物理滑轮组范文

物理滑轮组篇1

一个物体在受力时同一方向上往往不止受一个力，这时候只要结合合力的知识同样也可以用二力平衡的来解.如果能将二力平衡力与合力相结合后合理的运用到力学的各种题型中，对于解力学题目可以起到事半功倍的作用.讲“简单机械”这一章时，我发现将二力平衡与合力结合后运用于研究“滑轮组”，既可以合理的解释某些重要的结论，又可以在解题中发挥重要的作用.

用滑轮组提升物体时，如果不计摩擦、绳重及动滑轮的重力，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，即F=Gn .

例1如图1所示滑轮组中（不计摩擦、绳重及动滑轮重力）动滑轮上有3股绳子，所以拉力F=G3.那为什么作用在动滑轮上有3股拉力F就是物体重力G的13呢？对于这个问题书本上只是给出上面既定的结论，由结论可以推导出答案，这样学生只能从死记硬背中作这种题目.在这儿可以利用平衡力知识来合理的解释这个问题.

首先确立研究对象：动滑轮，当整个系统静止处于平衡状态时，分析动滑轮的受力情况（如图2）：上面受到3股绳子向上的拉力（拉力方向可以近似的认为相同都竖着向上），下面物体由于重力作用竖直向下的拉力.由平衡力可得在不考虑动滑轮重力时3股绳子向上的拉力之和应等于物体向下的重力：（绳子受力时同一根绳子上的力处处相等）3F=G，所以可得F=G3.若考虑动滑轮重力G动，则由3F=G+G动，此时F=G+G动3.在这个结论中运用平衡力使学生记住结论同时也很好的理解了结论，对结论在题目中的应用更得心应手.

平衡力分析法在解一些特殊题时同样也可以起到意想不到的效果.

例2如图3所示的装置中，若拉力F=2 N，不计摩擦，则甲、乙两弹簧测力计的读数应分别为

A.4 N、4 NB.6 N、6 N

C.6 N、4 ND.4 N、6 N

观察题目可以发现这条题目不是常规性利用滑轮组的一条题目，因为从图中无法说明动滑轮和定滑轮.常规性的解法：将滑轮组旋转90度.

分析甲弹簧测力计时，将滑轮组逆时针旋转90度可看作为如图4滑轮组根据滑轮组的特点可得

F甲=2F=4 N.

分析乙弹簧测力计时，将滑轮组顺时针旋转90度可看作为如图5滑轮组根据滑轮组的特点可得

F乙=3F=6 N.

将滑轮组改变方向，使滑轮组变成常规的图形是解题的策略之一.但这种方法在改变滑轮组方向时如若出现错误没有分清定、动滑轮，那解题就很容易发生错误.

在这儿如果巧妙的利用平衡力的方法是不是可以简捷点呢？

如图6在分析甲弹簧测力计时以左边的滑轮作为研究对象，利用平衡可得

滑轮左边受到一个力弹簧测力计的拉力，右边受到两根绳子的拉力，左边的力等于右边的力.

所以F甲=2F=4 N.

同理F乙=3F=6 N.

同样的解题方法应用于下面的解题中.

如图7所示，不计动滑轮的质量及转动摩擦，当竖直向上的力F=10 N时，恰能使重物G匀速上升，则重物G=N，绳固定端拉力为N，重物上升10 cm，力F向上移动cm.

首先这个滑轮是动滑轮，所以许多同学根据动滑轮的特点一个动滑轮两股绳子，在不计动滑轮的质量及摩擦时拉力F=G2，可得G=2F=20 N，拉力F移动的距离由s=2h得s=20 cm.

仔细分析发现这个滑轮虽然是动滑轮，但却不是一般使用动滑轮.所以利用一般动滑轮特点的结论肯定是错误的.在这儿是拉动动滑轮来拉动物体，相当于倒置使用动滑轮.一般解法是将动滑轮旋转180度，变为一般的动滑轮（如图8）：

旋转后可得此时G=F2=5 N，拉力F移动的距离相当于一般动滑轮中物体移动的距离，所以拉力移动的距离s=5 cm.

如果利用平衡力来解这题（如图9）所示，以滑轮作为研究对象，分析滑轮受力：滑轮向上有一个拉力，向下有两股绳子的拉力，所以F=2G，得G=F2=5 N.

物理滑轮组篇2

一、滑轮组绕线问题

作图题是中考中滑轮组知识的常见题型，重在考察学生对于滑轮组的固定端位置的确定能力及承担重物绕线段数、进行合理绕线的分析能力，学生解答该类题型时可灵活应用以下两点技巧：

1.奇动偶定

鉴于定滑轮只用来改变绳子的动力方向，而不用来省力，动滑轮则恰恰与之相反.因此，决定滑轮组是否省力的因素只有绳子的段数这一项，在确定固定端问题时，可以采用“奇动偶定”这一规律来判断.该规律作为确定滑轮绳索固定端的方法，指凡是用来承重的绳索，其段数n若为奇数，则固定端必定位于滑轮组的动滑轮上面，若其段数n为偶数，则该绳子的固定端位于定滑轮之上.如某中考题所示，题目给出图1这一滑轮组，要求学生进行绕线，以使重物G被匀速提升时最为省力.学生可以根据“奇动偶定”规律来绕线，作出如图2所示的滑轮组绕线图.

