2025年重庆市中考物理一轮基础复习课件：第9讲简单机械第2节滑轮 滑轮组及机械效率

第9讲　简单机械 第2节　滑轮　滑轮组及机械效率 知识思维导图 知识整合梳理 一、滑轮　滑轮组 均忽略滑轮重、绳重和摩擦 应知应会盘点 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 图形 定义 轴固定不动 轴随物体运动 动滑轮和定滑轮的组合 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 实质  　等臂　杠杆  　省一半力 的省 杠杆 / 特点 不省力但能改变力的方向 省力但不能改变力的方向 既省力又能改变力的方向 s与h的关系 s＝ h s＝ 2h s＝ nh F与G的关系 F＝ G F ＜ G F ＜G 等臂 省一半力的省力 s＝h s＝2h s＝nh F＝G F＜G F＜G 二、机械效率 1. 有用功、额外功、总功. （1）有用功：我们需要的、必须要做的功叫做 　有用　功，用W有表示. （2）额外功：我们在做有用功的同时，并非需要但不得不做的功叫做 　额 外　 功，用W额表示. （3）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　. 有用 额外 W有＋W额 2. 机械效率. （1）定义：物理学中，将 　有用　功跟 　总　功的比值叫做机械效率，用η表示. （2）表达式： 　η＝　η100％　. （3）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. 有用 总 η＝×100％ 小于 小于 命题点　滑轮、滑轮组及机械效率 1. （2021重庆A卷）通过如图所示的滑轮组，小明用500 N的拉力F在10 s内将重800 N的箱子匀速提升了2 m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　B　） A. 定滑轮的作用是省力 B. 滑轮组的机械效率为80％ C. 动滑轮的重力为100 N D. 拉力F的功率为100 W B 重庆中考聚焦 2. （2021重庆B卷）如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量 为36 kg的重物在5 s内匀速提升1 m，他对绳的拉力F为200 N. 不计绳重和摩擦， 则下列判断正确的是（g取10 N/kg）（　D　） A. 动滑轮的重力为20 N B. 拉力所做的功为200 J C. 拉力做功的功率为40 W D. 滑轮组的机械效率为90％ D 3. （2023重庆A卷）如图所示，在美丽乡村建设的工地上，工人借助动滑轮用250 N的拉力，将450 N的重物匀速提升了2 m，用时10 s.下列说法正确的是（　D　） A. 重物上升的速度为0.4 m/s B. 工人做的有用功为1 000 J C. 工人的拉力的功率为90 W D. 动滑轮的机械效率为90％ D 4. （2024重庆A卷）建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45 kg的涂料从地 面提起，桶离开地面后在4 s内缓慢上升了0.8 m，工人所用的拉力为500 N. 下列 说法正确的是（g取10 N/kg）（　B　） A. 该装置做的有用功为400 J B. 该装置的机械效率为90％ C. 绳子自由端移动的平均速度为0.4 m/s D. 桶离开地面前，工人所用的拉力逐渐增大，桶对地面的压强 不变 B 5. （2022重庆A卷）在一次实验探究活动中，小林用如图所示的滑轮组将重2.7 N 的物体匀速提升了20 cm，用时2 s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小 林做的有用功为 　0.54　J，滑轮组的机械效率为 　75％　. 0.54 75％ 6. （2022重庆B卷）如图所示是工人用滑轮组提升货物的情景.当他用大小为200 N的拉力拉动轻绳，可匀速提升重360 N的货物A. 则动滑轮重 　40　N，此时滑轮组的机械效率为 　90％　.（忽略一切摩擦力） 40 90％ 7. （2023重庆B卷）如图所示是小智同学在劳动实践基地体验的场景.