16第十章 第3课时 滑轮(组) 机械效率-【智乐星中考·中考备战】2025年山东省济宁市中考物理精讲本

1 机械与人 第十章 第3课时　滑轮(组)　机械效率 2 知识梳理·夯基础 教材素材·寻根源 精讲巧练·抓重点 科学探究·理实验 目 录 母题研究·破难点 3 知识点1 滑轮(组) 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 图示 定义 轴固定不动的滑轮 轴随物体一起运动的滑轮 由动滑轮和定滑轮组合而成的装置 4 项目 定滑轮 动滑轮 滑轮组 实质 _____杠杆 ______ 杠杆 特点 不省力,但可以 改变力的_____ 能_______的力,但不能改变力的方向 既可以省力,又可以改变力的方向 s与h的关系 s=h s=2h s=nh F和G的关系(不计绳重及摩擦) F=G F=(G+G动) F=(G+G动) 等臂 省力 方向 省一半 5 知识点2 机械效率 1.三种功及其关系 (1)有用功：无论是否使用机械,_______要做的功,用W有表示。  (2)额外功：使用机械时,我们 _______但又不得不做的功,用W额表示。  (3)总功：有用功和额外功之_____,用W总表示。  (4)关系式： _________。  必须 不需要 和 W总=W有+W额 6 2.机械效率 (1)定义：物理学中,将_________跟 _____的比值叫作机械效率,用符号η表示。  (2)计算公式：______________。机械效率没有单位。  (3)特点：因为使用任何机械都不能省功,不可避免地要做额外功,所以任何机械的机械效率都_______1。  (4)提高机械效率的方法 A.滑轮组：减小滑轮的摩擦、减小动滑轮重、增加被提升的物重。 B.斜面：减小斜面的粗糙程度、增大斜面的倾角。 有用功 总功 小于 η=×100% 7 【夯基辨疑】 ①动滑轮既能省力也能改变力的方向( ) ②总功相同,额外功越多,机械效率越大( ) ③使用机械做的有用功越多,机械效率越高( ) ④盘山公路相当于一个斜面,可以省力( ) ⑤做功越快的机械,它的机械效率越高( ) ⑥当滑轮组的滑轮数量增加时,机械效率会增大( ) ⑦使用润滑油可以提高滑轮组的机械效率( ) ⑧存在摩擦力的情况下,滑轮组的机械效率始终小于1( ) × × × √ × × √ √ 8 教材素材 命题角度 命题内容 八下P191图10-13 定滑轮的特点 1.旗杆的顶部通常安有一个_____滑轮, 其目的是 _____________  八年级P205图10-36 滑轮机械效率的相关计算 2.如图所示,某建筑工人用大小为600 N的 拉力F,通过定滑轮将重为500 N的重物匀 速提升2 m,则这名建筑工人做的有用功是 _____J,此定滑轮的机械效率是______(计算结果保留至0.1%)  定 改变力的方向 1000 83.3% 9 命题点1 滑轮组绕线作图　　　 例1 如图所示,某人在A处提起物体,请在图中画出最省力的绳子绕法。 【解题关键】 设计滑轮组的绕绳方案应从两方面考虑,一是省力情况,二是绳子自由端所受拉力的方向。 10 练1(2023·泰州)工人站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物,画出滑轮组的绕绳方式。 11 命题点2 滑轮(组)、斜面的特点 6年3考　 例2 用如图所示的四种方式匀速提升同一物体(不计机械自重和摩擦),其中最费力的是( ) A B 　C D 【解题关键】 滑轮(组)不计机械自重和摩擦, F=G物。 12 练2(2022·淄博改编)如图是某小区使用的一种垃圾投放装置的示意图,人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖,非常方便、卫生。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( ) A.装置中的滑轮是动滑轮 B.装置中的滑轮改变了力的方向 C.绳子拉起桶盖时,桶盖可视为费力杠杆 D.人向下拉吊把的距离越大,所用的拉力越小 13 命题点3 机械效率的理解　　　 例3(2023·连云港)下列关于机械效率的说法正确的是( ) A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越快的机械,机械效率越高 C.所做有用功越多的机械,机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高 【解题关键】 机械效率是有用功与总功的比值。 14 练3 对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是( ) A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% B.做功多的机械,功率一定大 C.功率大的机械,做功一定快 D.做功快的机械,机械效率一定高 15 命题点4 机械效率的相关比较　　　 核心母题1 如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB 匀速提升重为GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。若GA>GB,则η甲___ η乙；若FA=FB,则GA __GB。(均选填“>”“<”或“=”)  > < 16 【解题模板】 17 【变式1】 拉力相等 (2023·济宁泗水三模)将规格完全相同的滑轮,用绳子绕成图甲、乙所示的滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力分别为G1、G2的两物体,升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小F1=F2,不计绳重和摩擦。