2.定下动上

解答上题的过程中，学生除了用到“奇动偶定”这一规律之外，还牵涉到滑轮组的绕线规律.即从内到外，拴动时上绕，拴定时下绕，这就是所说的“定下动上”技巧.具体指绕线顺序应该从内向外.若滑轮组绳子的固定端居于定滑轮上面，则将绳子向下绕，若固定端居于动滑轮上，则将绳子向上绕.使用此规律对考试问题进行具体地解答时，学生还要充分考虑动滑轮的数量这一问题.如上题所示，题目中动滑轮只数为1，其绳子可绕3段，若动滑轮只数变化，则相应地对绳子段数加以判断.

二、滑轮组的功与功率

中考中学生对滑轮组的功与功率两问题进行解答，首先应当熟练准确地找到有用、额外及总功，然后从题目中找出绳子段数，及是否计量摩擦与绳子重量的隐含条件，再使用力与距离计算，对两物理量进行快速准确地解答.接着以此为基础，结合功与功率计算公式，对滑轮组的功和功率进行最后计算.

以某题目为例，题目给出如图3所示的图形，不将各滑轮之间存在的摩擦与滑轮自重考虑在计量范围内，要求学生对功和功率进行计算.题目中，左方向受力为3F，右方向受力为物体和地面之间产生的摩擦力f.力的平衡公式规定向右的作用[HJ1.7mm]力等于向左的作用力，得出f=3F这一结论.可以看出，解答该题目时，功的计算不需考虑给定物体的重量.

再以另外一类较为特殊的题型为例，题目见图4，要求学生求功与功率.学生根据力平衡法则可知F等于2G+动滑[TP8CW18.TIF，Y#]轮的重量G动，然后再使用移动格数方法查出滑动物体滑动的实际距离SF，将力F的移动格数设定为向上1格，从题中给出的图可知，动滑轮上面存在2段绳子，因此，滑动物体这一绳子的自由端向上移动的格数即为2，所以，SF=0.5h.找到这些条件之后，便可以将功和功率求出.

三、滑轮组中机械效率问题

物理滑轮组篇3

一、分析滑轮组绳子的受力情况

使用滑轮组可以省力,也可以改变力的方向,使用时有n股绳子吊着动滑轮,提起物体所用力的大小就是物重动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是:滑轮组用n股绳子吊着动滑轮,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即s=nh.

确定滑轮组动滑轮绳子的股数的方法采用“分离法”:在定滑轮与动滑轮之间画一条虚线,只数与动滑轮相连的绳子的股数,即为n.如图1,与动滑轮相连的绳子有4股,而最后那股绳子只起到改变力的方向的作用,不承担物重.

例1如图2,物体G重为600N,在滑轮组的作用下上升0.5m.不计动滑轮重、绳重和摩擦,求拉力F是多少?移动了多少米?

解析由图知,n=5,所以F=G=120N,s=5h=2.5m.

例2如图3所示滑轮组,拉一物体在水平地面上做匀速直线运动,如果F为1200N,绳子末端前进了1.5m,则物体受到的摩擦力为多少?物体前进了多少米?

解析本题应对物体做受力分析.物体在水平方向上做匀速直线运动,它所受摩擦力f与动滑轮对它的拉力F1是一对平衡力.由图可知n=3,所以F1=3F=3600N.绳子末端移动的距离为物体移动距离的3倍,s物=0.5m.

答3600N0.5m.(注意:水平放置的滑轮组,绳子末端拉力的大小与物体受的摩擦力有关,与物体的重力无关.)

二、设计滑轮组构成方式

在设计滑轮组构成方式时:(1)根据F

个数.确定的原则是:一个动滑轮应配置一个定滑轮,当n为偶数时,可以减少一个定滑轮,但若要改变力的方向时,应再增加一个定滑轮.在确定了动、定滑轮的个数后,绕绳应按照“奇拴动、偶拴定、一动一定”的原则,由内向外绕滑轮.

例3一根绳子只能承受500N的拉力,用它来提起重1600N的物体,不计动滑轮重、绳重和摩擦,至少需要几个滑轮?画出装配图.

滑轮应是2个.如果我们不清楚需要几个定滑轮,可以先按照“奇动偶定”的方法,选好绳子的起点,按照要求一个一个地组装,直到滑轮组能够满足要求.(注意题中“至少”二字)

练习

(1)如图5,弹簧测力计A、B分别系于两个墙面上,中间滑轮组绳子自由端的拉力F为20N,不计滑轮重、绳重、测力计重和摩擦,则A、B的示数分别为多少?

(2)一汽车不小心开进了泥潭中,司机找来一套滑轮组,要将汽车从泥潭中拉出,如图若车重为6×104 N,汽车受到的阻力是车重的0.02倍,忽略滑轮重、绳重及摩擦,请在图中画出最省力的绳子绕法.并计算出司机最少要用多大的力才能将汽车拉出来.

