17第十章 第3课时 滑轮(组) 机械效率-【智乐星中考·中考备战】2025年山东中考物理讲练本（沪科版六三学制）

1 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。 【答案】如图所示 10 【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，二是绳子自由端的朝向。 11 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。 【答案】如图所示 12 命题点2　滑轮(组)、斜面的特点 7地1考　 例2 (2021·烟台)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( ) 【解题关键】 滑轮(组)不计机械自重和摩擦，F=G物。 A 13 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 B 14 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。 D 15 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 C 16 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“=”)  > < 17 【解题模板】 18 【变式1】 拉力相等 如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别将A、B两物体匀 速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距 离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(D ) A.两物体上升的速度相同 B.两种装置的机械效率相等 C.两次提升物体所做的有用功相等 D.两种装置中拉力做功的功率相等 D 19 【变式2】 物重相等、不等 如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同，分别用拉 力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确 的是(　　) A.若G1=G2，则拉力F1、F2做的总功相同 B.若G1=G2，则拉力F2做的有用功多 C.若G1>G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D.若G1>G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等 C 20 命题点5　机械效率的相关计算 7地5考　 考法❶　滑轮组类相关计算 【核心母题2】 工人用如图所示滑轮组提升重物，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=10 N/kg，则： 21 (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)若工人所拉的绳子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) 22 【解题模板】 23 【变式1】 竖直提升物体 (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.动滑轮的重力为50 N B.提升货物做的有用功为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 24 【解析】 A.动滑轮上承重的绳子段数n=2,不计绳重及摩擦, 则F=(G+G动),解得G动=nF-G=2×250 N-400 N=100 N,故A错误。 B.提升货物做的有用功W有=Gh=400 N×2 m=800 J,故B错误。 C.绳子自由端移动的距离s=nh=2×2 m=4 m,拉力F做功 W总=Fs=250 N×4 m=1 000 J,拉力做功的功率 P===50 W,故C错误。 D.滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%,故D正确。 25 【变式2】 水平拉动物体 (2024·菏泽鄄城一模)如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，汽车被水平匀 速拉动1.2 m时，作用在绳子自由端的拉力F为1 000 N，绳子自由端移动 的速度为0.6 m/s，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是(　　) A.汽车移动的速度为0.4 m/s B.拉力F做的功为1 200 J C.汽车受到的摩擦力大小为2 000 N D.拉力F所做的有用功的功率为480 W D 26 【变式3】 对比分析 (2024·淄博)在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20 cm(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是(　　) A.物体所受的重力是3.6 N B.乙中弹簧测力计上升20 cm C.乙中弹簧测力计的示数是物重的一半 D.甲中滑轮的机械效率比乙中的高 D 27 【变式4】 结合图像 (2024·德州)如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用 该滑轮组，用200 N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3 m，物体和绳子 自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120 N，不计绳重和摩擦， 下列说法正确的是(　　) A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s B.工人做的有用功为360 J C.该滑轮组的机械效率为80% D.拉力F的功率为100 W C 28 【变式5】 结合压强 (2024·泰安岱岳一模)如图所示，小明同学在用滑轮组匀速提升重为600 N的物体，物体在10 s内上升了1 m，若他对绳子施加拉力F的方向始终竖直向下，此时他对水平地面的压强为4.3×103 Pa，该滑轮组的机械效率为80%，他的双脚与水平地面的总接触面积为500 cm2，求： (1)小明对绳子的拉力F； (2)拉力F做功的功率； (3)小明同学的重力。 29 【答案】解：(1)由图可知，动滑轮上绳子的股数n=2，绳子自由端移动距离 s=nh，该滑轮组的机械效率：η===， 可得小明对绳子的拉力：F===375 N。 (2)拉力F做功：W=Fs=Fnh=375 N×2×1 m=750 J， 拉力F做功的功率：P===75 W。 30 (3)由p=得小明对地面的压力： F压=pS=4.3×103 Pa×5×10-2 m2=215 N， 由力作用的相互性知，绳子对小明的拉力F'=F=375 N， 小明对地面的压力：F压=F支=G人-F'， 所以小明的重力：G人=F压+F'=215 N+375 N=590 N。 31 考法❷　斜面类相关计算 【核心母题3】 如图所示，斜面长s=10 m，高h=4 m。用沿斜面方向的 推力F，将一个重为150 N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程 中物体克服摩擦力做了200 J的功，运动过程中克服物体的重力做的功 W=_____J，斜面的机械效率η=______，推力F的大小F=____N。不改变斜 面与地面夹角和物体质量，采用____________________的方法可以提高 斜面的机械效率。  600 75% 80 减小斜面的粗糙程度 32 【解题模板】 33 【变式1】 简单计算 (2021·淄博)在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材。工人往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3 m长的斜面，把 120 kg的箱子沿斜面匀速推到1 m高的车厢上，如图。推箱子做的额外功是300 J。(g取10 N/kg)求： (1)推箱子做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)沿斜面的推力。 34 【答案】解：(1)推箱子做的有用功： W有=Gh=mgh=120 kg×10 N/kg×1 m=1 200 J。 (2)推箱子做的总功： W总=W有+W额=1 200 J+300 J=1 500 J， 斜面的机械效率：η==×100%=80%。 (3)由W总=Fs可得，沿斜面的推力： F===500 N。 35 【变式2】 结合滑轮 (2021·威海)如图所示，为了把小车运送到平台上，小明将绳子一端固定 在A处、另一端绕过小车前端把手B，在绳子末端用150 N的拉力将小车 沿斜面匀速拉动5 m，在此过程中小车被提升的高度为2 m，已知小车重 700 N，两股绳子均与斜面平行(不计绳重、绳与把手的摩擦)。整个过程 中，小明施加的拉力做的功为________J，小车受到的阻力为____N。  1 500　 20 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)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)算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。 (5)改变钩码的数量，重复上述实验。 38 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增加被提升物体受到的重力；②减轻动滑轮所受的重力 。  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。 42 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% 43 【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 44 【能力设问】 (5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可以提高 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 45 (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 46 $$