2025年中考物理人教版一轮复习考点探究（河南） 第2节 滑轮、滑轮组、斜面 机械效率

第2节 滑轮、滑轮组、斜面 机械效率 【知识清单】 考点1滑轮 1.定滑轮、动滑轮和滑轮组(不计滑轮重、绳重和摩擦) 种类 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图 定义使用过程中,轴①　　　　　　的滑轮使用过程中,轴④　　　　　　的滑轮定滑轮和动滑轮的组合  实质等臂杠杆动力臂为阻力臂⑤　　　　　　倍的省力杠杆\  特点②　　　　　　省力,但③　　　　　　改变力的方向省力,但不能改变力的方向既能省力又能改变力的方向  F与G的关系F1=GF2=GF3=G s与h的关系s=hs=2hs=nh 考点2机械效率 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功:无论是否使用机械,⑥　　　　　　的功叫作有用功,用W有表示。  (2)额外功:不是我们需要但⑦　　　　　　的功叫作额外功,用W额表示。  (3)总功:⑧　　　　　　和⑨　　　　　　之和叫作总功,用W总表示。W总=W有+W额。  2.机械效率 (1)定义:物理学中,将⑩　　　　　　跟　　　　　　的比值叫作机械效率,用符号η表示。  (2)公式:η=×100%。 (3)理解:任何机械都不能省功,由于　　　　　　不可避免,有用功总是　　　　　　总功,所以机械效率总　　　　　　1。  3.提高机械效率的方法 (1)滑轮组:增加物重、使用轻质滑轮、减小摩擦。 (2)斜面:增大斜面倾角、减小摩擦。 如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体。物体提升相同高度,不计绳重和摩擦,下列说法一定正确的是(　　) A.若GA=GB,则η甲<η乙 B.若FA>FB,则GA<GB C.若FA<FB,则η甲<η乙 D.若FA=FB,则η甲>η乙 不计绳重和摩擦,甲、乙两种装置滑轮组的装配方式不同,比较出有用功和总功,根据机械效率的定义式进行比较。 【核心突破】 核心突破点:机械效率的计算 解题思维模型 工人用如图所示的滑轮组来提升货物,货物重400 N,每个滑轮重50 N,若物体在10 s内被提升了6 m,不计绳重和摩擦,则拉力F的大小是　　　N,绳自由端移动的距离是　　　m,物体上升的速度大小是　　　　　　m/s,滑轮组的机械效率是　　　　　　。(结果保留至1%)  从图中可知,n=2,不计绳重和摩擦,根据F=(G+G动)可知拉力F,根据s=nh可知绳自由端移动的距离,根据v=得出物体上升的速度,根据η====得出滑轮组的机械效率。 三维变式练 (斜面)如图所示,在斜面上将一个重为5 N的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力大小为2 N,斜面长为1.6 m,斜面高为0.4 m。在这一过程中,将重物提升h所做的有用功为　　　　　　J;克服摩擦所做的额外功为　　　　　　J;这个斜面的机械效率为　　　　　　。  (水平滑轮)如图所示的滑轮组,在拉力F的作用下,物体A以0.1 m/s的速度匀速直线运动了10 s。物体A受到的摩擦力大小为4.2 N,弹簧测力计示数为2 N(不计绳、弹簧测力计和滑轮重)。则拉力F的功率为　　　　　　W,滑轮组的机械效率为　　　　　　。  实验探究 —— 学科核心素养提升 【围绕课标】 知识线：实验导航 【实验装置】如图所示: 【实验步骤】 (1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G。 (2)缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s。 (3)计算出有用功W有、总功W总和滑轮组的机械效率。 (4)改变钩码的个数,重复上面的步骤。 知识线：实验母题 小明在“测量滑轮组的机械效率”实验中,实验装置如图所示。 甲　　　　 乙　 　　　丙　 　　丁 问题 (1)该实验的原理是　　　　　　×100%。  (2)需要的测量工具有:　　　　　　、　　　　　　、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码若干。  证据 (3)实验中应沿竖直方向　　　　　　缓慢拉动弹簧测力计。某同学认为可以当弹簧测力计静止的时候读数,该想法是　　　　　　(选填“正确”或“错误”)的。  (4)实验记录的数据如下,请将表中的两个数据填写完整。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 　　　　　　 　　　　　　 解释 (5)通过比较　　　　　　(填实验次数的序号)两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子的段数无关。  (6)通过比较　　　　　　(填实验次数的序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越重,滑轮组的机械效率越高。  (7)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:　　　　　　。  