物理滑轮组篇4

1.影响斜面机械效率的因素

影响斜面机械效率的因素有：斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度。倾斜程度影响的是有用功，粗糙程度影响的是额外功。斜面越光滑，机械效率越高；斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。

图1例1.如图1所示是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置。

（1）实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个，砝码若干，为了完成实验，还需要的测量工具是。

（2）实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码，改变物块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动。实验的部分数据如下表：

实验

次数接触面粗糙

程度物块

重

G/N物块上

升的高

度h/m沿斜面

的拉力

F/N物块移

动的距

离l/m机械

效率1较粗糙

（木块-木板）2.00.251.20.8052%2同上2.00.351.40.8063%3同上5.00.353.50.8063%4较光滑

（铁块-木板）5.00.353.10.80①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与、、的关系。

②在第四次实验中，斜面的机械效率为。

解析：（1）分析表中需要测量的物理量，从而知道需要的测量工具。由表中数据可见需要测量的物理量有四个：物块的重力、沿斜面的拉力、物块上升的高度、物块移动的距离，其中前两个由弹簧测力计完成，后两个由刻度尺来完成，因此还需要补充的器材是刻度尺。

（2）①分析实验1、2，接触面的粗糙程度、物块重力相同，斜面的倾斜程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系（有关）；

分析实验2、3，斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度相同，物块重力不同，机械效率相同，研究的是斜面的机械效率与物块重力的关系（无关）；

分析实验3、4，斜面的倾斜程度、物块重力相同，接触面的粗糙程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度的关系（有关）。

由此可见探究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度、物块重力、斜面倾斜程度的关系。

②斜面的有用功等于物块的重力和物块上升高度的乘积，即W有=Gh；总功等于沿斜面的拉力和物块移动距离的乘积，即W总=Fl。

斜面机械效率η=W有/W总=Gh/Fl=(5N×0.35m)/(3.1N×0.8m)≈71%。

所以，根据以上实验数据分析，斜面的机械效率与接触面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关，与物体的重力无关。接触面越光滑，机械效率越高；斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。

2.影响滑轮组机械效率的因素

在不考虑绳的重力，绳与轮、轮与轴之间的摩擦时，影响滑轮组机械效率的因素有：滑轮自身的重力和物体的重力。物体的重力影响的是有用功，动滑轮自身的重力影响的是额外功。物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高；动滑轮自身的重力越大，机械效率越低。

例2.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小明用图2所示的滑轮做了多次实验，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：

物理量

实验次数钩码

总重

G/N钩码上升

的高度

h/m测力计

示数

F/N测力计移

动距离

s/m机械

效率

η140.11.80.3260.12.40.383%340.11.40.557%440.21.41.057%图2（1）第1次实验测得的机械效率为。（结果保留两位有效数字）

（2）分析表中数据可知：第2次实验是用图做的；第4次实验是用图做的。（填“甲”、“乙”或“丙”)

（3）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率。

（4）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度。

解析：（1）第一次实验测得的机械效率η=W有/W总=Gh/Fs=(4N×0.1m)/(1.8N×0.3m)≈74%。

（2）同一装置的滑轮组，物体越重，机械效率越高；拉同一重物，动滑轮越重（动滑轮个数越多），机械效率越低。所以第二次实验机械效率最高，应该是用乙图做的；第四次实验机械效率最低，应该是用丙图做的。

（3）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，增大所拉物体的重力可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低。

（4）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。

根据以上实验可知，滑轮组的机械效率与滑轮组中动滑轮的重力和物体的重力有关。在被提升的重物一定时，滑轮组中动滑轮的重力越大（动滑轮个数越多）时，机械效率越低；使用同一滑轮组所拉物体的重力越大时，机械效率越高。

3.影响杠杆机械效率的因素

在不考虑摩擦时，影响杠杆机械效率的因素有：杠杆自身的重力和物体的重力，物体的重力影响的是有用功，杠杆自身的重力影响的是额外功。

图3例3.某实验小组利用图3所示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用弹簧测力计拉住杠杆，使杠杆保持水平；

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。

回答下列问题：

（1）杠杆机械效率的表达式为η=。（用已知或测量的物理量符号表示）

（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是。

（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将(填“变高”、“变低”或“不变”)。

解析：（1）杠杆机械效率的表达式为η=W有/W总=Gh/Fs=Gh1/Fh2。

（2）若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的自重。因为使用杠杆时需要克服杠杆自重、摩擦力等做功，这是使用杠杆的额外功。

（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，克服杠杆自重做的额外功不变，而在拉力提升同样高度时，重物提升的高度增加，做的有用功增大，所以机械效率变高。

综上所述，无论是斜面、滑轮组还是杠杆，它们的机械效率并不是固定不变的，都与机械本身的装置、所拉物体的重力有关。

机械装置本身不随物体一起运动的斜面的机械效率，与物体的重力无关；与斜面的粗糙程度和倾斜程度有关，斜面越光滑，额外功就越小，机械效率越高；斜面的倾斜程度越大，有用功就越大，机械效率越高。

