第41期 滑轮及其应用 机械效率(答案见下期)-【数理报】2024-2025学年新教材八年级下册物理学案（沪科版2024）

书 一、滑轮 一、定滑轮及其特点 填一填：如图１所示，物体被提升时，滑轮的 轴固定不动，这种滑轮叫做 滑轮． 做一做：按照如图２所示的 方法做一做：（１）直接用弹簧测 力计匀速向上提升钩码；（２）用 绳穿过定滑轮，一端系上与（１） 中相同的钩码，另一端系上弹簧 测力计，提升钩码． 比一比：直接用弹簧测力计 提升钩码的拉力与用定滑轮提升钩码的拉力有 什么关系？ 填一填：实验结果表明，使用定滑轮不 ，但可以 ． 二、动滑轮及其特点 填一填：如图３所示，物体被提升时，滑轮的 轴可以随物体一起运动，这种滑轮叫做 滑轮． 做一做：按照如图４所示 的方法做一做：（１）直接用弹 簧测力计匀速向上提升钩码 和滑轮；（２）用（１）中的滑轮 挂着（１）中的钩码，绳子穿过 动滑轮，一端固定，另一端系 在弹簧测力计上，提升钩码． 比一比：直接用弹簧测力 计测得钩码和滑轮的总重与用动滑轮提升钩码 时的拉力有什么关系？ 填一填：实验结果表明，使用动滑轮可以 ，但不能 ，且 ． 说一说：从图５甲可以看出，定滑轮的动力 臂 阻力臂，是一个 杠杆；从图 ５乙可以看出，动滑轮的动力臂 阻力 臂，是一个 杠杆． 三、滑轮组 想一想：使用定滑轮可以改变力的方向，使 用动滑轮可以省力，如果我们既需要改变力的 方向，又需要省力，应该采取什么措施？ 填一填：（１）如图６所示，实际应 用中，人们常把 和 组合在一起构成滑轮组，这样就可以 达到既省力又改变力的方向的目的． （２）使用滑轮组吊重物时，若动 滑轮自重、绳重和摩擦不计，动滑轮被 几段绳子吊起，所用的力就是物重的 ． 机械效率 一、有用功、额外功和总功 填一填：图４中，直接用弹簧测力计提升钩 码，其拉力克服钩码的重力做的功为 ， 记作 Ｗ有；弹簧测力计的拉力所做的功为 ，记作 Ｗ总；在借助动滑轮匀速提升钩 码过程中，拉力不仅要做有用功，还须克服滑轮 的重力及摩擦力等做功，这部分功为 ， 记作Ｗ额．三者的关系是 ． 练一练：当你用水桶从井中提水的时候，你 对水所做的功是 ，你对桶所做的功是 ；如果桶掉进井里，从井里捞桶的时 候，捞上的桶里带上一些水，这时你对水做的功 是 ，你对桶所做的功是 ．（选 填“总功”“有用功”或“额外功”） 二、机械效率的大小 填一填：我们把 和 之比 叫做机械效率，机械效率通常用百分率表示，计 算公式为 η＝ Ｗ有 Ｗ总 ×１００％．其中 η表示机械 效率． 做一做：【提出问题】如何测量滑轮组的机 械效率？机械效率总是一定的吗？ 【实验原理】η＝ Ｗ有 Ｗ总 ×１００％ ＝ＧｈＦｓ× １００％． 【实验器材】刻度尺、若干相同规格的钩码、 弹簧测力计、铁架台、滑轮组、长约２ｍ的细绳． 【实验步骤】①用弹簧测力计测量钩码所受 的重力Ｇ并填入表格； ②分别记下钩码和弹簧测力计的位置； ③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，将三个量填入表格； ④改变钩码的数量，重复步骤③； ⑤算出有用功Ｗ有、总功Ｗ总 和机械效率η 并填入表格中． 实验次数 Ｇ／Ｎ ｈ／ｍ Ｗ有／ＪＦ／Ｎ ｓ／ｍ Ｗ总 ／Ｊ η １ ２ ３ ４ 【归纳与总结】 对于同一个滑轮组，提起的物重越大，其机 械效率越 ；对于不同的滑轮组，物重一 定时，动滑轮越重，机械效率越 ． 【即学即练】 １．如图７所示是滑轮的两种用法，不计滑轮 重、绳重和摩擦，下列说法中正确的是 （　　） Ａ．甲是定滑轮，使用时可以省力 Ｂ．甲是动滑轮，使用时能改变力的方向 Ｃ．乙是定滑轮，使用时能改变力的方向 Ｄ．乙是动滑轮，使用时可以省力 ２．如图８所示，在７５Ｎ的拉力Ｆ作用下，用 滑轮组将重１００Ｎ的货物匀速提升，在１０ｓ内货 物竖直上升了２ｍ．下列说法正确的是 （　　） Ａ．滑轮组做的有用功为１５０Ｊ Ｂ．拉力Ｆ的功率为３０Ｗ Ｃ．滑轮组的机械效率为７５％ Ｄ．滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 ３．如图９所示，Ａ、Ｂ两个滑轮中，Ａ是 滑轮，Ｂ是 滑轮，它们组合在一起构成一 个滑轮组，使用它既可以 ，又可以 ；在不考虑滑轮重及绳与滑轮 的摩擦时，物体与桌面的摩擦力是９０Ｎ，匀速移 动物体，水平拉力Ｆ为 Ｎ． 书 一、选择题 １．在生产和生活中经常使用各种机械，下列说法正确的是 （　　） Ａ．使用机械可以省力、省距离，但不能省功 Ｂ．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 Ｃ．机械做功越多，机械效率越高 Ｄ．机械做功越快，机械效率越高 ２．甲、乙两种机械的效率分别是７０％和５０％，下列说法正确的是 （　　） Ａ．