他用160 N 的拉力将重240 N的重物匀速提升2 m，用时10 s，此过程中，重物上升的速度为  　0.2　m/s，滑轮组的机械效率为 　75％　. 0.2 75％ 1. 如图甲所示，旗杆顶的定滑轮不省力，但可以 　改变力的方向　；如图乙所示，起重机的动滑轮可以省力，但 　不能　改变力的方向. 甲 乙 RJ八年级下册P82 图12.2－2 改变力的方向 不能 教材知识溯源 HK八年级P264 图11－18 2. 人的重力为600 N，重物的重力为800 N，用滑轮组把重物匀速提升3 m，所用拉 力F＝500 N，则滑轮组的机械效率为 　80％　，滑轮组所能提起重物的最大重力 为 　1　 000N. （忽略摩擦力和绳子重力，假设人的力气足够大） HK八年级P268 图11－27 80％ 1 000 重难点　滑轮、滑轮组及机械效率的计算 在利用定滑轮、动滑轮或者滑轮组沿竖直方向提升重物时，克服物体重力做的有 用功就是“物重乘以重物上升高度”，即W有用＝G物h物；总功应是作用在绳子自由 端的力和绳子自由端移动距离的乘积，即W总＝F绳s绳.机械效率η＝＝.在 动滑轮和滑轮组中，要注意s绳＝nh物. 重点难点突破 例　（2024重庆模拟）如图所示，工人利用滑轮组匀速提升质量为57 kg的建筑材 料，绳子自由端移动的速度为0.4 m/s，动滑轮的质量为3 kg，忽略绳重和摩擦， 则（　　） A. 10 s内建筑材料被提升4 m B. 工人对绳子的拉力的功率为80 W C. 10 s内工人做的有用功为2 280 J D. 此过程中该滑轮组的机械效率为95％ 【解析】根据速度公式s＝vt，绳子自由端移动的距离s＝vt＝0.4 m/s×10 s＝4 m， 由于滑轮组有2段绳子承担着物重，因此建筑材料被提升的高度h＝＝＝2 m， 故A错误；工人对绳子的拉力F＝＝＝300 N，工人做 的总功W总＝Fs＝300 N×4 m＝1 200 J，工人对绳子的拉力的功率为P＝＝ ＝120 W，故B错误；10 s内工人做的有用功W有＝Gh＝mgh＝57 kg×10 N/kg×2 m ＝1 140 J，故C错误；此过程中该滑轮组的机械效率为η＝×100％＝× 100％＝95％，故D正确. 【答案】D 第1节　杠杆 核心考点精练 命题点1　杠杆类型的判断 1. （名师原创）如图所示是2022年北京冬奥会冰球比赛的情景，运动员手中的冰球杆可以看作杠杆.下列四种常见工具中，与冰球杆属于同一类杠杆的是（　D　） D A. 瓶起子 B. 托盘天平 C. 独轮车 D. 钓鱼竿 2. 如图所示是划船比赛的场景，划船的桨是 　费力　（选填“省力”“费力”或 “等臂”）杠杆，这种杠杆可以省 　距离　. 费力 距离 3. （2023南开中学期末）小江将长为1 m、质量不计的木棒搁在肩上，棒的后端A 点挂一个重60 N的物体，肩上支点O到后端A点的距离为0.4 m，他用手竖直向下 压住前端B点使木棒保持水平平衡，如图所示，此时木棒为 　省力　杠杆，木棒对 肩的压力大小为 　100　N. 省力 100 命题点2　杠杆相关作图 4. 杠杆OA可绕O点转动，A端挂一重物G，在绳子AB的拉力作用下，杠杆处于水 平静止，如图所示.请在图中画出绳子对杆的拉力的力臂. 5. （2023郴州）如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，请画出施加在杠杆上最小 动力F1的示意图. 6. 如图是使用钓鱼竿的示意图，O为支点，F1是手对竿的作用力，F2是鱼线对竿 的作用力，请在图中画出F2的力臂l2. 7. 我们应养成随手关水龙头的好习惯，如图甲所示的水龙头的手柄可简化为如图 乙所示的杠杆OA，其中O为支点，关水龙头时F2为手柄受到的阻力，请作出最小 动力F1的示意图及其力臂l1. 甲 乙 命题点3　杠杆平衡条件的应用及相关计算 8. （2024南京模拟）杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种，映射出中 国古代劳动人民的聪明才智.如图是杆秤的示意图，秤钩上不挂物体，提起提纽， 当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，则杆秤上的刻度是 　均匀　（选填“均 匀”或“不均匀”）的.某标准杆秤的秤砣质量为1 kg，秤和秤钩的总质量为0.5 kg，O点为提纽悬点，OC＝4 cm，OD＝10 cm，要称量真实质量为2.0 kg的物 体，则秤砣离O点 　24　cm.