2025年广州中考物理一轮复习备考课件：第十一讲简单机械第2课时滑轮机械效率

第二模块　力 第十一讲　简单机械　第2课时　滑轮　机械效率 知识点1　滑轮、滑轮组、斜面 (1)图1，轴固定不动的滑轮叫定滑轮。使用定滑轮不省力，但可以 ⁠ ⁠。 (2)图2，轴随物体移动的滑轮叫动滑轮。使用动滑轮可以省 ，但 费 ，且不能 ⁠。 改变 力的方向　 力　 距离　 改变力的方向　 知识回顾 (4)图4，斜面是一种费距离但 力的简单机械。斜面高度一定时，斜 面越长越 力。 省　 省　 (3)图3，使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子承担物重，提起物体所用的力 就是物重的 (不计摩擦及动滑轮、绳重等)。 n分之一　 知识回顾 知识点2　机械效率 (1)有用功W有：直接对物体做的功； 额外功W额：克服机械本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的 一些功(不可避免的)； 总功W总：利用机械所做的功，即有用功与额外功之和，用公式表达 为 ⁠。 W总＝W有＋W额　 知识回顾 (2)机械效率等于 与 的比值，通常用百分数表示，用 公式表示是 ⁠。 (3)使用机械时，有用功总是 总功，机械效率总是小于 ⁠。 有用功　 总功　 η＝×100％　 小于　 1　 知识回顾 知识点3　测量滑轮组的机械效率 (1)实验装置图 (2)实验原理： ⁠ η＝×100％＝ ×100％　 知识回顾 知识回顾 (3)实验操作 ①用弹簧测力计测量钩码的重力G，组装滑轮组，分别记下钩码和绳端 的位置； ②缓慢匀速向上拉弹簧测力计，使钩码升高，读出测力计示数F，用刻度 尺测量钩码上升高度h和绳端移动的距离s； ③将数据记录在表格中，计算出有用功、总功、机械效率； ④改变钩码数量，重复以上实验。 知识回顾 (4)交流反思 提高滑轮组机械效率的方法：①减少绳与滑轮之间的摩擦；②减小动滑 轮的重力；③增加物重。 知识回顾 核心考点1　定滑轮　动滑轮 例1：(1)如图1，物体M重1 000 N，直接匀速竖直提升M时需要的拉力F ＝ N。 例1图 1 000　 能力提升 (2)①小明想利用滑轮来匀速竖直提升相同的物体M，但小明能够施加的 最大拉力是600 N，应选用图2中的 (选填“甲”或“乙”)图，请画 出绳子的绕法； ②理论分析：不考虑阻力、滑轮重和绳子重时，所需要的拉力是 N； 乙　 500　 ③实验测得：作用在绳子自由端的拉力是550 N。 请分析②和③中拉力大小不等的原因： ⁠ ⁠。 动滑轮有一定的重力，绳子和 滑轮之间存在摩擦，使得拉力变大　 例1图 能力提升 解题思路：区分动滑轮和定滑轮的特点，通过对物体受力分析来判断绳 端拉力的大小，题目未说明时需要考虑“滑轮的轴与轮之间的摩擦、绳 重和动滑轮重”的影响。 能力提升 [练习](1)如图1，物体M重1 000 N，静止在水平地面上。现用弹簧测力计 水平拉动物体M，使物体M沿水平面做匀速直线运动，所用的拉力是50 N，此时物体受到的滑动摩擦力是 N，判断依据是 ⁠ ⁠⁠。 图1　 　图2 练习图 50　 物体做匀速直 线运动，水平方向物体所受拉力与摩擦力是一对平衡力，它们大小相等 能力提升 (2)利用图2中的动滑轮水平拉动物体M，使它在水平面上做匀速直线运 动，画出绳子的绕法。 图1　 　图2 练习图 能力提升 核心考点2　机械效率的理解 例2：(2023广州改编)用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图， 水瓶匀速直线下降10 m，使人匀速升高0.5 m，水瓶对绳a的拉力为F1＝ 30 N，绳b对人的拉力为F2＝480 N。此过程： 例2图 (1)F1做的是 (选填“有用功”或“总功”)，利用公式 ⁠ 可计算W1＝ J。 总功　 W总＝ Fs　 300　 能力提升 (2)F2做的是 (选填“有用功”或“总功”)，利用公式 ⁠ 可计算W2＝ J。 有用功　 W有＝ Gh　 240　 (3)根据公式 可计算滑轮组机械效率η＝ ⁠。 η＝×100％　 80％　 例2：(2023广州改编)用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图， 水瓶匀速直线下降10 m，使人匀速升高0.5 m，水瓶对绳a的拉力为F1＝ 30 N，绳b对人的拉力为F2＝480 N。此过程： 例2图 能力提升 解题思路：要知道机械效率的定义，能分析情境中哪个力做有用功还是 总功，会代入公式简单计算。从能量的转化和转移角度认识效率，清楚 输入的总能量流向是怎样的。 能力提升 [练习](2021广州)图中显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的 (　B　) 练习图 A. 总功较大 B. 有用功较小 C. 额外功较大 D. 机械效率较低 B 能力提升 核心考点3　滑轮组和斜面机械效率的计算 例3：如图所示，利用滑轮组匀速拉动A物体，使它向右移动一段距离s。 例3图 (1)要求人对滑轮组绳端施加的拉力向左，请在图中画出符合要求的最省 力的绕线方式。 