物理滑轮组篇5

一、 简单机械的种类、定义及性质

简单机械在我们已学过的中学内容里归纳起来有以下四种形式：

1、杠杆

定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。

实际生活中的杠杆有省力的，也有费力的，还有既不省力、也不费力的，例如独轮车、钳子、起子、剪刀、天平等。

2、滑轮

滑轮可分为定滑轮、动滑轮、滑轮组三种。

（1） 定滑轮

定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。

定滑轮实质是一个等臂杠杆使用它不省力，但可改变力的方向，

例如在旗杆上装一个定滑轮，人站在地上就能把旗子升到高处。

（2） 动滑轮

定义：滑轮和重物一志移动，这样的滑轮叫动滑轮，动滑轮的实

质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但是不能改变力的方向，在很多情况下使用不方便，因此动滑动很少单独使用。

（3） 滑轮组

定义：动滑轮和定滑轮组合在一起叫滑轮组。

这种机械使用起来既方便，又省力，例如汽车起重机、塔式起重

机等。

3、轮轴

定义：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械，叫做轮轴。

轮轴的实持是可以连续旋转杠杆，例如汽车驾驶盘、手摇卷扬机、辘轳等。

4、斜面

定义：与水平方向有一个倾角的面叫斜面。

使用斜面可以省力，但不能省功。例如，为了省力，人们在把重的物体搬到车上时，常常搭上一块木板。

二、 简单机械的有用功、总功及效率。

为了清楚有效地搞好机械效率复习，我把简单机械的有用功、

总功及效率总结列表如下（表中“L1”表示动力臂，“L2”表示阻力臂，“L”表示斜面长“R”表示轮关径，“r”表示轴关径，“h”表示重物所升高度或斜面高，“s”表示绳子自由端的伸长量，“F1”表示动力，“F2”表示阻力，“G”表示物生，“n”表示轮轴转的周数或表示承担动滑轮的绳子段数）。

项目

名称

有用功

W有用 总功W总 机械效率η

杠杆 F2*L2 F1*L1 F2*L2/F1*L1*100%

轮轴 n·2πr*G

或G*h n·2πrR*F1或:

h/2πr·2πr*F1 n·2πrG/n·2πrRF1

*100%或G*h/(h/2πr*2πR F1)*100%

滑轮 竖直

状态 G*h(G也可含滑轮重) F1*nh G*n/F1*nn′*100%

水平状态 F2*3/n F1*3 F2*(3/n)/F1*3*100%

斜面 G*h F*L G*h/ F*L*100%

说明,表中有些栏目的公式没有化成最简式,目的在于让公式仍能继续充分反映各机械的本质特征,便于学生准确选择公式解答题目.

三、 习题示范

使用上表公式，求解有用功、总功时要根据题目的要求正确选择

力和力臂或距离的单位，避免因单位混乱而出错；求解机械效率时，公式上下相同物理量单位统一就可以了，不必再转换成国际单位，以节约时间，提高解题速度。

例1：沿着长5米、高1米的斜面，把重104牛顿的物体用2500牛顿的力沿斜面拉到车上去，这个斜面的机械效率是多少？额外功是多少？

解：本题属于求斜面机械效率问题，参照上表所列可知：

W有用 =G*h，W总=F*L

根据η=，得

η=G*h/F*L=104*1/2500*5*100%=80%

又根据W总= W有用+ W额外得：

W额外=W总- W有用

=F*L+G*h

=2555*5-104*1

=2500（焦）

例2：如图所示的滑轮组提重2000牛顿的货物，这个滑轮组的机械效率为62.5%，求拉力的大小。

解：本题与滑轮的机械效率有关，而且属于竖直状态的问题，根据上表所列，设绳子自由端伸长s米，则：W有用=G*s/n，W总=F*s

而η= W有用/ W总= G*s/n/ F*s*100%，n=4，

故F=G/nη=2000/4*62.5%=800（牛）。

必须指出表中滑轮的效率公式不但适用于滑轮组，也同样可适用于定滑轮、动滑轮，切莫缩小应用范围。

例3：用道钉撬来撬铁路枕上的道钉（如图2），加在道钉撬撬上的力是200牛顿它的动力臂是1.2米，阻力臂是6厘米，求道钉对道钉撬的阻力，若机械效率为40%,道钉对撬撬的阻力又是多少?

解:求第一问时的机械效率为10%,根据上表查杠杆的有关公式得: F2*L2=F1*L1

F2=F1*L1/L2=200*1.2/0.06=4000（牛）

第二问的机械效率为40%，得：

η= F,2*L1/ F1*L1*100%，得

F, 2= F1*L1*η/ L2=200*1.2*40%/0.06=1600（牛）

例4：人们用辘轳从井中提起一桶300牛事出有因重的水，轮半径是轴半径的3倍，在轮上加200牛顿的力才能把这桶水匀速提起（如图3），该辘轳的效率是多少？

解：题目虽然没有把已知R和r的具体数值，但已经告诉R=3r，在只求效率的情况下，不需要求出W有用/ W总，只要能求得比值就行了，假设辘轳转了n周，则

η=（n·2πr*F2）/ （n·2πR*F1）*100%

η= r*300/3r*200*100%

=50%

（载1994年第3期《中学物理教学参考》）

物理滑轮组篇6

关键词：物理学科；恒量；变量

在物理学科所创设的解题情境中，这样的情境设置占有相当大的比例，即当一个物理量发生改变时，会引起相关的其他一些物理量发生改变。如：当用电器两端的电压发生改变时，用电器通过的电流、电功率等会随之发生改变；当同一滑轮组所提升物体的重力发生改变时，所用的拉力、滑轮组的机械效率会随之改变等。解这类题时，很多学生往往束手无策，不知从何着手，或者由于认识有误，错误频出。例如：解电学题时，不同电路状态下的物理量值会出现张冠李戴；解滑轮组问题时，往往会认为同一滑轮组的机械效率总是不变的。

