专题16 简单机械（续）（模型与方法）（全国通用）2026年中考物理一轮复习讲练

该初中物理中考复习资料聚焦“简单机械”专题，覆盖定滑轮、动滑轮、滑轮组、斜面、轮轴等中考核心考点，以16个模型为框架，通过“标志-技巧-核心要点-例题-变式”梳理知识内在联系，设计考点梳理、方法指导、真题训练环节，帮助学生突破力学难点。 亮点在于“模型建构+分层训练”策略，如模型03“实验探究定滑轮和动滑轮特点”，通过匀速拉动、误差分析培养科学探究能力，模型15结合图像计算提升科学思维。设基础例题与变式练习，配合限时训练，确保高效复习，助力教师精准把控节奏，提升学生应考能力。

专题16 简单机械（续） ( 模型破解 拆解步骤，突破思维壁垒 …………………………………………………… …… ………… 01 ~ 26 模型 01.定滑轮 ………………………………… 01 模型0 9 . 竖直滑轮组（水+动滑轮+物体） …… 15 模型02. 动滑轮 ………………………………… 0 3 模型 10 . 竖直滑轮组（动滑轮+物体+人） …… 16 模型03. 实验探究定滑轮和动滑轮的特点 …… 0 4 模型 11 . 水平滑轮组 …………………………… 18 模型 0 4 . 竖直反拉滑轮 ………………………… 07 模型1 2 . 多绳滑轮组 …………………………… 19 模型 0 5 . 水平滑轮 ……………………………… 09 模型1 3 . 斜面 …………………………………… 21 模型 0 6 . 水平反拉滑轮 ………………………… 1 0 模型1 4 . 轮轴 …………………………………… 22 模型07.滑轮组绕绳 …………………………… 1 2 模型1 5 . 滑轮组与图像计算 …………………… 23 模型0 8 . 竖直滑轮组（动滑轮+物体） ……… 13 模型16.测量滑轮组的机械效率 ……………… 25 模型演练 实战强化，提升应用能力 …………………………………………………… …… ………… 27 ~ 34 ) 模型01.定滑轮 ( 标志： 轴的位置固定不动 。 技巧： 核心要 点： 不省力 ‌ ： 提升重物所需的拉力等于物体自身重力 ， F = G 物 。 可改变力的方向 ‌ ： 如向下拉动绳子即可使物体上升，便于施力。 不省距离 ‌ ： 绳子自由端移动的距离等于物体上升的距离 ，即 s = h 。 机械效率高 ‌ ： 理想状态下接近 100%，实际中因摩擦等因素略有损耗。 F 1 = F 2 = F 3 ) ( 应用场景： 升旗装置 ‌ ： 旗杆顶部安装定滑轮，人站在地面下拉绳子即可升起旗帜。 窗帘系统 ‌ ： 通过定滑轮改变拉力方向，实现左右开合。 起重机导向滑轮 ‌ ： 用于调整钢丝绳走向，配合动滑轮组成滑轮组以实现省力与方向控制的双重优势。 老式水井提水 ‌ ： 利用定滑轮将向上提桶转化为向下拉绳，操作更省力方便。 ) 【例1】如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起物体G，不考虑摩擦，三个力的大小关系是（ ） A.F1<F2<F3 B.F1=F2=F3 C.F1>F2>F3 D. F1>F2=F3 【变式1-1】星期一，学校要举行升国旗仪式。如图所示，在旗杆顶端装有一个滑轮，该滑轮是_______（选填“定”或“动”）滑轮，它的作用是__________________。 【变式1-2】肥胖可能会引发许多慢性疾病，某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼，配重由若干金属块（每块质量为10 kg）组成，锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。（杆重、绳重、摩擦均不计，g取10 N/kg） （1）拉力器上的滑轮均属于________（填“定”或“动”）滑轮； （2）若该人的质量为85 kg，他一次最多能拉起________块金属块。 【变式1-3】现有一个铁块通过定滑轮挂在弹簧测力计上，下列做法中能使弹簧测力计示数变小的是（　　） A.向容器内加盐 B.把测力计挂从A点移到B点 C.向容器内加酒精 D.容器下移使铁块部分露出水面 模型02.动滑轮 ( 标志： 轴 随物体一起运 动 。 技巧： 核心要 点： 省力 ‌ ： 在理想情况下，使用一个动滑轮可使所需拉力减小为物体重力的一半，即 。 ‌ 费距离 ‌ ： 拉力移动的距离是物体上升高度的两倍，即 s =2 h ，符合 “ 不省功 ” 的机械原理。 ‌ 不改变力的方向 ‌ ： 施加的拉力方向与物体运动方向一致，通常向上拉动绳子才能提升重物。 ‌ 实际应用中的修正 ‌ ：若考虑动滑轮自身重力和摩擦，实际拉力会略大于 ​ ，公式为 。 F 1 < F 2 < F 3 应用场景： 装修时外墙吊运建材、塔吊吊钩系统中用于提升重物、工厂车间提升原材料箱、健身器材中的拉力装置。 ) 【例2】一辆小汽车陷进了泥潭，小明按图中的甲、乙两种方式安装滑轮，均可能将小汽车从泥潭中拉出，你认为甲方式中滑轮的作用是________________；乙方式中滑轮的作用是________；设两种方式将汽车拉出的最小力的大小分别是F1、F2，则F1_______F2（选填 “>”、“<”或“=”）；如按乙方式，小明拉绳头移动了0.5m，那么小汽车被拉动了________m。 【变式2-1】如图所示，某同学用重10N的动滑轮匀速提升重50N的物体，则该同学所用拉力F的可能值是（　　） A.20N B.25N C.30N D.32N 【变式2-2】如图所示，在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体的重力为G物，若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（ ） A.该实验中，需要测量的物理量只有物重G物和弹簧测力计示数F B.F2=G物 C.F1的力臂大小为2r D.F1>F2 【变式2-3】如图所示，分别用滑轮A、B匀速提升甲、乙两个所受重力相同的物体（不计滑轮重力、绳子重力及摩擦力）。滑轮A实质上是一个________杠杆；拉力F1________F2（填“>”“<”或“=”）。 模型03.实验探究定滑轮和动滑轮的特点 ( 标志： 实验探究定滑轮和动滑轮的特点。 技巧： 实验时应 ‌ 匀速 拉动弹簧测力计 ‌ ，以保证读数稳定，符合二力平衡条件。 实际测量中拉力 F 总是略大于 ，是因为动滑轮本身有重力，且绳与滑轮间存在摩擦。 若考虑动滑轮重力 G 轮 ​ ，则拉力公式为 （不计摩擦）。 ) 【例3】在“探究定滑轮和动滑轮工作时的特点”实验中： （1）在探究定滑轮工作的特点时，如图乙所示，使用弹簧测力计的操作方法是_______（填序号）。 ①随意拉动钩码 ②拉着钩码保持静止 ③匀速向下拉动 实验次序 1 2 3 （2）在探究定滑轮工作的特点时，按照图乙操作，觉得读数不方便，于是把弹簧测力计倒过来，即弹簧测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，弹簧测力计的示数会________（变大/不变/变小），其理由是_____________________。 （3）在探究动滑轮工作的特点时，先测出_____________的总重力，然后按照图丙组装动滑轮，实验时，_____________拉弹簧测力计，使钩码_________上升，读出弹簧测力计的示数。根据实验步骤将记录表格的第一行栏目补充完整__________（不要求填入实验记录数据）；该实验至少要测量三组数据的目的是___________；此次实验能否直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论？答：____________________。 【变式3-1】物理实验小组研究定滑轮和动滑轮的特点。 实验序号 G滑轮/N G物/N 弹簧测力计示数/N 1 1 4 2.6 2 2 4 3.2 3 3 4 3.6 4 4 4 4.2 （1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但能改变_____________； （2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢竖直提升4N的重物，如图乙所示，可得初步结论：使用动滑轮可以_________，但不能改变力的方向； （3）桃子同学发现第4次实验时，记录的弹簧测力计示数大于物体的重力。于是桃子同学认为动滑轮不省力。你认为她的观点是否正确？__________，并分析原因：______________________。 