模块2 第20讲 滑轮 斜面 滑轮组及其机械效率(精讲册)-【夺冠百分百】2025年中考物理冲刺复习PPT

第二十讲　滑轮　斜面　滑轮组及其机械效率 新课标要求 1.知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 2.能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 目录 上页 首页 下页 考点一:滑轮   定滑轮 动滑轮 滑轮组 (1)画滑轮组最省力的绕线,就必须使得与动滑轮相连的绳子段数最多。 (2)确定与动滑轮相连绳子的段数n,按照“奇动偶定”的原则,“从内到外”的顺序依次绕线 定义 轴固定不动 轴随物体一起运动 定滑轮和动滑轮的组合 特点 　　　力,但 　　　改变力的方向  　　　力,但 　　 　改变力的方向  既省力,又可以改变力的方向 动力 情况 F=　　　  F=　　　  F=(n为吊着物体的绳子段数) 不省 可以 省 不可以 G物 目录 上页 首页 下页 考点二:其他简单机械 名称 斜面 轮轴 示意图     原理(不计摩擦) FL=Gh,由公式可知,斜面越长越　　　  = 应用 盘山公路 方向盘、水龙头、扳手 省力 目录 上页 首页 下页 考点三:机械效率 1.有用功:为达到目的　　　　做的功。一般来说机械对物体做的功是有用功。  2.额外功:对人们没用但又　　　 　做的功。  3.总功:有用功和额外功的　　　　。公式:W总=　　　　+W额或W总=Fs。拉力(动力)对机械做的功。  4.机械效率 (1)定义:有用功跟总功的　　　　。  (2)公式:　　　　　　　。  (3)意义:机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量,但机械效率的高低与使用的机械是省力还是费力　　　　(选填“有关”或“无关”)。  (4)提高方法:①减小机械的摩擦(加润滑油等);②减小机械的自重;③增大物重(斜面还可以增大倾角)。 必须 不得不 总和 W有 比值 无关 目录 上页 首页 下页 考点四:不同模型的机械效率的计算方法 模型 有用功W有 总功W总 机械效率η   克服物体重力所做的功W有=　　  绳子自由端移动的距离为s,拉力F所做的功为W总=Fs(或Fnh) ①η=　 　　  ②η=(不计绳重及摩擦)   克服地面对物体的摩擦力所做的功W有=fs物 绳子自由端移动的距离为s绳,所做的功W总=　　 　   η===   克服物体重力所做的功W有=　　  物体移动的距离为s,所做的功W总=　　 　  ①η=　　　  ②η= Gh 　(或) Fs绳(或Fns物) Gh Fs=Gh+fs 　 目录 上页 首页 下页 考点一:滑轮及滑轮组 【典题1】(2024黑龙江牡丹江中考)如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m。物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是( ) A.使用动滑轮可以省距离 B.物体运动的速度为4 m/s C.拉力的大小为5 N D.绳子自由端移动的距离为8 m 【横向拓展1-1】(水平方向)(2024甘肃白银中考)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重60 N,B重10 N,则A所受桌面的摩擦力为　　 N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为 　　　N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)  D 20 40 目录 上页 首页 下页 【横向拓展1-2】(设计类)如图所示,小亮用滑轮组将装修材料运到楼上,请用笔画线帮他组装成最省力的滑轮组。 通用通法 判断绳子股数的方法 (1)分割法:在定滑轮和动滑轮之间作一条水平辅助线,假设它把滑轮组的绕线“截断”,数出动滑轮上连接的绳子段数,即为吊着重物绳子的股数n。 (2)公式法:根据动滑轮个数来判断,如果有n个动滑轮,绳子的一端系在动滑轮上,绳子的股数是2n+1股,系在定滑轮上是2n股。 答案：如图所示 目录 上页 首页 下页 考点二:机械效率及其简单的计算 【典题2】(2024山东枣庄中考)如图所示,小明用滑轮组将重为400 N的货物在20 s内匀速提升了2 m,小明对绳子的拉力为 250 N,不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是( ) A.动滑轮的重力为50 N B.滑轮组做的有用功为500 J C.拉力F做功的功率为25 W D.滑轮组的机械效率为80% D 目录 上页 首页 下页 【横向拓展2-1】(滑轮组类)(2024四川泸州中考)如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦,将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力F=100 N,滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力F绳为60 N时,物体处于静止状态,物体与桌面间的摩擦力恰好为0,则动滑轮的重力为　　　　N;当绳子自由端拉力F1为90 N时,物体水平向右匀速运动,物体与桌面之间的滑动摩擦力为　　　　N;撤去水平向左的恒力F,改变绳子自由端拉力F1的大小,仍使物体水平向右匀速运动时,滑轮组的机械效率为　　　　。  