第14课时　滑轮、斜面及机械效率课件2025年中考物理一轮复习（湖南专版）

考点梳理　夯实基础 典例精讲　突破核心 第一部分　力学 第14课时　滑轮、斜面及机械效率 课堂检测　反馈提升 考点一 三种功及机械效率 三种功 的概念 有用功 　为了达到某种目的,必须要做的功,叫有用功,记为W有 额外功 　为了达到某种目的,不必做而又不得不做的功,叫额外功,记为W额 总功 　有用功与额外功之和是总共做的功,叫总功,记为W总;W总=　　　　　　  机械 效率 　物理学中,将有用功跟总功的　　　　,叫机械效率,用符号η表示, η=　　 　  　[说明]使用任何机械都不能省功,所以η总小于1 W有+W额 比值 考点梳理　夯实基础 返回目录 2 跟踪训练1　卖茶杯的人,从货架上拿起茶杯;喝茶水的人,从桌面上端起盛茶水的茶杯。就两人克服茶杯所受重力做功的说法,正确的是 (　　) A.都是有用功 B.都是额外功 C.对喝茶的人而言是有用功 D.对卖茶杯的人而言是有用功 跟踪训练2　有甲、乙两台机械,甲的机械效率是80%,乙的机械效率是60%,若提起相同的重物到同一高度,则 (　　) A.使用甲机械做功省力 B.使用甲机械做功多 C.使用甲机械做的额外功少 D.使用甲机械做功快 D C 考点梳理　夯实基础 返回目录 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 斜面 示意图 力 F=　　　  F=　　　　　  / 距离 s=h s=2h s=　　　  s=ns物 / 考点二 滑轮和斜面(不计绳重和滑轮摩擦) G (G+G动) nh 考点梳理　夯实基础 返回目录 (续表) 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 斜面 速度 v绳=v物 v绳=　　　  v绳=　　　  / 特点 改变　　　              　　　,费距离  既可以　　　　,也可以改变　　　　　  省力 机械 效率 2v物 nv物 力的 方向 省力 省力 力的方向 考点梳理　夯实基础 返回目录 跟踪训练3　使用如图14-1所示的装置匀速提升同一个物体,若不计绳重、滑轮重和摩擦,最省力的装置是 (　　) 图14-1 D 考点梳理　夯实基础 返回目录 跟踪训练4　(2024长沙二模)工人师傅搭了如图14-2所示斜面,用沿斜面向上、大小为600 N的拉力,把一个重为1200 N的重物搬到2 m高的车上。已知斜面长为5 m,此过程中,搭建斜面的目的是　　　　,工人拉力做的功为　　　　J。  图14-2 省力 3000 [解析]工人师傅搭建斜面的目的是省力,拉力做的功:W=Fs=600 N× 5 m=3000 J。 考点梳理　夯实基础 返回目录 跟踪训练5　(2024长沙一模)如图14-3所示,建筑工人利用动滑轮将重200 N的水泥桶从地面提升到距地面5 m高处,此过程中提升水泥桶所做的有用功为　　　　J;已知工人对绳子的拉力为125 N,则该动滑轮的机械效率为　　　　%;工人使用动滑轮可以省　　　　,但不能省功。  图14-3 1000 80 力 考点梳理　夯实基础 返回目录 核心点一 测量滑轮组的机械效率 如果视频无法正常播放，可以在实验视频文件夹中打开原视频 温馨提示| 典例精讲　突破核心 返回目录 9 例 1 在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用如图14-4甲、乙、丙所示的实验装置分别进行实验,测得的实验数据如下表所示。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大) 实验 次数 钩码重力G/N 提升高度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   0.3   2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% 图14-4 典例精讲　突破核心 返回目录 (1)在实验中,应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计。  (2)在第1次实验中,弹簧测力计示数如图丁所示,其示数是　　　　N,此时滑轮组的机械效率是 　　　　(精确到0.1%)。  (3)由第1、2两次实验数据可得出结论:            　 。  实验 次数 钩码重力G/N 提升高度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   0.3   2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% 图14-4 匀速 1.8 74.1% 使用同一滑轮组,物重越大,机械效 率越高 典例精讲　突破核心 返回目录 (4)由第　　　　次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低。  (5)在第3次实验操作的基础上,改变绳端拉力方向,如图戊所示,则测得的滑轮组机械效率将　　　　(选填“偏高”“偏低”或“不变”)。  实验 次数 钩码重力G/N 提升高度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   0.3   2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% 图14-4 2、3 偏低 典例精讲　突破核心 返回目录 例 2 (2024河南)如图14-5所示,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 核心点二 滑轮的分析与计算 图14-5 C 典例精讲　突破核心 返回目录 [解析]提升物体的重力相等,在相同的时间内物体升高了相同的距离,由 W有用=Gh可知两次提升物体所做的有用功相等,A错误。