重力、摩擦力做的功
η=W有/W总(任何机械都不可避免的做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1。机械效率通常用百分数表示)
当用滑轮组提升重物时,提升高度为h,则机械效率=Gh/(Fnh),即有用功=Gh,总功=Fnh。当用滑轮组拉动重物时,拉重物走动距离为S,重物受到的摩擦力为f,则机械效率=fs/(Fns),即有用功=fS;总功=FnS。其中的n值是承担动滑轮组绳子的段数。
三、滑轮组机械效率计算方法
1、如图所示滑轮组,在忽略绳重及轮与轴之间的摩擦的情况下,滑轮组的机械效率与提升物体的重力和动滑轮重力有关。
2、定性分析机械效率(如图所示竖直滑轮组)
①使用同一滑轮组,提升的重物越大,机械效率越大;
②提升同一重物,动滑轮重力越小,机械效率越大。
3、定量计算机械效率(如图所示竖直滑轮组)
处理G与F,h与s的关系时,有两个重要的原则:
①在不计绳重和摩擦时,同一根绳子上拉力相等,如果要求力的大小,可以对滑轮做受力分析(隔离法或整体法);
②忽略绳子长度的变化,一根绳子总长度不变,即绳子自由端伸长多少,负重端的绳子就会缩短多少,据此判断滑轮的一些几何关系,比如绳子自由端运动的距离和速度等。