【精品讲义】浙教版 科学 9年级上册 3.4-2 简单机械——滑轮、机械效率17页

第 3 章 能量的转化与守恒
3.4-2 简单机械——滑轮、机械效率
目录
....................................................................................................................................................1
....................................................................................................................................................4
....................................................................................................................................................5
....................................................................................................................................................7
..................................................................................................................................................11
1.定滑轮
周边有小槽，能绕中心轴转动的小轮叫做滑轮。滑轮分定滑轮、动滑轮两种。用定滑轮、动滑轮又可
以组装成不同的滑轮组。
定滑轮——使用时，轴固定不动。
特点：不能省力，但能改变力的方向。
实质：相当于一个等臂杠杆。(支点为滑轮的轴心，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径)。
【归纳提升】该滑轮工作时，滑轮的轴位置不随重物一起移动，把这种滑轮叫定滑轮。定滑轮不省力(使
用定滑轮提升重物 G 时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力 F＝G)，不省距离(使用定滑轮提升
重物时，若重物被提升 h，则绳子自由端移动的距离 s＝h)，能改变力的方向(不管沿哪个方向拉绳子，在不
计绳重及摩擦时，拉力 F＝G)。

定滑轮在使用时，相当于一个等臂杠杆，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。
2.动滑轮
(1)定义：使用时轴随物体一起运动的滑轮。
(2)特点：能省一半的力，但费距离，不能改变力的方向。
(3)实质：相当于动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。(支点为滑轮与绳子相切的切点，动力臂等于滑轮的
直径，阻力臂为滑轮的半径)。

【归纳提升】该滑轮工作时，滑轮的轴随重物一起移动，把这种滑轮叫动滑轮。动滑轮省力(使用动滑
轮提升重物 G 时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力 F＝1/2G)，费距离(使用动滑轮提升重物时，
若重物被提升的高度为 h，则绳子自由端移动的距离 s＝2h)，不能改变力的方向。
当竖直向上用力时，动滑轮的动力臂为轮的直径，阻力臂为轮的半径，因此，动滑轮实质是一个动力
臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆。
3.滑轮组
(1)构成：实际应用时，常常将动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组。
(2)特点：使用滑轮组，可以省力，有的可以改变力的方向，但费距离。
(3)使用时，动滑轮和物体的总重由几股绳子承担，那么拉起物体所用的力就是总重的几分之一。

【知识探究】利用刻度尺进一步测量重物上升的高度及绳子自由端移动的距离，你能发现什么规律呢？
绳子自由端移动的距离 s＝nh(h 表示物体上升的高度)，因此，使用滑轮组虽然省力但费距离。。
4.有用功、额外功、总功
(1)有用功：对我们有用的，是我们所需要的功。
(2)额外功：虽然不需要，但又不得不做的功叫额外功，也叫无用功。
(3)总功：有用功与额外功之和。
如：买油时，把油从地面上提起来，对油做的功叫做有用功，对油瓶做的功是额外功，对油和油瓶做
的功是总功。
5.机械效率
有用功与总功之比叫机械效率，用希腊字母 η 表示，机械效率通常是一个百分数。
η=W 有用/W 总×100%
(1)使用机械有时可以省力，有时可以省距离，但使用任何机械都不能省功。
(2)由于使用任何机械都不能省功，所以机械效率不可能大于 1。
由于使用机械时，机械受到重力作用，机械之间、物体和机械之间的摩擦总是存在的，所以总要做一
些额外功，因此，机械效率绝对不会达到 100%，或者说机械效率总小于 1。
(3)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机械间的摩擦等，也可以在额外功一定时增大有用功。
6.斜面
利用斜面提升重物：
①不计斜面摩擦时：Fs=Gh。
②计斜面摩擦时：Fs>Gh，W 有用＝Gh，W 总＝Fs。

...