如因长期使用，秤砣磨损，质量变为0.8 kg，再测真 实质量为2.0 kg的物体时，称出来的质量为 　2.6　kg. 均匀 24 2.6 9. 如图所示，重力不计的杠杆OAB，可绕O点在竖直平面内转动.质量为10 kg的物 体挂在OA的中点处.已知OA＝40 cm，AB＝30 cm，OA垂直于AB，杠杆与转动轴 间的摩擦忽略不计.要使杠杆平衡，且OA段处于水平位置，则作用于B端的最小力 的力臂等于 　50　cm，该最小力的大小等于 　40　N. 50 40 10. 扁担是一种劳动工具，如图所示，一位挑担人用一根长2 m的扁担挑起货物， 若在扁担前端挂300 N的物体，后端挂200 N的物体，挑起重物时使扁担水平平 衡，则扁担压在肩膀上的位置距离前端 　0.8　m，此时，肩膀对扁担的支持力 为 　500　N. （不计扁担的重力） 0.8 500 11. （2024朔州模拟）如图甲是我国古代著作《天工开物》里记载的舂米工具，它 在使用时可看成一个杠杆，它的结构示意图如图乙所示，OA的长度是OB的两倍， 在A端固定着碓头；脚从B端移开后，碓头下落击打稻谷.若碓头的质量为5 kg， 求：（g取10 N/kg） （1）脚竖直向下施力，使碓头竖直匀速抬起，这个过程中脚需要施加的力的 大小； 100 N （2）碓头下落0.4 m的过程中，碓头的重力所做的功. 20 J 12. 如图所示，一个重力为8 N、密度为8 g/cm3的合金块，悬挂在轻质杠杆的A点，O为支点，OA长10 cm，此时合金块浸没在某种液体中.杠杆右边B点悬挂重2 N的物体，OB长34 cm，杠杆在水平位置平衡.不计绳重及转轴处摩擦，求： （1）合金块的体积； 1×10－4 m3　 （2）A点受到绳子的拉力大小； 6.8 N （3）该液体的密度. 1.2×103 kg/m3 13. （2023新疆期末）如图所示，轻质杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽 CD中，杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动，已知AC＝CD ＝DB＝20 cm，左端重物的质量为1.8 kg.（g取10 N/kg） （1）左端重物受到的重力是多少？ 18 N （2）当杠杆刚好绕C点转动时，作用在B点竖直向下的拉力是多少？ 9 N （3）当杠杆刚好绕D点转动时，作用在B点竖直向下的拉力是多少？ 36 N 14. （2023重庆七中期末）如图所示，重3 N、底面积为300 cm2的柱形容器放置于水平桌面上.将质量为2 kg、密度为2×103 kg/m3的实心正方体M（不吸水）用轻绳 竖直悬挂在轻质杠杆的B端，已知OB∶OA＝5∶4.当M有一半的体积浸入液体中时，容器中液体深度为20 cm，A端竖直向下的拉力F为20 N，杠杆在水平位置平衡.求： （1）M受到轻绳的拉力； 16 N （2）液体的密度； 0.8×103 kg/m3 （3）容器对桌面的压强. 1.7×103 Pa 第2节　滑轮　滑轮组及机械效率 命题点 滑轮、滑轮组及机械效率 1. （2023包头）在小区改造工程中，工人师傅用滑轮组提升建筑材料，如图所示.滑轮组挂在固定的钢架上，每个滑轮重150 N. 绳子自由端受到的拉力F为500 N，材料在30 s内匀速上升了3 m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　C　） A. 绳子自由端的速度为0.1 m/s B. 拉力F的功率为50 W C. 滑轮组的机械效率为90 ％ D. 钢架受到的拉力为1 500 N C 2. （2024广元模拟）如图是工人使用的甲、乙两种滑轮组，在相同时间内将重为 G＝500 N的物体匀速提高10 m，已知每个滑轮重20 N，不计绳重和摩擦.下列说法 正确的是（　C　） A. 工人使用乙滑轮组更省力 B. 工人使用甲滑轮组时拉力做功为2 600 J C. 甲、乙滑轮组的机械效率η甲＜η乙 D. F1和F2的功率P1＝P2 C 3. 某人用如图所示的滑轮组将一重400 N的物体匀速向上提升3 m，人对绳子自由 端的拉力为250 N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　C　） A. 