如果把这些不同情景下发生改变的量称为“变量”，如何建立起不同情景之间的联系，是解题的关键，而在不同情景间能起联系作用的便是那些不变的量，即我们所谓的“恒量”。找到了“恒量”，便找到了解题的突破口，即抓住“不变”以应“万变”。下面以两例来说明这类题型的解题思路。

1.由电源引到某工地的一只标有“220 V、100 W”的灯泡亮度较暗，测得该灯泡的实际功率只有81 W，而电源的电压确为220 V，问：输电导线上消耗的功率约有多大？你在计算中用到了什么近似处理？

本题解题的关键是在灯泡的实际功率为81 W时，还要找到

一个已知条件，才能在这种情景下开始解题，而此时灯泡的电压与电功率均已不等于标值，因此，要找的已知条件是只有灯泡正常工作与不正常工作时可以认为相等的量，即依靠标值（正常工作值）计算出灯泡的电阻，把电阻作为不变的值与实际功率联系解题，解题过程如下：

R灯===484 ？赘；

U灯===198 V；

U线=U源-U灯=220 V-198 V=22 V；

I线=I灯=== A；

P线=U线I线=22 V× A=9 W.

灯泡的电阻与温度有关，灯泡工作的电压不同，其灯丝温度不同，电阻也不同，而本题只有把灯泡的电阻作为不变的值，才能由正常工作条件转化为不正常工作所需条件，所以解题过程中采用了把电阻作为“恒量”解析这一近似处理。

2.滑轮组如图甲所示，每个滑轮等重，不计绳重和摩擦，物体重G从200 N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象。问：

（1）每个滑轮重多少？

（2）绳子能承受的最大拉力是多少？

（3）当滑轮组的机械效率为80%时，物体重多少N？

在解本题的过程中，根据题设条件与情景，应该还要注意两个基本知识点，即两个公式：F=（G物+G动）；η===.解题过程如下：

由图像中A点坐标可知，当物体重为200 N时，滑轮组机械效率为50%，则动滑轮的重力G动=-G物=200 N；

由B点坐标可知，所提升的物体重力最大为1800 N，此时绳子所承受的拉力最大，则F最大=（G物′+G动）=（1800 N+200 N）=667 N.

当滑轮组机械效率为80%时，G物″===800 N.

在解题过程中我们可以看到，动滑轮重力G动一直贯穿始终，当所提升的物体的重力发生改变时，绳子的拉力与滑轮组的机械效率均随之改变，因此，动滑轮重力起到了连接不同情景的作用。

同样，在有关浮力问题计算中，当有些力的大小发生变化时，也可抓住某一大小不变的力进行相关计算解题。

当然，以上解题过程也可以从其他知识角度进行解析，但“恒量”解析不失为一个较好的切入点，希望能起到拓展学生解题思路的作用。

物理滑轮组篇7

关键词：燃气轮机 合成油

一、合成油系统简介

燃气轮机的合成油系统，为压气机前、后轴承，高压涡轮轴承及附件齿轮箱和传动齿轮箱提供油，并对附件齿轮箱和传动齿轮箱的啮合发热部位，起到和散热的作用，另外也为可调导叶作动筒提供动力油。

合成油撬是给燃气轮机提供油的设备。

本滑油系统使用航空涡轮发动机合成油MIL-L-23699E。

二、合成油与矿物油的比较

通常来说，压缩机组一般使用两种油，分别为矿物油与合成油，现将两种油品进行比较。

矿物油是从原油中通过物理的方法提炼得出的，炼制工艺较简单。合成油使用的是原油中较好的成分，加以化学反应并透过人为控制达到预期的分子形态，其分子排列整齐，抵抗外来变数的能力很强。因此合成油品质较好，其对热稳定、抗氧化反应、抗黏度变化的能力要比矿物油强得多。

由于燃气轮机的转速更高，运行工况更苛刻，故压缩机组中的燃气轮机部分，使用各方面性能更好的合成油；而动力涡轮和压缩机部分使用较为廉价的矿物油。

三、供油回油组合泵分析及比较

燃气轮机合成油泵组件转动是经过以下流程：

高压压气机前轴端驱动——中央齿轮箱驱动——传动齿轮箱驱动——附件齿轮箱驱动——滑油泵组件 。

由此可知，滑油泵组件的转速和高压压气机转速，也就是说和燃气发生器转速之间存在有一个恒定的转速比。燃气发生器转速和滑油泵组件转速存在有一个正比关系。

滑油泵组件为有一对齿轮泵供油泵及五对齿轮泵回油泵组成，齿轮泵的供油特性为供油量及回油量与滑油泵组件的转速成正比。换言之，即与燃气发生器的转速成正比关系。

由于滑油泵组件与燃气发生器的转速之间存在有一个恒定的正比转速关系，因此，燃气发生器在任何一个转速均有一个与之相对应的滑油供应压力即流量，这对于运行中的轴承而言，在任何转速点均有一个与之相匹配的滑油供应压力及流量，这就能最大限度的满足轴承运行工况的需求。这种供油状态对延长轴承寿命提供了最好的保证。