甲使用的是动滑轮,拉力端移动距离s甲=2h,不计绳重和摩擦,使用动滑轮时,拉力F甲=(G+G动),所以拉力做功W甲=F甲s甲=(G+G动)×2h=(G+G动)h>Gh;使用定滑轮时,拉力F乙=G,拉力做功W乙=F乙s乙=Gh,所以乙做的总功少,由P=知乙做总功的功率小,甲做总功的功率大,B错误,C正确。不计绳重和摩擦,使用定滑轮时,额外功为0 J,机械效率为100%;使用动滑轮时,要提升动滑轮做额外功,机械效率小于100%;所以两种装置的机械效率η乙>η甲,D错误。 典例精讲　突破核心 返回目录 例 3 (2024长沙一模)(双选)质量是10 kg的物体A放在水平桌面上,利用如图14-6所示的装置使物体A以0.2 m/s的速度做匀速直线运动,弹簧测力计始终保持水平,其示数为6 N,不计绳重、弹簧测力计重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦,则 (　　) A.作用在绳自由端的拉力F为2 N B.绳自由端移动的速度为0.4 m/s C.在2 s内克服地面对物体摩擦力做的功为7.2 J D.在2 s内拉力F的功率为3.6 W 图14-6 CD 典例精讲　突破核心 返回目录 [解析]因为弹簧测力计的示数是6 N,所以作用在绳自由端的拉力F为6 N,故A错误;由图可知,n=3,所以绳自由端移动的速度为v绳=3v物=3×0.2 m/s= 0.6 m/s,故B错误;不计绳重、弹簧测力计重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦,f=3F=3×6 N=18 N,物体A在2 s内通过的距离:s物=v物t=0.2 m/s× 2 s=0.4 m,在2 s内克服地面对物体摩擦力做的功:W=fs物=18 N×0.4 m= 7.2 J,故C正确;绳子自由端移动的距离为s=3s物=3×0.4 m=1.2 m,拉力做的总功为W总=Fs=6 N×1.2 m=7.2 J,在2 s内拉力F的功率:P== 3.6 W.故D正确。 典例精讲　突破核心 返回目录 例 4 建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图14-7所示。在匀速起吊重3.6×103 N的物体时,物体在5 s内上升了10 m,则起重机做的有用功为 　　　　　J;若滑轮组的机械效率为80%,则动滑轮重　　　　N(不计摩擦和绳重)。  图14-7 3.6×104 900 [解析]起重机做的有用功:W有=Gh=3.6×103 N×10 m= 3.6×104 J。由不计绳重和摩擦时η= 可知,动滑轮的重力:G动=G=×3.6×103 N= 900 N。 典例精讲　突破核心 返回目录 例 5 如图14-8所示,一建筑工人欲通过滑轮组向高h=6 m的三楼阳台上运送建筑材料,已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。质量为75 kg的工人用F=600 N的力拉绳子,将重为G=1000 N的建材在t=40 s内匀速竖直地由地面提升到三楼阳台上,不计建材和滑轮组长度,忽略绳的重力及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦,g取10 N/kg,求: (1)工人拉力的功率。 (2)滑轮组装置的机械效率。(结果保留1位小数) (3)此工人用该滑轮组最多能拉起多重的建材。 图14-8 典例精讲　突破核心 返回目录 解:(1)由图可知n=2,绳子自由端移动的距离:s=nh=2×6 m=12 m, 拉力做的总功:W总=Fs=600 N×12 m=7200 J, 拉力做功的功率:P==180 W。 典例精讲　突破核心 返回目录 例 5 如图14-8所示,一建筑工人欲通过滑轮组向高h=6 m的三楼阳台上运送建筑材料,已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。质量为75 kg的工人用F=600 N的力拉绳子,将重为G=1000 N的建材在t=40 s内匀速竖直地由地面提升到三楼阳台上,不计建材和滑轮组长度,忽略绳的重力及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦,g取10 N/kg,求: (2)滑轮组装置的机械效率。(结果保留1位小数) 图14-8 (2)滑轮组的机械效率: η==0.833=83.3%。 典例精讲　突破核心 返回目录 例 5 如图14-8所示,一建筑工人欲通过滑轮组向高h=6 m的三楼阳台上运送建筑材料,已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。质量为75 kg的工人用F=600 N的力拉绳子,将重为G=1000 N的建材在t=40 s内匀速竖直地由地面提升到三楼阳台上,不计建材和滑轮组长度,忽略绳的重力及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦,g取10 N/kg,求: (3)此工人用该滑轮组最多能拉起多重的建材。 