20 60 75% 目录 上页 首页 下页 【横向拓展2-2】(斜面类)如图所示,利用斜面将箱子推进车厢,通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了,某同学用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子,已知箱子质量为20 kg,斜面长3 m,斜面高1.2 m,(g取10 N/kg)求: (1)箱子受到的摩擦力。 (2)斜面的机械效率。 利用斜面搬运　　徒手搬运 解:箱子受到的重力G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N, 有用功W有=Gh=200 N×1.2 m=240 J, 总功W总=Fs=100 N×3 m=300 J, 克服箱子与斜面间摩擦力做的额外功W额=W总-W有=300 J-240 J=60 J, 由W额=fs可得,箱子受到的摩擦力f===20 N。 解:斜面的机械效率η==×100%=80%。 目录 上页 首页 下页 【横向拓展2-3】(杠杆类)如图所示,重力G=5 N的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点A处。在力 F=4 N作用下使物体匀速上升h=0.6 m,已知B点沿竖直方向上升 s=1.2 m,不计摩擦,求: (1)此杠杆的机械效率η。 (2)杠杆自身重力G的大小。 解:克服物体重力所做的功是有用功,大小为W有=G物h=5 N×0.6 m=3 J, 拉力所做的功为总功,大小为W总=Fs=4 N×1.2 m=4.8 J, 机械效率为η==×100%=62.5%。 解:不计摩擦,克服杠杆重力做额外功,额外功为W额=W总-W有=4.8 J-3 J=1.8 J, 杠杆重心上升的高度h=0.6 m,自身重力G的大小为G===3 N。 目录 上页 首页 下页 通用通法 “两要点”求机械效率 要点一:确定有用功和总功,一般情况下克服机械本身的摩擦力或重力做的功是额外功;提升重物时克服物体重力做的功是有用功;动力对机械做的功是总功。 要点二:选择合适的公式,根据题目中所给条件选择公式 ①η===;②η==。 目录 上页 首页 下页 实验:测量滑轮组的机械效率 【五步法过实验】 1.实验原理:　　　　　　。  2.实验器材:滑轮两个、铁架台、　　　 　、钩码、细线。  3.实验装置: 弹簧测力计 目录 上页 首页 下页 4.实验步骤:依图组装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置;缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F的值,用刻度尺量出钩码上升的高度h和测力计移动的距离s;求出有用功W有、总功W总、机械效率η。 5.交流与讨论: (1)实验中应匀速拉动弹簧测力计竖直向上运动的原因:使弹簧测力计　　　　 ,便于读出拉力的大小。  (2)影响机械效率大小的因素:滑轮组的机械效率主要由物体和动滑轮的　　　决定,提升的物体越　　　,动滑轮越　　　,机械效率越高。  示数稳定 重力 重 轻 目录 上页 首页 下页 【针对训练】(2024河北邢台一模)在学习了机械效率的相关知识后,课外研究小组有同学猜想:同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想,他们用如图所示的滑轮组进行实验,改变钩码个数,用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳,使钩码匀速向上运动,测得的数据如表1。 (1)分析表中的数据,他的猜想是　　　(选填“正确”或“错误”)的。  表1 实验 序号 钩码重 G/N 钩码上 升的高 度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移 动距离 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效 率η/% 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4 3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8 错误 目录 上页 首页 下页 (2)实验小组又进行了如下的探究:改变滑轮的个数组成不同的滑轮组,仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳,测得的数据如表2。 表2 实验 序号 动滑轮 个数 钩码重 G/N 绳端拉 力F/N 钩码上 升的高 度h/m 绳端移 动距离 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效 率η/% 4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3 5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5 6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5 分析数据可知:物重相同,动滑轮个数越多越省力,但机械效率越　　　　。进一步分析还发现,当滑轮组越来越省力时,它的额外功越来越　　　　,所以设计一个机械模型时,既要考虑省力,还要考虑　　 　　。  (3)根据表2中的数据,如果增加动滑轮个数继续实验,将会出现的困难是　 　　 　   　　　　　 ,你的改进方法是　　　　　　　　　　。 低 大 机械效率 绳端移动距离 太长,不便操作 降低重物上升的高度 目录 上页 首页 下页 $$