能力提升 (2)已知A物体重为G，拉动过程中绳a对物体的拉力为F1，滑轮组的绳端 处所受人的拉力为F2，请选用上述各量的符号，列出此过程中以下各量 的表达式：利用滑轮组拉物体时总功W总＝ ；有用功W有 ＝ ；A所受的摩擦力f＝ ；额外功W额外＝ ⁠； 滑轮组的机械效率η＝ ⁠。 2F2s　 F1s　 F1　 2F2s－F1s　 　 例3：如图所示，利用滑轮组匀速拉动A物体，使它向右移动一段距离s。 例3图 能力提升 解题思路：根据题意“拉力向左”“最省力”画出滑轮组的绕线；对物 体受力分析，根据做功的定义W＝Fs来计算情境中的有用功、总功和机 械效率。 能力提升 [练习1](2018广州)小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测 出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。 练习1图 (1)以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η？ 。如果能，写出η 的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号， 并写出η的表达式。 ⁠ ⁠ (η用题目已知及补充的物理量符号表示)。 不能　 补充步骤：用测力计水平拉着物体A做匀速直线运 动，记下测力计示数F'，由二力平衡条件可知，物体A受到的摩擦力等于 弹簧测力计的示数F'，η＝　 能力提升 (2)若A在10 s内运动了4 m，A的速度为 ⁠。 0.4 m/s　 [练习1](2018广州)小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测 出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。 练习1图 能力提升 [练习2]如图所示，在10 s内，阿橦用绳a把重为100 N的物体甲从A点竖直 向上匀速拉至B点；阿萌用绳b以平行于斜面的拉力把重也为100 N的物体 乙沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点。A、B之间的高度差H为1.2 m， C、D之间的距离为2 m。 练习2图 (1)求此过程中绳a 对甲的拉力所做的功WAB以及绳a对甲做功的功率P甲； 能力提升 解：(1)因为甲匀速上升，所以F甲＝G＝100 N，而s甲＝H＝1.2 m， WAB＝F甲s甲＝100 N×1.2 m＝120 J P甲＝＝＝12 W 解：(1)因为甲匀速上升，所以F甲＝G＝100 N，而s甲＝H＝1.2 m， WAB＝F甲s甲＝100 N×1.2 m＝120 J P甲＝＝＝12 W 能力提升 [练习2]如图所示，在10 s内，阿橦用绳a把重为100 N的物体甲从A点竖直 向上匀速拉至B点；阿萌用绳b以平行于斜面的拉力把重也为100 N的物体 乙沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点。A、B之间的高度差H为1.2 m， C、D之间的距离为2 m。 练习2图 (2)若此过程中，绳a对甲的拉力所做的功为WAB，绳b对乙的拉力所做的 功为WCD，根据现有条件，能否判断WCD 与WAB 的大小关系？如不能， 请说明原因；如能，请写出分析过程。 能力提升 (2)能。由题知，甲、乙所受重力大小相等，上升的高度也相等，所以利 用斜面把乙从C点拉至D点的过程中，所做的有用功大小等于WAB。而 WCD为同一过程中人所做的总功。因为有用功必然小于总功，故可知WAB ＜WCD。 (2)能。由题知，甲、乙所受重力大小相等，上升的高度也相等，所以利 用斜面把乙从C点拉至D点的过程中，所做的有用功大小等于WAB。而 WCD为同一过程中人所做的总功。因为有用功必然小于总功，故可知WAB ＜WCD。 能力提升 1. 人直接用力F1 匀速提升重物，所做的功是W1；若人使用某机械匀速提 升该重物到同一高度人的拉力为F2 ，所做的功是W2。则(　C　) A. F1一定大于F2 B. F1一定小于F2 C. W2一定大于W1 D. 只有F2 大于F1，W2 才大于W1 C 真题检测 2. (2020广州)如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提 升物体(绳长不变)，测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则 (　A　) 第2题图 A F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN 5.5 N 12 N 5.5 N 8 N 5 N 10 N A. 甲的机械效率比丙的大 B. 乙、丁的机械效率相同 C. 使用丙提升物体M时省力 D. 实验测得的数据无法算出机械效率 真题检测 3. (2019广州)如图所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B 点，此过程绳的拉力对甲做的功为WAB，用平行于斜面的拉力把重也为G 的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点，在此过程中绳的拉力对 乙做的功为WCD。