【变式3-2】（2025年四川广安市学业水平考题）小丽用图甲所示的装置，测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端的拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm 机械效率 1 1 3 0.5 ① 66.7% 2 3 5 1.4 15 71.4% 3 6 9 2.5 27 ② （1）实验时应该竖直向上______（选填“匀速”或“变速”）拉动弹簧测力计； （2）她按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示。第1次实验中，绳子自由端移动的距离①为______；第3次实验中，机械效率②为______； （3）她将图甲装置改接图乙装置，提升相同钩码，得出图乙装置更______。（选填“省力”或“费力”） 【变式3-3】某小组同学研究“使用动滑轮匀速提起物体时，所用竖直向上拉力F的大小与哪些因素有关”。他按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的轮重G滑、物体重G物和拉力F的大小记录在表一、二中。为了进一步研究，他们计算了每次实验中物体所受重力的变化量ΔG物与所用拉力的变化量ΔF，并将结果记录在表一、二的后两列中。 表一：G滑=2牛 实验序号 G物（牛） F（牛） ΔG物（牛） ΔF（牛） 1 1 1.5 0 0 2 2 2.0 1 0.5 3 4 3.0 3 1.5 4 6 4.0 5 2.5 5 8 5.0 7 3.5 表二：G滑=4牛 实验序号 G物（牛） F（牛） ΔG物（牛） ΔF（牛） 6 2 3.0 0 0 7 4 4.0 2 1.0 8 6 5.0 4 2.0 9 8 6.0 6 3.0 10 10 7.0 84.0 （1）分析比较表一或表二中F与G物的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体__________________________； （2）分析比较实验序号__________________的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时，G滑越大，F越大； （3）根据表一、二中前三列的数据及条件，请判断：按图所示方式使用动滑轮匀速提起物体，若要省力，需满足的条件是__________； （4）进一步分析比较表一、二中ΔF与ΔG物的数据及相关条件，可发现其满足的数学关系式为____________，由此可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，_______________________________成正比。 模型04.竖直反拉滑轮 ( 标志： 动滑轮倒置（ 与常规动滑轮相反 ， 拉力作用于滑轮本身而非绳子自由端 ）。 技巧： 受力分析： 滑轮受到向上的拉力 F ，同时受到向下的三个力：滑轮自身的重力 G 动 ​ 、两侧绳子向下的拉力（每侧大小等于物体所受重力或摩擦力 G 物 或 f ），因此，竖直方向平衡时有： ) ( F = 2 G 物 + G 动 ​ （竖直反拉） 若为水平方向拉动（如物体在地面滑动），则拉力为： F = 2 f （不计滑轮重） 可见该结构明显 ‌ 费力 ‌ 。 ‌ 距离与速度关系 ‌ ： 由于是动滑轮反向使用，绳子有效股数 n =2 ，因此： 绳端移动距离： ​ 拉力移动速度： 即： ‌ 省距离、省速度 ‌ 。 ) 【例4】如图所示，物体G重力为20N，用力F将滑轮匀速提升，物体G随滑轮一起匀速上升（滑轮和绳子的重力以及摩擦不计）。当物体G上升1m时，关于滑轮上升的高度h和拉力F的说法正确的是（ ） A.F=20N，h=lm B.F=40N，h=2m C.F=40N，h=0.5m D.F=10N，h=2m 【变式4-1】如图所示，（滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计），用力F拉着物体G匀速上升，物体上升的高度为h，拉力F移动的距离为s，下列等式中正确的是（　　） A. B.F=2G C.s=h D.s=2h 【变式4-2】如图所示，弹簧测力计下挂有一定滑轮，定滑轮重为1N，A、B均处于静止状态，GB＝100N，GA＝10N，则弹簧测力计的示数为（　　） A.100N B.111N C.21N D.20N 【变式4-3】如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50N的物体，在拉力F的作用下使物体在2s内上升了 2m，则拉力F=100N，动滑轮上升的速度是υ=0.5m/s。（不计滑轮、绳的重力和摩擦） 模型05.