下列判断正确的是( ) A.物重G1<G2 B.甲滑轮组所做的额外功较多 C.乙滑轮组的机械效率较高 D.若增加所提升物体重力,滑轮组的机械效率将增大 18 【变式2】 物重相等 (2022·济宁金乡一模)用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,绳子受到的拉力分别为F1、F2,保持甲、乙两滑轮组绳子自由端的速度相同,把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦,下列说法正确的是( ) A.F1和F2大小相等 B.绳子自由端移动的距离相等 C.F1和F2的功率相同 D.两个滑轮组的机械效率相同 19 命题点5 机械效率的相关计算6年6考　 核心母题2 工人用如图所示滑轮组提升物体,将质量为8 kg的物体5 s内匀速提升1 m,工人竖直向下的拉力为50 N,不计摩擦和绳重,g取10 N/kg,则： 20 (1)绳子自由端移动的距离为____m,速度为_____ m/s。  (2)动滑轮重为_____N。  (3)工人所做的有用功为_____J,总功为______J,滑轮组的机械效率为 ____。  (4)工人拉力做功的功率为_____W。  (5)若绳子自由端能承受的最大拉力为400 N,则该滑轮组能提升的最大 物重为______N。  (6)如果要提高滑轮组的机械效率,你的做法是 ____________________ ______。  2 0.4 20 80 100 80% 20 780 增大物重(或减轻动滑 轮重) 21 【解题模板】 1.竖直方向提升物体 竖直匀速提升物体：η=×100%=×100%=×100%。 若不计绳重和摩擦,W额=G动h,η=×100%=×100%=×100%。 22 2.水平方向拉动物体 水平匀速拉动物体：η=×100%=×100%=×100%。 23 3.斜面上拉动物体 沿斜面匀速拉动物体：η=×100%=×100%。 24 【变式1】 竖直提升物体 ①(2022·济宁)某建筑工人用大小为400 N的拉力通过滑轮匀速提升重为 360 N的货物(如图所示),此滑轮是_____滑轮,机械效率η= ____。  定 90% 25 ②(2024·菏泽)用如图所示的滑轮组将重540 N的建筑材料从地面拉到四 楼,建筑材料上升10 m,绳端拉力为200 N(不计绳重和滑轮与绳之间的摩 擦)。则动滑轮重___ N,此过程该滑轮组的机械效率为____。  60 90% 26 ③(2024·枣庄)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F为250 N,不计绳重及摩擦。下列说法正确的是(　　) A.动滑轮重为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% 27 ④(2024·济宁泗水三模)如图所示,物体A重240 N,一个人以180 N的拉力 使A匀速上升2 m,则该滑轮组机械效率为______,(计算结果保留到0.1%) 动滑轮重为____N。(绳重与轮轴处的摩擦力、空气阻力忽略不计)  66.7% 120 28 【变式2】 水平拉动物体 ①如图所示,在水平拉力F的作用下,重为100 N的物体A沿着水平桌面做匀 速直线运动,弹簧测力计的示数为5 N,不计绳和滑轮重及绳和滑轮之间的 摩擦,则A与水平桌面的摩擦力大小是____N。在拉动过程中动滑轮的作用 是 _______(选填“省力”或“省距离”)。  5 省距离 29 ②(2023·济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合,用5 N的拉力F拉动绳端, 使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m,物体与地面间的摩擦力为 9 N,则 拉力F的功率为____W,滑轮组的机械效率为 ____。  2 90% 30 ③(2024·济宁高新一模)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600 kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。若人以0.6 m/s的速度匀速前行,经100 s将货物拉出仓库。(g取10 N/kg)人拉货物的过程中,分析正确的是(　 ) A.货物移动距离为20 m B.工人的拉力为400 N C.工人做的有用功为3.6×104 J D.工人拉力的功率为360 W 31 【变式3】 结合图像 (2022·济宁高新一模)用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体,每次物体被提升的高度均为0.5 m,滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示,不计绳重和摩擦,下列分析正确的是( ) A.滑轮组的机械效率越高,功率越大 B.该滑轮组的机械效率能达到100% C.动滑轮重为20 N D.每次提升物体时,滑轮组做的额外功均为5 J 32 【变式4】 结合压强 (2022·济宁微山二模)小微利用如图所示的滑轮组,将重为280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身重为500 N,对绳子施加的拉力F=200 N,两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中： (1)小微对地面的压强； (2)拉力F做的功； (3)该滑轮组的机械效率。 