2024年中考物理重难点汇编之滑轮组的机械效率（苏科版）

滑轮及滑轮组机械效率的计算 一、机械效率 1、三功——有用功、额外功、总功 有用功 我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有用表示。 额外功 使用机械时并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功，用W额表示。 总功 有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示，用公式表达为W总=W有＋W额 2、机械效率 （1）定义：物理学中，把有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。 （2）公式： （3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等。 注意：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总小于总功，故机械效率总小于1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。 3、滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动） 当滑轮组竖放使用时，克服物体重力做有用功，所以有用功是W有用=Gh，总功W总=Fs，额外功W额=W总－W有=Fs－Gh，机械效率（任何情况下都适用）； 如果不计绳重和摩擦，额外功W额=G动h，机械效率 （不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。 当滑轮组横放使用时，克服摩擦力做有用功，所以有用功是W有用=fs物，总功W总=Fs绳，额外功W额=W总－W有=Fs绳－fh，机械效率，此时与物体重力无关，绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s绳=ns物。 注意： （1）当用竖放滑轮组提水中物体时，克服的不再是物体的重力，而是G-F浮，在计算机械效率时，只有将G换成G-F浮即可。 （2）由于物体和绳端同时运动，将s=nh或s绳=ns物两边同时除以时间t，所以得v绳=nv物。尤其在计算拉力的功率选用P=Fv计算时，一定要用v绳，不要用v物。 二、中考题型分析 在中考试卷中，侧重滑轮组机械效率的计算，有时结合浮力、功率一起考查，综合性强。中考中，主要以计算形式考查。近年来，分值在4分—6分左右。 ★常考知识点一：滑轮的机械效率计算（竖拉） 典例1.质量为的工人站在水平地面上，利用滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将重为的物体以的速度匀速上升，此时该滑轮组的机械效率为取。求： 有用功有； 人拉绳子的力； 人拉绳子做功的功率。 典例2.年月，一头质量为的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗，救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在时间内，救援人员用的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升。取，问，此过程中： 滑轮组对海豚做的有用功有多大？ 拉力做功的功率有多大？ 滑轮组的机械效率有多大？ ★常考知识点二：滑轮的机械效率计算（平拉） 典例3.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了时间，将水平路面质量是的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是，绳子自由端的拉力是，地面对故障车的摩擦力为车重力的倍。求： 拉力在内所做的功。 拉力做功的功率。 整个装置的机械效率。 典例4.如图所示的滑轮组，用的力水平拉绳子自由端，把物体在内向左水平匀速运动，求： 这个过程中拉力所做功的功率多少？ 若该滑轮组的机械效率是则物体受到地面的摩擦力是多少？ ★常考知识点三：滑轮的机械效率计算（提高效率） 典例5.工人师傅用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，货物重，滑轮组的效率为，不考虑绳重和摩擦。 动滑轮重为多少？ 当某次运送货物时，绳子的拉力是多少？ 此人利用此装置分别匀速提升重物和，机械效率分别为和，求与的比值。 典例6.某工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。 若工人在内将货物匀速向上提高了，作用在钢绳上的拉力为，求拉力的功率 求动滑轮受到的重力 若该工人体重为且最大能举起的货物，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ ★常考知识点四：滑轮的机械效率计算（组合） 典例7.配重单独置于水平地面上静止时，对地面压强为，将配重用绳系杠杆的端，在杠杆的端悬挂一滑轮，定滑轮重，动滑轮重，杠杆的支点为，：：，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为的物体以的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重对地面压强为杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，求： 滑轮组的机械效率； 滑轮组对端的拉力； 端对的拉力； 配重的质量； 为使配重不离开地面，人对绳的最大拉力。 跟踪训练 8.如图，工人用动滑轮提升重为的物体，所用拉力为，物体以的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为，不计绳重和摩擦。 求： 物体在内上升的高度。 工人对绳端的拉力。 当被提升的物重增大为时，工人对绳端的拉力。 9.如图所示，滑轮