分析比较：RR机组滑油调节系统复杂，原因是：要把一个恒定的流量调节到与燃气发生器轴承所需的流量是一件很复杂的事情。RR机组为保证在主要转速范围内的供油流量而设计了滑油流量控制阀。滑油流量控制阀为一由控制系统控制的同步电机。同步电机的工况与燃气发生器转速成函数关系。因此由燃气发生器的转速信号转变成滑油流量控制阀同步电机的电流信号，中间要经过一整套控制元件，使结构复杂。与RR机组相比，GE机组在正常运行状态下，滑油供油流量自动与燃气发生器完全匹配，无需再调，使整个系统极为简单。

四、合成油箱液位计LT-125的分析

燃气轮机的合成油箱内配备了液位计LT-125，原理：Rosemount 3300 系列雷达液位计LT-125是一种智能的双缆连续型液位变送器，它是基于时域反射（TDR） 原理。 低功率的毫秒脉冲沿浸入过程介质的探头传导， 当脉冲达到测量的材料表面时，部分能量反射回变送器，生成的脉冲和反射的脉冲之间的时间差，转换为距离，从而根据此距离计算总液位或界位。

液位指示器LT-125能够现场液位指示并提供不同的油箱液位高，低报警。信号由就地传输至MKVIE。

当油箱内液位低到报警值220mm时，会发出一个低报警LAL，同时启动程序被隔离，合成油箱加热器23QT-2电源切断，显示在HMI上。

当油箱内液位达到430mm时会发出一高报警LAH，并在HMI上显示。当液位计LT-125失效时启动被隔离。

设计不足：液位变送器只有液位低报警功能，而未设计液位低低机组保护停机功能。由此可能导致因合成油泄漏，油箱被抽干，机组被迫因滑油供应压力低而停机的现象发生。从理论上讲，当滑油供应压力低于停机压力值而停机时，由于燃气发生器正处于高转速状态，滑油泵的入口流量为37.9升～68.22升每分钟。燃气发生器从最高转速紧急停机后，降速为零的时间约为2～3分钟。当滑油泵入口抽不到油时，仅存管路内的滑油只需不到几十秒就全部进入轴承。在剩下的停转过程中轴承是在无油供应的情况下工作，俗称“干磨”，可能使轴承磨损过热，对轴承造成损害。

由于燃气发生器使用的是滚动轴承，相对滑动轴承而言对抵抗滑油过少而损坏的能力较高，在短期内影响不明显。如这种情况发生在滑动轴承上，后果将极为严重。

GE机组油箱液位变送器，未设计液位低低保护停机功能是本系统的缺陷。而在这一点，RR机组就做的不错，RB211--24G滑油箱液位变送器具有液位低低机组保护停机功能，以保证在滑油箱液位过低情况下停机，给轴承运行提供保护。

五、合成油油箱TK-1

合成油箱安装在箱体前部右上方，材料为不锈钢制造。油箱上安装有2个检查孔，平时用盲堵封住，检查油箱内部时可以打开。油箱上还安装有油温加热器23QT-2，液位观察窗LG-126，该观察窗便于在油箱加油时，直观的显示油箱液位，油箱底部安装有合成油箱加油管。

不足之处：燃气轮机滑油箱液位指示计位于箱体内，机组运行时现场无法观察。

六、温度控制阀TCV191

合成油工艺系统中，设置有温度控制阀TCV191。其原理是，通过对温度变化高度敏感的蜡/ 铜混合物的膨胀，可以实现温度控制功能。 反过来，混合物变热/ 膨胀产生的巨大力量可以作用于内部滑动阀，从而能够调节流量。

在动作过程中，内部滑动阀不断进行调整，从而准确地控制温度。 坚固可靠的构造使装置对温度变化非常敏感，不容易受到压力变化和突发性浪涌的干扰，使得能够在各种工作条件下始终保持稳定的温度。内部感应阀门均按照“膨胀蜡”原理进行工作，在极端严格的受控条件下，温度元件设为预先确定的温度。 这些温度是不可调节的。 如果需要更改系统温度，则必须安装替换元件。

七、磁性检屑器

在合成油系统的回油组合泵上，安装有磁性检屑器。通过检测燃机轴承及齿轮箱回油中的金属含量，用以分析轴承及齿轮箱内齿轮磨损情况。检测信号为电阻信号，由就地传输至MKVIE。当电阻达到100Ω或失败时会发出一个高报警，并在HMI上显示。

八、总结

随着我国的天然气需求的日益旺盛，长输天然气管线建设也在如火如荼的进行。燃气轮机是天然气站场的关键设备，合成油系统的运行状态，关系着燃气轮机的寿命及天然气管道输送的稳定性。所以研究合成油系统的各类部件作用原理，并对不同机型合成油系统进行比较分析，有很重要的现实意义。

参考文献

[1]《西二线燃驱压缩机组_运行维护手册》.