定滑轮的作用是省力 B. 绳子自由端移动的距离为9 m C. 动滑轮的重力为100 N D. 滑轮组的机械效率为62.5％ C 4. 如图所示，体重为700 N的工人用滑轮组把重300 N的货物在4 s内匀速提高2m，拉力为200 N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　A　） A. 工人的拉力做功的功率为200 W B. 滑轮组的机械效率为50％ C. 工人对地面的压力为700 N D. 工人用该滑轮组最多能提升1 200 N的货物 A 5. （2023河南）如图所示，在200 N的拉力F作用下，重300 N的货物在20 s内匀速 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（　C　） 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 C 6. 某建筑工地上，一台起重机10 s内将质量为1 000 kg的物体匀速提升2 m.起重机 吊臂上的滑轮组如图所示，电动机的拉力为6 250 N，g取10 N/kg.下列分析不正确 的是（　C　） A. 拉力F的运动速度为0.4 m/s B. 额外功的大小为5×103 J C. 滑轮组的机械效率为62.5％ D. 拉力F的功率为2.5×103 W C 7. 如图所示，重400 N的物体在30 N的水平拉力F的作用下，以0.1 m/s的速度沿水 平地面向左匀速直线运动了10 s，滑轮组的机械效率为80％.则在此过程中，下列 说法不正确的是（　D　） A. 绳子自由端移动的距离为3 m B. 有用功为72 J C. 拉力F的功率为9 W D. 物体与地面间的滑动摩擦力为90 N D 8. （名师原创）用如图甲所示的滑轮组提升重物，拉力F随时间t的变化关系如图 乙所示，重物上升的速度v随时间t的变化关系如图丙所示，已知在1～3 s内，滑轮 组的机械效率为80％，不计一切摩擦和绳重，则1～3 s内拉力的功率和重物所受的 重力分别是（　B　） B 甲 乙 丙 A. 500 W　1 600 N B. 500 W　1 200 N C. 550 W　1 600 N D. 550 W　1 200 N 9. 小明用如图所示的滑轮组提起3个钩码（每个钩码重1.8 N），匀速拉动弹簧测 力计向上移动30 cm，弹簧测力计示数如图所示.则克服钩码重力所做的有用功 为 　0.54　J，滑轮组的机械效率是 　75％　. 0.54 75％ 10. （2024十堰模拟）如图所示，工人借助滑轮组将一重540 N的物料匀速提升 4 m，动滑轮重60 N，不计绳重和摩擦，则拉力F为  2 0 0 N，有用功为 　2　 10J，滑轮组的机械效率为 　90％　. 200 2 160 90％ 11. （2023吉林）如图所示，物体的重力为1 600 N，拉力F为1 000 N，物体在10 s 内匀速上升了5 m，物体上升的速度为 　5　m/s，该滑轮组的机械效率为 　80％　. 0.5 80％ 12. （2023无锡）如图所示是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊600 kg的物体时，物体上升5 m用时15 s，滑轮组的机械效率是80％，滑轮组所做的用功是 　3×104　J，总功是 　3.75×104　J，拉力F的功率是 　2.5×103　W. （g取10 N/kg） 3×104 3.75×104 2.5×103 13. 某校科技小组设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动 滑轮的重力为50 N，物体A的密度为1.5×103 kg/m3 ，体积为0.04 m3.通过滑轮组 把物体A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力， ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg. （1） A浸没在水中时所受的浮力为多少？ 400 N （2）A露出水面前，滑轮组的机械效率为多少？ 80％ （3）若人的重力为625 N，与水平地面的接触面积为500 cm2，则人对地面的压强为多少？ 1×104 Pa $$