使用甲机械省力 Ｂ．使用甲机械做功快 Ｃ．乙机械的额外功在总功中占的比例大 Ｄ．在相同时间内，使用甲机械完成的功多 ３．小红用铁桶从井中打水，小军把不小心掉进井中的铁桶打捞上来． 在这两个情形中水桶中都有水．下列分析正确的是 （　　） Ａ．两个情形中，两人对水做的功都是有用功 Ｂ．两个情形中，两人对水做的功都是额外功 Ｃ．两个情形中，两人对水做的功都是总功 Ｄ．小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功 ４．如图１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．甲做总功的功率大 Ｃ．乙做的总功多 Ｄ．乙所用装置的机械效率小 ５．如图２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６Ｎ的物体以１ｍ／ｓ 的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效 率为７５％．下列说法正确的是 （　　） Ａ．拉力做功为３Ｊ Ｂ．物体受到摩擦力为１．５Ｎ Ｃ．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变 Ｄ．若以２ｍ／ｓ的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为７５％ ６．小华自制提升重物的装置如图３所示，其中 动滑轮重６０Ｎ．若被提升的物体重６００Ｎ，在拉力Ｆ 作用下，物体在３０ｓ内匀速上升６ｍ，不计绳重和摩 擦，下列说法中正确的是 （　　） Ａ．绳端将拉下１８ｍ Ｂ．绳端移动的速度为０．２ｍ／ｓ Ｃ．拉力Ｆ的大小为３００Ｎ Ｄ．滑轮组的机械效率约为９１％ 二、填空题 ７．建筑工人用吊篮运送水泥，第一次运 ２０包水泥，所做额外功为 Ｗ１，机械效率为η１；第二次运１０包水泥，将其提升了相同高度，所做额外 功为Ｗ２，机械效率为η２，两次相比（不计绳重与摩擦），Ｗ１ Ｗ２， η１ η２．（选填“＞”“＜”或“＝”） ８．把同样重１００Ｎ的物体匀速向上提升， 甲机械用时１００ｓ使物体升高 ｈ１，乙机械用时 ３００ｓ使物体升高ｈ２，两机械做功情况的部分数 据如图４所示．η甲 η乙（选填“＞”“＜” 或“＝”），ｈ２ ＝ ｍ，乙机械做的总功 Ｗ２ ＝ Ｊ，甲机械做的有用功 （选填“大于”“等于”或“小于”）乙机械做的有用功． ９．如图５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．物体受到水 平向左的拉力Ｆ＝１００Ｎ，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６０Ｎ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；当绳子自由端的拉 力Ｆ绳 为９０Ｎ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 的拉力Ｆ，改变绳子自由端拉力Ｆ绳 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 ． 三、实验探究题 １０．提高机械效率可以充分发挥机械设 备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要 的意义．某科技创新小组根据生活经验和客 观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出 如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提 升的高度有关； 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的 重力有关； 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关． 根据猜想，运用如图６所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据 如下表所示． 实验次数 钩码的重力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 ２ ０．１ ０．９０ ０．３ ７４．１％ ２ ４ ０．１ １．５０ ０．３ ８８．９％ ３ ４ ０．１ １．２５ ０．４ ４ ４ ０．２ １．５０ ０．６ ８８．