斜面的机械效率为(　A　) A. B. C. D. 第3题图 A 真题检测 4. (2016广州)(1)图中测力计示数为 N。 第4题图 1.2　 (2)小明猜测：“图中滑轮组提升的物体越轻，机械效率越高”，设计实 验检验其猜测，并填写实验报告。 ①实验目的： ⁠。 ②实验步骤(若需要可补充器材)： 探究滑轮组的机械效率与提升物体重力的关系　 真题检测 a.在动滑轮挂钩上挂1个钩码，用弹簧测力计测出所挂钩码的重力，钩码 的重力用G表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离 用s表示，钩码上升的高度用h表示；b.仍然用原滑轮组，保持装置不 变，依次改变动滑轮上所挂钩码的个数，仿照步骤a再做2次实验，记录 各次的G、F、s、h的数值；c.用η＝＝，计算出各次的机械效 率，得出结论。 ③滑轮组的机械效率(用所测出的物理量表达)： ⁠。 a.在动滑轮挂钩上挂1个钩码，用弹簧测力计测出所挂钩码的重力，钩码 的重力用G表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离 用s表示，钩码上升的高度用h表示；b.仍然用原滑轮组，保持装置不 变，依次改变动滑轮上所挂钩码的个数，仿照步骤a再做2次实验，记录 各次的G、F、s、h的数值；c.用η＝＝，计算出各次的机械效 率，得出结论。 η＝　 真题检测 5. (2022广州节选)如图，工人将重500 N的货物推入静止的货柜中(忽略空 气阻力，g取10 N/kg)。在斜面上货物受到沿斜面向上250 N的推力F1，从 P点匀速运动到Q点用时4 s。求此过程： 第5题图 (1)F1的功率； 解：(1)F1所做的功 W1＝F1 s1＝250 N×2 m＝500 J F1的功率 P＝＝ ＝ 125 W 真题检测 (2)斜面的机械效率。 (2)斜面的有用功 W有＝Gh＝500 N×0.5 m＝250 J 斜面的机械效率 η＝×100％＝×100％＝50％ (2)斜面的有用功 W有＝Gh＝500 N×0.5 m＝250 J 斜面的机械效率 η＝×100％＝×100％＝50％ 5. (2022广州节选)如图，工人将重500 N的货物推入静止的货柜中(忽略空 气阻力，g取10 N/kg)。在斜面上货物受到沿斜面向上250 N的推力F1，从 P点匀速运动到Q点用时4 s。求此过程： 第5题图 真题检测 6. (2024广州)如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并 脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建筑材料沿竖直 方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×103 N。 第6题图 (1)支腿做成“ ”形而非“ ”形的作用是 ⁠ ⁠。 压力一定时，增大受力面积 可以减小压强　 真题检测 (2)求钢丝绳自由端的移动速度； 解：(2)由图可得n＝3，s绳＝3 h＝3×1 m＝3 m 钢丝绳自由端的移动速度 v绳＝＝＝3 m/s 解：(2)由图可得n＝3，s绳＝3 h＝3×1 m＝3 m 钢丝绳自由端的移动速度 v绳＝＝＝3 m/s 6. (2024广州)如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并 脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建筑材料沿竖直 方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×103 N。 第6题图 真题检测 (3)求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。 解：(3)拉力F的功率 P＝Fv绳＝ 5×103 N×3 m/s ＝1.5×104 W 滑轮组的有用功 W有＝Gh＝9×103 N×1 m＝9×103 J 滑轮组的总功 W总＝Fs绳＝5×103 N×3 m＝1.5×104 J 滑轮组的机械效率 η＝×100％＝×100％ ＝ 60％ 解：(3)拉力F的功率 P＝Fv绳＝ 5×103 N×3 m/s ＝1.5×104 W 滑轮组的有用功 W有＝Gh＝9×103 N×1 m＝9×103 J 滑轮组的总功 W总＝Fs绳＝5×103 N×3 m＝1.5×104 J 滑轮组的机械效率 η＝×100％＝×100％ ＝ 60％ 6. (2024广州)如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并 脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建筑材料沿竖直 方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×103 N。 第6题图 真题检测 $$