交流 (8)在测拉力时某同学使弹簧测力计做加速直线运动,该同学测得的机械效率与正确操作相比　　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (9)有同学认为,在这个实验中去掉一个测量工具反而能够减小实验误差,你认为可以去掉　　　　　　,去掉该测量工具后,机械效率可写为　　　　　　。  真题精粹——河南6年真题精选及真题百变 考向1滑轮及滑轮组的特点　(6年2考) 1.(2022·河南)为了将一物块送到高处,小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端,物块沿斜面匀速向上运动,下列说法正确的是 (　　) A.该装置使用滑轮是为了更加省力 B.此过程中物块的动能转化为重力势能 C.物块所受摩擦力的方向沿斜面向下 D.若绳子突然断开,物块将立即下滑 考向2机械效率的计算　(6年2考) 2.(2024·河南)如图,甲、乙两人用不同的装置,在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是 (　　) A.甲做的有用功多 B.乙做的总功多 C.甲做总功的功率大 D.乙所用装置的机械效率小 3.(2023·河南)如图所示,在200 N的拉力F作用下,用滑轮组将重为300 N的货物匀速提升,在20 s内货物竖直上升了2 m。不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是 (　　) A.滑轮组做的有用功为400 J B.拉力F做功的功率为30 W C.滑轮组的机械效率为75% D.此滑轮组提升的货物越轻、机械效率越大 4.(2019·河南)(双选)工人用如图所示的滑轮组,在时间t内,将重为G的货物匀速提升了h,人对绳子竖直向下的拉力恒为F。下列说法正确的是 (　　) A.拉力F的功率为 B.额外功为(2F-G)h C.滑轮组的机械效率为 D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大 5.如图所示,工人师傅用长木板搭个斜面,把重力为G的重物匀速沿斜面推上去。假如斜面长为s,高为h,工人用沿斜面方向大小的推力为F,则斜面的机械效率为　　　　　　,斜面对货物的摩擦力的大小为　　　　　　。(用已有物理量的符号表示)  【参考答案】 回归教材 知识清单 考点1: ①固定不动　②不能　③可以　④随物体一起移动　⑤2 考点2: ⑥必须要做　⑦又不得不做　⑧有用功　⑨额外功　⑩有用功　总功　额外功　小于　小于 例题1　D 核心突破 例题　225　12　0.6　89% 变设问　2　1.2　62.5% 【解析】重物提升h所做的有用功为W有=Gh=5 N×0.4 m=2 J;总功为W总=Fs=2 N×1.6 m=3.2 J,克服摩擦所做的额外功为W额=W总-W有=3.2 J-2 J=1.2 J;机械效率为η=×100%=×100%=62.5%。 变设问　0.6　70% 【解析】从图中可知n=3,绳子自由端的速度v=nv物=3×0.1 m/s=0.3 m/s;不计绳、弹簧测力计和滑轮重,弹簧测力计示数为2 N,则拉力大小为2 N,根据P===Fv可知拉力F的功率P=Fv=2 N×0.3 m/s=0.6 W;滑轮组的机械效率η=====×100%=70%。 实验探究 围绕课标 考点线　实验母题 (1)η= (2)弹簧测力计　刻度尺 (3)匀速　错误 (4)0.4　80% (5)1、2 (6)2、3 (7)不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低) (8)偏小 拓展设问　(9)刻度尺　η=×100% 真题精粹 1.C　【解析】由图可知,该滑轮固定不动,是一个定滑轮,使用定滑轮不能省力,可以改变力的方向,故A错误;物块沿斜面匀速向上运动,质量不变,速度不变,动能不变,高度变高,重力势能变大,不是动能转化为重力势能,故B错误;物块沿斜面匀速向上运动,滑动摩擦力会阻碍物体的相对运动,所以摩擦力的方向是沿斜面向下的,故C正确;若绳子突然断开,物块由于具有惯性,仍然会向上移动一段距离,故D错误。 2.C 3.C　【解析】拉力做的有用功为W有=Gh=300 N×2 m=600 J,故A错误;由图可知n=2,绳子自由端移动的距离为s=nh=2×2 m=4 m,拉力做的总功为W总=Fs=200 N×4 m=800 J,拉力做功的功率为P===40 W,故B错误;滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=75%,故C正确;当不计绳重和摩擦时,η=====可知,动滑轮的重力一定,提升的货物越轻,即G越小,机械效率越小,故D错误。 4.AB　【解析】由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=2,绳端移动的距离s=nh=2h,拉力F做的功为W总=Fs=2Fh,则拉力F的功率P==,故A正确;拉力做的有用功W有=Gh,则额外功W额=W总-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h,故B正确;滑轮组的机械效率η===,故C错误;根据η=可知,滑轮组的机械效率与提升的高度h无关,故D错误。 5.　 【解析】推力做的总功为W总=Fs,所做的有用功为W有用=Gh,则斜面的机械效率为η==;所做的额外功为W额=W总-W有用=Fs-Gh,由W额=fs可得,货物受到的摩擦力为f==。 学科网（北京）股份有限公司 $$