33 解：(1)绳子对小微施加的拉力：F'=F=200 N,小微对地面的压力： F压=F支=G人-F'=500 N-200 N=300 N, 小微对地面的压强：p===7.5×1Pa。 (2)由图可知,动滑轮上的绳子段数n=2,绳子自由端移动的距离： s=nh=2×2 m=4 m, 拉力F做的功：W总=Fs=200 N×4 m=800 J。 (3)该滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=70%。 34 【变式5】 斜面的相关计算 (2022·济宁兖州一模)如图所示,斜面长s=1.5 m,高h=0.3 m。建筑工人将重G=500 N的货物箱用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力F=150 N,忽略绳重。求： (1)该过程拉力F做的功； (2)该装置的机械效率；(计算结果保留至0.1%) (3)货物箱在斜面上所受摩擦力的大小。 35 解：(1)该过程拉力F做的功： W总=Fs=150 N×1.5 m=225 J。 (2)有用功：W有=Gh=500 N×0.3 m=150 J, 该装置的机械效率：η=×100%=×100%≈66.7%。 (3)额外功：W额=W总-W有=225 J-150 J=75 J, 货物箱在斜面上所受摩擦力的大小：f===50 N。 36 实验15 测量滑轮组的机械效率　　　 1.实验器材：钩码、滑轮组、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细线。 2.实验装置 37 3.实验步骤 (1)用弹簧测力计测量出钩码所受的重力G并填入表格。 (2)按照实验装置图安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置。 (3)竖直向上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,将这三个量填入表格。 (4)计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。 38 (5)改变钩码的数量,重复上述步骤。 序 号 钩码所 受的重 力G/N 提升 高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 总功 W总/J 机械 效率 η 1 2 3 39 4.实验分析 (1)弹簧测力计的拉动方式： 竖直向上匀速拉动 。目的是 保证拉力的大小等于弹簧测力计的示数 。  (2)实验探究方法： 控制变量法 。  ①探究滑轮组的机械效率与物重的关系时,控制同一个滑轮组的绕线方式相同,只改变所吊钩码的数量。 ②探究滑轮组的机械效率与动滑轮所受重力的关系时,控制滑轮组所吊钩码的数量相同,只改变动滑轮所受的重力。 40 (3)影响滑轮组机械效率的因素： 物体所受的重力、动滑轮所受的重力、绳重和摩擦 。  (4)有用功、总功和机械效率的计算。 (5)滑轮组机械效率的大小与 物体被提升的高度 、 滑轮组的绕线方式 及 物体被提升的速度 无关。  (6)提高滑轮组机械效率的方法： ①增大被提升物体所受的重力；②减小动滑轮所受的重力 。  41 【实验分层训练】 小明测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如表。 实验序号 钩码所受 重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳端移动 距离s/cm 机械 效率η 1 1.0 5 15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% 42 【基础设问】 (1)为了顺利完成实验,除了图中的器材外,还需要的测量工具是_______。  (2)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做_____运动。 第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为______N。  (3)第2次实验时所做的有用功为________J,滑轮组的机械效率是______。  (4)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物所 受重力越____(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高；分析3、4 次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______(选填“有 关”或“无关”)。  刻度尺 匀速 0.6 0.075 62.5% 大 无关 43 【能力设问】 (5)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中可以提高机械 效率的是____。  A.增大绳重 B.减轻动滑轮重 C.加快物体提升的速度 B 44 (6)小明发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止 读数,他的想法 _______(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 _________对滑轮组机械效率的影响。  (7)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时, 滑轮组的机械效率______(选填“变大”“变小”或“不变”)。  不正确 摩擦力 不变 45 $$