图14-8 典例精讲　突破核心 返回目录 (3)因为不计绳重和摩擦时,F=(G+G动),所以动滑轮的重力: G动=nF-G=2×600 N-1000 N=200 N, 工人的重力:G人=m人g=75 kg×10 N/kg=750 N, 工人通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉力:F最大=G人=750 N, 则此工人用该滑轮组最多能拉起建材的重力: G最大=nF最大-G动=2×750 N-200 N=1300 N。 典例精讲　突破核心 返回目录 例 6 如图14-9所示,将一个重9.0 N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为3.6 N,在斜面上移动的距离s=1.2 m,物体升高的高度h=0.3 m,则 (　　) A.物体所受的摩擦力为3.6 N B.物体克服重力做的功为4.32 J C.拉力做的功为2.7 J D.斜面的机械效率为62.5% 核心点三 斜面的分析与计算 图14-9 D 典例精讲　突破核心 返回目录 例 7 (2024眉山)如图14-10所示是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F,将重6 N的物体以 1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是 (　　) A.拉力做功为3 J B.物体受到的摩擦力为1.5 N C.在匀速拉动过程中,物体的机械能不变 D.若以2 m/s的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75% 图14-10 D 典例精讲　突破核心 返回目录 [解析]h=0.5 m,s=2×0.5 m=1 m,拉力做的有用功为W有=Gh=6 N×0.5 m =3 J;拉力做的总功为W总==4 J,A不符合题意;物体受到的摩擦力为f==1 N,B不符合题意;在匀速拉动过程中,动能不变,重力势能变大,物体的机械能变大,C不符合题意;若以2 m/s的速度匀速拉动物体,有用功、额外功、总功不变,斜面机械效率不变,仍为75%,D符合题意。 典例精讲　突破核心 返回目录 A 1.如图14-11所示,水平桌面上放有一重为100 N的物体A,A与桌面间的摩擦力为40 N,当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时,拉力F的大小为(不计绳重、滑轮重及滑轮摩擦) (　　) A.20 N B.50 N C.60 N D.70 N 图14-11 课堂检测　反馈提升 返回目录 26 2.(2024长沙模拟)如图14-12所示,一工人用动滑轮在2 s时间内将水桶匀速提高2 m,水桶所受重力为150 N,滑轮的重力为10 N,不计绳重和摩擦,则工人拉绳子所用拉力F为　　　　N,拉力的功率为　　　　W。  图14-12 80 160 [解析]不计绳重和摩擦,拉力:F=(G+G动)=×(150 N+10 N) =80 N。水桶移动的速度:v==1 m/s,则拉力端移动的速度:v绳=2×1 m/s=2 m/s,拉力做功的功率:P=Fv绳=80 N× 2 m/s=160 W。 课堂检测　反馈提升 返回目录 3.用如图14-13所示的电动起重机将重为3000 N的货物提高4 m,起重机对货物做的有用功是　　 　　J;其电动机的功率为3000 W,此过程用时10 s,起重机的机械效率为　　　　%;若减小动滑轮的重力,则起重机的机械效率将变　　　　。  图14-13 1.2×104 40 大 课堂检测　反馈提升 返回目录 4.(2024长沙模拟)如图14-14所示,一快递员用沿斜面向上、大小为500 N的推力,将重为800 N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,已知斜面长4 m,高2 m,则此过程中的有用功为　　　　J,货物受到车厢的摩擦力为　　　　N,斜面的机械效率为　　　　。  图14-14 1600 100 80% 课堂检测　反馈提升 返回目录 [解析]推力做的有用功:W有=Gh=800 N×2 m=1600 J,推力做的总功: W总=Fs=500 N×4 m=2000 J,推力做的额外功:W额=W总-W有=2000 N-1600 J=400 J,由W额=fs得货物受到的摩擦力:f==100 N。斜面的机械效率:η=×100%=×100%=80%。 课堂检测　反馈提升 返回目录 5.用如图14-15所示的滑轮组将重为300 N的物体以0.1 m/s的速度匀速向上提升10 s。 (1)若不计动滑轮重、绳重和摩擦,求人对绳的拉力F。 (2)实际中动滑轮重为40 N,人的拉力做功400 J,求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。 图14-15 解:(1)由图可知,该滑轮组n=2,若不计动滑轮重、绳重和摩擦,则人对绳的拉力: F=G物=×300 N=150 N。 课堂检测　反馈提升 返回目录 5.用如图14-15所示的滑轮组将重为300 N的物体以0.1 m/s的速度匀速向上提升10 s。 (2)实际中动滑轮重为40 N,人的拉力做功400 J,求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。 图14-15 课堂检测　反馈提升 返回目录 (2)物体上升的高度: h=vt=0.1 m/s×10 s=1 m, 则滑轮组所做的有用功: W有=G物h=300 N×1 m=300 J, 滑轮组的机械效率:η==0.75=75%; 克服动滑轮重做的额外功: W动=G动h=40 N×1 m=40 J, 则克服绳重和摩擦所做的额外功: W额=W总-W有-W动=400 J-300 J-40 J=60 J。 课堂检测　反馈提升 返回目录 $$