八年级 · 全一册 · 北师大版(主编:郭玉英)
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30 探究影响滑轮组机械效率的因素

免费读1262字2024-07-22

  老师:同学们好,欢迎来到空中课堂,我是来自北京市顺义区杨镇第二中学的物理老师高金平。通过上节课的学习,我们认识到使用任何机械都不能省工,知道衡量机械性能的另一重要参数,机械效率。今天我们就以滑轮组为例,继续学习机械效率。老师,这里有两个不同的滑轮组,我让两个滑轮组提升相同的重物,并让其升高相同的高度,即两个滑轮组做的有用功相同。根据你们的生活经验和掌握的物理知识,你们猜想一下这两个滑轮组的机械效率相同吗?下面我们就来测量一下这两个滑轮组的机械效率。同学们,你们知道如何测量滑轮组的机械效率吗?这是一位同学的实验方案,我们大家一起来看一下,它的实验原理是,机械效率等于有用攻比总攻,有用攻等于物体的重力乘以物体被提升的高度,总共等于绳子末端拉力乘以绳子端上升的距离。它用到的工具是弹簧测力计和刻度尺。首先用弹簧测力计测出物体的重力g,然后组装滑轮组提升物体到一定高度,同时用测力计测出绳子末端的拉力f,用刻度尺测出物体上升的高度h和绳子末端移动的距离s。利用测量得到的g、h、FS代入关系式计算得到滑轮组的机械效率。

  老师:大家同意他的观点吗?我们知道滑轮组的机械效率等于有用攻与总攻的比,总攻是外界对滑轮组的输入攻,那么总攻是哪个力做的?攻是人手对绳子末端拉力f做的功,即总共等于拉力f乘以绳子末端拉过的距离s。滑轮组对外输出的功叫做有用功。有用功是哪个力做的功?显然是动滑轮对外拉力t做的功。拉力是物体的重力吗?显然不是。那么动滑轮对物体的拉力大小等不等于物体的重力大小。请看下面的情境。利用滑轮组数值向上提升勾码同学们,请你们在学案中画出勾码的受力分析图,钩马受竖直向下的重力g,竖直向上的动滑轮对它的拉力t,当沟马变速上升时,钩马此刻处于非平衡状态,所以动滑轮对钩马的拉力t不等于钩马的重力。只有在钩马匀速上升的过程中,动滑轮对钩马的拉力t才等于钩码的重力。所以这种情况下,要测量滑轮组的机械效率,必须让重物匀速上升。

  老师:下面请看情境2,利用滑轮组提升浸在水中的沟码。请大家在学案中画出沟码的受力示意图,钩马受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和动滑轮对它的拉力。即使钩马被匀速提升,动滑轮对钩马的拉力t也不等于钩马的重力,动滑轮对钩马的拉力t等于钩马的重力,减去钩马受到的浮力。

  老师:情境三,利用滑轮组使物体向左匀速直线运动。请大家对贝拉物体受力分析,此时物体数值方向上受到数值向下的重力和数值向上的支持力。根据二力平衡条件,重力和支持力相等水平方向上受到水平向左的拉力和水平向右的滑动摩擦力,此时动滑轮对物体的拉力t等于物体与桌面的滑动摩擦力。

  老师:经过上面的分析,我们可以看到这位同学的测量滑轮组机械效率的方法并不全面,它只适用于情境一中滑轮组匀速提升物体。测量滑轮组的机械效率的原理应是,一塔等于有用攻比,总攻等于t,h比FS。当物体匀速运动时,动滑轮对物

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