９％ （１）实验时应沿竖直方向 缓慢向上拉动弹簧测力计． （２）分析表中数据可知：第３次实验是利用了图 的装置完 成的，它的机械效率η＝ ． （３）比较２、４两次实验数据，可验证猜想 Ⅰ 是 （选填“正 确”或“错误”）的． （４）通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重 物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高． （５）通过比较２、３两次实验数据得出结论：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 （选填“越大”或“越 小”）． 四、计算题 １１．早在３０００年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用 于从井中提水．古代民间的提水设施辘轳由辘轳头、支架、井绳、水桶等部 分构成．某次取水时井绳拉着质量为１０ｋｇ的水缓慢上升了４ｍ，水桶的 质量为１ｋｇ，在这一过程中，人做的总功为５００Ｊ．ｇ取１０Ｎ／ｋｇ．求此次取 水的过程中： （１）人做的有用功． （２）辘轳的机械效率． （３）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功                                                                                          ． !" !!"" # #$%& $ ' % ( &'(#) * # !" ! !"#$% +,-./012 3 45/06789:;1 !"#$%#&'$&() <5=>6?@AB;1 *"#$+#&'$&,) &'()*+,- &'(*./012345,6 789:;<=> :?@ABC DEFGHI=>JK@!"#$%&'()(*L+M NOPKQ,-./0- !"#$ %&'()*+ ! 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() *+, !" #$%&'( ) * + ! + " + # """"""""""""""""""# " " " " " " " " $ %%%%%%%%%%%%%%%%%%$ " " " " " " " " $ -./012 ! ! "#$%&! " " $% ! # " ! '( " )*+,-./01234567 ,-./012( ! & "89! ' " (!!% ' )(* 书 ４０期２版微专题参考答案 １．如图１所示　　　２．如图２所示 ３．如图３所示 ４０期３、４版参考答案 探究：杠杆的平衡条件 １．Ｄ　２．Ａ　３．Ｂ　４．Ｄ　５．Ｃ ６．Ｃ　７．Ｄ　８．Ｂ　９．Ｄ　１０．Ｂ １１．４∶３　右端上升 １２．前　费力　省距离 １３．属于　乙 １４．不变　变大 １５．省力　３６０ １６．阻力臂　变小 １７．费力　变大　变大 １８．２０　等臂　 ＝ １９．如图所示 ２０．（１）平衡　右　便于测量力臂 （２）①③　不能　一次实验得出的结论具有 偶然性 （３）Ｂ　 （４）杠杆自重影响实验结果 ２１．（１）１．５　 改变弹簧测力计的拉力方向 （或弹簧测力计倾斜拉杠杆） （２）Ｅ　 （３）①动力臂　②Ａ ２２．解：根据杠杆平衡条件Ｆ１ｌ１ ＝Ｆ２ｌ２得，道 钉对道钉撬的阻力 Ｆ２ ＝ Ｆ１ｌ１ ｌ２ ＝２００Ｎ×１．２ｍ０．０６ｍ ＝４０００Ｎ ! " # $ % & ' ! " & ( + ! + " ( 34 & ! ' ! ' " + # " ( & ! ' ! & " 书 １．用如图１所示的滑轮组匀速提 升重力不同的物体时，除了动滑轮重力 导致的额外功外，其他因素导致额外功 与总功之比为一定值．已知动滑轮的重 力为１Ｎ，绳子能够承受的最大拉力为 ５０Ｎ．当匀速提升重为９Ｎ的物体时， 滑轮组的机械效率为８１％，使用该滑轮组匀速 提升物体时的机械效率的最大值为 （　　） Ａ．９０％ Ｂ．８９％ Ｃ．８８％ Ｄ．８７％ ２．用水平力Ｆ１拉动如图２所示装置，使木 板Ａ在粗糙水平面上向右匀速运动，物块Ｂ在木 板Ａ上表面相对地面静止，连接Ｂ与竖直墙壁之 间的水平绳的拉力大小为 Ｆ２．不计滑轮重和绳 重，滑轮轴光滑．Ｆ１与Ｆ２的大小关系是 （　　） Ａ．Ｆ１ ＝Ｆ２ Ｂ．Ｆ２ ＜Ｆ１ ＜２Ｆ２ Ｃ．Ｆ１ ＝２Ｆ２ Ｄ．Ｆ１ ＞２Ｆ２ 3./014 !" 56 & + ! & ! & " " ! + " -789:;<2 + ! + " & ! & " & # ) + # " & + & ) * & ) ! & & ) " ) * + ( + ' ! " " ! # & + $ & " + ) " 5 6 + + ) + !" + !! =>?@A 3./014 !" 56 + !% + & 7 7 , - . /