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滑轮组是由定滑轮和动滑轮组合而成的简单机械。定滑轮固定不动,只能改变力的方向;动滑轮可以移动,能够省力。在这个滑轮组中,有两段绳子承担着重物和动滑轮的总重力,所以绳子段数n等于2。理论上拉力等于重物重力除以绳子段数。
滑轮组的计算有几个重要公式。拉力公式:F等于物体重力加动滑轮重力除以绳子段数n。距离关系:绳子自由端移动距离s等于n倍物体上升高度h。速度关系:绳子速度等于n倍物体速度。机械效率公式:η等于物体重力除以n倍拉力再乘以百分之百。这些公式是解决滑轮组计算问题的基础。
我们来看一个典型的计算例题。用滑轮组提升600牛重物,动滑轮重60牛,绳子段数n等于3。首先求拉力F,根据公式F等于物体重力加动滑轮重力除以n,代入数据得F等于600加60除以3等于220牛。然后求机械效率,根据公式η等于物体重力除以n倍拉力乘以百分之百,代入得η等于600除以3乘以220再乘以百分之百,等于90.9%。
接下来我们学习功和功率的计算。已知物体重600牛,上升高度2米,拉力220牛,绳子移动距离6米,时间10秒。有用功等于物体重力乘以上升高度,即600牛乘以2米等于1200焦耳。总功等于拉力乘以绳子移动距离,即220牛乘以6米等于1320焦耳。功率等于总功除以时间,即1320焦耳除以10秒等于132瓦。
最后我们总结滑轮组计算的解题步骤。第一步,确定绳子段数n,数出承担重物的绳子段数。第二步,分析已知条件,明确题目给出的物理量。第三步,选择合适的公式,根据所求量选择对应公式。第四步,代入数据进行计算,注意单位统一。第五步,检查结果的合理性。掌握这些步骤和关键公式,就能顺利解决滑轮组的计算问题。