物理滑轮组篇8

1.（2021·广州模拟）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得物体M所受重力和各拉力如表所示，则（

）

A. 乙、丙的机械效率相等

B. 使用图丙斜面可以省力

C. 甲、乙的机械效率相等

D. 甲、丙的机械效率相等

2.（2021·历城模拟）小明在课外兴趣小组探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，用同一套滑轮组完成了如图所示的实验。那么他想探究的是：滑轮组机械效率的高低与下列哪个因素的关系

（

）

A. 被提升物体的重力

B. 动滑轮的重力

C. 物体被提升的高度

D. 所用拉力大小

3.（2020九上·陕西月考）甲乙两台机器所做的总功之比是之3：4，机械效率之比是2：1，则它们有用功之比为（

）

A. 3：4                    B. 2：3                     C. 8：3                       D. 3：2

4.（2020九上·陕西月考）下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（

）

A. 物体做功越多，功率一定越大

B. 机器的功率越小，机械效率一定越低

C. 功率不同的机器，做的功一定不相等

D. 额外功与总功之比越小，机械效率一定越大

5.（2020九上·陕西开学考）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：（

）

①动滑轮重为200N

②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J

③重物匀速上升过程中，它的机械能增大

④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%

关于小明的以上论断（

）

A. 只有①③正确

B. 只有②③正确

C. 只有①②③正确

D. ①②③④都正确

6.（2020八下·迁西期末）如图所示，在斜面上将一个重

6N

的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为

2N，斜面长

4m，高

1m。下列说法正确的是（

）

A. 运动过程中，重物共受到三个力的作用

B. 运动过程中，重物的机械能保持不变

C. 斜面的机械效率为

75%

D. 重物受到的摩擦力为

2N

7.（2020·长春模拟）如图所示，两个斜面的粗糙程度相同，现将甲乙两个物体分别从斜面的底端以相同速度匀速拉到顶端，拉力分别F1和F2，且F1=F2，这一过程中，下列说法中正确的是(

)

A. 左侧斜面的机械效率大于右侧斜面的机械效率

B. 左侧斜面的额外功大于右侧斜面的额外功

C. 拉力F1的总功率小于F2的总功率

D. 上升过程中甲物体增加的重力势能小于乙物体增加的重力势能

8.（2020·罗湖模拟）如图所示，一个重为600N的物体，通过滑轮组在25N拉力作用下匀速直线运动了2m。已知物体受到的滑动摩擦力为60N，这过程中，结果错误的是（

）

A. 绳子自由端移动了6m

B. 拉力做了150J的功

C. 滑轮组的额外功为120J

D. 该滑轮组的机械效率为80%

9.（2019九上·南丹期中）如图所示，小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为

W1

，机械效率为

η1

；用已滑轮所做的总功为

W2

，机械效率为

η2

，若不计绳重与摩擦，则（

）

A. W1=W2

η1=η2

B. W1

η1>η2

C. W1=W2

η1

D. W1>W2

η1

10.（2019·广州）如图所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，过程绳的拉力对甲做的功为WAB:用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为（

）

A. WABWCD                 B. WCDWAB                 C. GHWCD-WAB                 D. GHWCD+WAB

11.（2018九上·庐江期末）如图所示，规格完全相同的滑轮组用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G1、G2两个物体，比较它们的省力情况和机械效率（不计摩擦），下列说法中正确的是（

）

A. 若G1=G2，

则F1＜F2，

甲的机械效率较高

B. 若G1=G2，

则F1＞F2，

乙的机械效率较高

C. 若G1＜G2，

则F1＞F2，

甲的机械效率较高

D. 若G1＜G2，

则F1＜F2，

乙的机械效率较高

12.（2018九上·雁塔期中）如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A.B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（

）

A. 重物在A点处人做的有用功多

B. 重物在B点处人做的有用功多

C. 重物在A点处杠杆的机械效率高

D. 重物在B点处杠杆的机械效率高

13.（2018·常州模拟）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，

竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（

）

A. 同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将超过100%

B. G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变

C. 此滑轮组动滑轮的重力为2

N

D. 当G物=6

N时，机械效率η≈

66.7%

14.为模拟盘山公路，现将连接了重1N小球的细线穿入一根长1m的细管，如图，将细管从竖直放置的圆柱体底部a点开始斜向上缠绕5圈后，恰好绕至顶部b点，相邻细管间的高度均为12cm，在b点处通过细线用0.8N的拉力（与管的轴线平行）将管口的小球从a点匀速拉至b点，则缠绕在圆柱体上的细管（模拟的盘山公路）的机械效率为（

）

A. 83.3%                    B. 80%                       C. 75%                        D. 60%

15.（2021·道里模拟）小明利用如图所示的装置沿水平方向匀速拉动一个重2000N，底面积为0.5m2的物体A时，A受到地面的摩擦力为600N，作用在绳端的拉力为250N，则A对地面的压强是________Pa；该装置的机械效率是________。

16.（2021·昆明模拟）如图所示，在左侧A处，利用滑轮组把同一物体（重为G）从水平地面匀速直线拉到高为h的过程中绳端移动距离为________；绳端拉力所做的功为WA

，

右侧B的物体从水平地面匀速直线拉到同一高度，此过程中绳的拉力对物体所做的功为WB

，

该滑轮组机械效率为________；如果其他条件不变，仅增加物体的重量，则滑轮组的机械效率________（选填“增大”、

“不变”或“减小”）。

17.（2020九上·涡阳月考）用如图所示的滑轮将重为60N的物体A匀速提升1m，已知该滑轮的效率为75%，克服机械摩擦所做的功为8J，绳重不计，则动滑轮重为________N。

18.（2020九上·五华月考）如图所示，小明的爸爸用600N的拉力使重1140N的物体在10s内匀速上升了2m（不计摩擦及绳重），此时滑轮组的械效率为________。体重为450N的小明也用此滑轮组来提升同一物体，但物体没有被拉动，当小明对地面的压力为0N时，物体对水平地面的压力为________N。

19.（2020九上·常熟期中）如图甲所示，小明利用滑轮组提升重物，己知重为500N的小明臂力为600N，动滑轮重50N，绳子能承受的最大拉力为800N，随着货物重量的增加，小明绘制了滑轮组的机械效率η和物重G的关系图如图乙所示，请你从滑轮组的使用价值和实际使用情况出发计算ηA=________%、ηB=________%（不计绳重及摩擦、若结果不是整数则保留一位小数）。

20.（2020·百色）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮将同一个物体G匀速提升相同的高度h，已知两次拉力之比F甲∶F乙＝5∶3，则这两个过程中有用功之比W甲∶W乙＝________，两个滑轮的机械效率之比η甲∶η乙＝________。

21.（2019九上·安徽月考）小明在探究杠杆机械效率的实验中，将重为30N的物体G挂在一粗细相同质量均匀的长硬棒的中点，在棒的另一端用竖直向上的拉力将物体缓慢匀速提升时效率是75%，若不计摩擦，杠杆自重为________N。

22.（2018八下·汉阳期末）用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60

N，物体匀速上升的速度始终为1

m/s(不计绳重、摩擦及阻力，ρ水＝1×103

kg/m3

，

g＝10

N/kg)．则物体浸没在水中时受到的浮力为________N；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为________；

23.（2021·自贡模拟）在探究“滑轮组的机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得笫4组数据，如下表所示：

（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法；

（2）某次实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，弹簧测力计示数如图乙所示，为________N。第3次实验时滑轮组的机械效率为________（结果精确到0.1%）；

（3）由表中第________组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关；

（4）由表中第3、4组数据可知，不同滑轮组的机械效率与摩擦和________有关；第3组实验中克服摩擦所做的额外功为________J。

24.（2021·眉山模拟）对“斜面的机械效率与什么因素有关”这一课题，小明提出了如下一些值得探究的猜想：

①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；

②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；

③斜面的机械效率与斜面的长度有关；

④斜面的机械效率与物体的重力有关。

如图所示，小明用弹簧测力计沿同一斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。

（1）小明探究的是猜想________（填序号）。分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越缓越________（选填“省”或“费”）力；斜面越陡，机械效率越________（选填“高”或“低”）。

（2）小明又进行了第4次实验，他在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，小明测得这种情况下斜面的机械效率为________（保留一位小数），把第4次与第________次测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。

（3）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力________（选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。

25.（2021·乐山模拟）如图所示是用滑轮组将一个沉在水中、质量为10kg、体积为5dm3的实心物体吊起的过程。物体没有露出水面前，5s内被匀速吊起1m，已知此时绳子拉力为F＝20N。求：（g取10N/kg）

（1）水对容器底部的压强；

（2）物体受到的浮力；

（3）拉力的功率及滑轮组的机械效率。（结果精确到0.1%）

26.（2021·成都模拟）用如图甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，

动滑轮A所受重力为G1，

物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，

拉力F1做功的功率为P1，

滑轮组的机械效率为η1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图乙所示用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，

物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，

拉力F2做功的功率为P2，

滑轮组的机械效率为η2。已知G1-G2=30N，η2-η1=5%，

P1P2=1615

，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为

4×10-2m3

，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：

（1）物体M1受到的浮力F浮；

（2）拉力F1与F2之比；

（3）物体M1受到的重力G。

27.（2020·南岗模拟）一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F是1×103N，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为90%．求：

（1）拉力F做的总功和有用功为多大？

（2）汽车沿水平匀速移动时，受到的阻力大小？

（3）利用学过的知识，你还有什么办法可以使汽车从泥泞中开出来？（要求体现出所用方法和涉及的物理知识）

28.（2020·高邑模拟）如图甲所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知罐笼的底面积是1.6m2

，

被提升的建筑材料重为2800N，拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升了20s，拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示。不计动滑轮和钢丝绳的重及摩擦。求：

（1）拉力F的大小：

（2）提升机在提升建筑材料时的机械效率

（3）当装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时，对地面的压强。

29.（2020·达州模拟）如图甲所示，斜面的夹角为30°，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着浸入水中的重9×104N，底面积为100dm3的柱形货物A向上匀速运动。如图乙所示，将A拉至斜面后，物体A以2m/s的速度运动时，汽车对绳的拉力的功率为180kW。不计绳、滑轮的质量和摩擦，g=10N/kg。求：

（1）将A置于水平地面时对地面的压强；

（2）如图甲所示，当A有30dm浸入水中时，汽车对绳的拉力；