水平滑轮 ( 标志： 水平滑轮克服的是物体与地面之间的摩擦力，而非 物体的 重力 ‌ ！！ 技巧： 图示 核心特点 一根绳上力相等，拉力拉的是摩擦力而不是物体的重力！！ 力的关系 F 1 = F 拉 = f 2 F 2 = F 拉 = f ⇒ （忽略绳轴之间的摩擦） 距离关系 s 绳 = s 物 s 绳 =2 s 物 ) 【例5】如图所示，用拉力F经过滑轮B使物体沿水平方向做匀速直线运动，如果物体与水平面间的滑动摩擦力大小为30N，不计动滑轮重、绳与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为（ ） A.60N B.30N C.15N D.10N 【变式5-1】如图所示A和B叠放在水平地面上，同时用细绳通过光滑轻滑轮相连。A在水平拉力F的作用下匀速向左运动，若A与B之间的摩擦力为5N，B与水平地面之间的摩擦力为10N，则F的大小为（　　） A.10N B.15N C.20N D.25N 【变式5-2】如图所示，完全相同的滑轮采取不同的绕法，把同一个物体在同一物面上水平移动相同的距离，它们绳末端移动距离关系是s甲________s乙。 【变式5-3】电气化铁路的输电线常用图所示的方式悬挂在钢缆上。钢缆的A端固定在电杆上，B端连接在滑轮组上。滑轮组由a、b、c三个滑轮构成，配重P由多个混凝土圆盘悬挂在一起组成，配重的总重为G，若不计摩擦和滑轮的重量，则以下说法中正确的是（ ） A.a为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为3G B.a为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为 C.a、c为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为3G D.a、c为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为 ‌模型06.水平反拉滑轮 ( 标志： 动滑轮 随物体一起水平移动 。 技巧： 核心要点： 力的关系： F = 2 F 拉 = 2 f 距离关系： 解题关键： ‌ 先确定动滑轮 ‌ ：看哪个滑轮随物体一起移动； ) ( ‌ 数清绳子股数 ‌ ：从动滑轮引出的绳子段数； ‌ 进行受力分析 ‌ ：对动滑轮进行受力平衡分析，向上（或向右）的拉力总和等于向下（或向左）的阻力总和。 ) 【例6】如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重为G的物体A，弹簧测力计B的示数为F示，若物体和地面之间的摩擦力为f，拉力的大小为F，绳子与滑轮之间的摩擦忽略不计，则下列说法正确的（ ） A.物体和地面之间的摩擦力f=F示 B.拉力 C.轻质滑轮移动的距离是物体移动距离的2倍 D.此滑轮的机械效率 【变式6-1】如图，物体做匀速直线运动，若绳a的拉力为10N，则以下说法正确的是（　　） A.绳b拉力为5N B.绳c拉力为20N C.物体重力为10N D.物体摩擦力为5N 【变式6-2】如图所示，在水平拉力F的作用下重为150N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7N，绳和滑轮的重力以及绳和滑轮之间的摩擦均不计，则A与水平桌面的摩擦力大小是________N。 【变式6-3】如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（　　） A.B受到的摩擦力为3N，方向水平向左 B.滑轮移动的速度为0.1m/s C.绳子拉物体A的功率为2W D.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N 模型07.滑轮组绕绳 ( 标志： 滑轮组绕绳。 技巧： ‌ ① “ 奇动偶定 ” 法则 ‌ ： 若承担重物的绳子段数 n 为 ‌ 奇数 ‌ ，绳子起始端应固定在 ‌ 动滑轮 ‌ 的挂钩上；若 n 为 ‌ 偶数 ‌ ，起始端应固定在 ‌ 定滑轮 ‌ 的挂钩上。这一原则可快速确定绕绳起点，避免试错。 ‌ ② 动滑轮上绳段越多越省力： ‌ 省力程度由连接并承担重量的绳子段数 n 决定，拉力 。因此， ‌ 最大化 n ‌ 是最省力的关键。 ‌ ③ 从滑轮数量少的一侧开始绕： ‌ 当动滑轮与定滑轮数量不相等时，应从数量较少的一侧滑轮的挂钩开始绕线，以确保所有滑轮都被有效利用。 ‌ ④ 定动交替、就近绕行： ‌ 绕线时应遵循 “ 定滑轮 → 动滑轮 → 定滑轮 ” 的交替路径，并优先绕距离最近的滑轮，防止跳过或重复绕同一个滑 轮。 注意事项 拉力方向限制 ‌ ： 若要求人站在地面 ‌ 向下拉绳 ‌ ，则最终绳子必须绕过最上方的定滑轮，使自由端朝下。 避免重复绕滑轮 ‌ ： 每个滑轮只能被绕一次，否则视为无效绕法。 忽略额外定滑轮 ‌ ： 有时顶部会多出一个仅用于改变方向的定滑轮，它不参与省力计算，分析时可先忽略。 ) 【例7】将如图所示的滑轮组成滑轮组，用 20 N 的力拉动地面上的物体，使之向左运动。运动时所受阻力为 58 N，请在图上画出滑轮组绳子的绕线并用箭头表示力的方向。 【变式7-1】用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，工人师傅可以选择站在地面上或站在楼顶上拉绳子。请在图中画出最省力的绳子绕法。 【变式7-2】一辆小汽车陷入泥中，请你画出图中滑轮组最省力的绕法。 【变式7-3】用轻质滑轮组将重力为G的物体提起来，请按要求在下图中画出不同的绕线方法。要求：不计绳重和摩擦，，。 模型08.竖直滑轮组（动滑轮+物体） ( 标志： 由滑轮组竖直提升物体。 技巧： 力的关系： （忽略绳重与摩擦） 距离关系： s 物 =3 s 物 速度关系： υ 物 =3 υ 物 机械效率： （忽略绳重与摩擦） ) 【例8】小明用如图所示的滑轮组，将重为800N的物体缓慢匀速竖直提升3m，他对绳端的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（ ） A.绳子自由端移动的距离为9m B.动滑轮的重力为200N C.人通过滑轮组做的有用功为1500J D.滑轮组的机械效率为53.3% 【变式8-1】如图所示，小王通过滑轮组向高处提升重210N的物体，动滑轮重10N，定滑轮重15N，不计绳重及摩擦。8s内物体匀速上升4m，则该8s内（ ） A.小王做的有用功为840J B.小王做的额外功为40J C.小王做功的功率为100W D.小王对绳子的拉力为70N 【变式8-2】端午将至，甄宝玉同学正在用滑轮组提升一箱重60N的粽子，如图，以下说法错误的是（　　） A.滑轮组绳子股数n=3 B.若宝玉所用拉力为22N，不计绳重和摩擦，则动滑轮重4N C.若粽子上升5m，则宝玉需要拉动绳子15m D.若宝玉拉动绳子的速度为3m/s，则粽子上升的速度为1m/s 【变式8-3】如图所示的滑轮组去拉动物体A，已知物体A重为1500N，动滑轮重为80N，在拉力F的作用下，经过20s，物体A沿水平方向匀速前进了4m，拉力F做功为3200J。（不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦）求： （1）物体A所受摩擦力的大小是多少？ （2）物体A克服摩擦力做功是多少？ （3）此滑轮组的机械效率是多少？ （4）绳自由端移动的速度为多少？ 模型09.竖直滑轮组（水+动滑轮+物体） ( 标志： 由滑轮组竖直提升物体。 技巧： 力的关系： （忽略绳重与摩擦） 距离关系： s 物 =3 s 物 速度关系： υ 物 =3 υ 物 机械效率： （忽略绳重与摩擦 ） ) 【例9】利用如图甲所示的滑轮组将水中物体匀速提升到空气中。他所用的拉力与绳子自由端移动的距离，的关系图像如图乙所示。物体在空气中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。（g取10N/kg） （1）物体及单个动滑轮的重力分别是多少？ （2）物体浸没在水中时受到的浮力是多少？ （3）物体的密度是多少？ 【变式9-1】如图所示，重力为500N的工人站在水平地面上，用滑轮组打捞浸没水中的重为600N的货物，货物的体积为0.025m3。货物出水后被竖直匀速提升1m，用时5s，此时地面对工人的支持力为100N（不计摩擦及绳重）。（g取10N/kg）求： （1）货物浸没水中时受到的浮力； （2）货物出水后提升货物工人做的功； （3）货物出水后该滑轮组的机械效率。 【变式9-2】小明同学利用如图所示装置匀速提起重200N的物块，物块浸没在水中受到的浮力是80N，滑轮重30N，BO=3AO，不计摩擦、绳重及杠杆重，在物块上表面露出水面前，下列判断正确的是（ ） A.拉力大小为20N B.物块所受浮力不断减小 C.装置中的滑轮是定滑轮 D.整个装置的机械效率为80% 【变式9-3】如图所示，有一底面积为S1=1000cm2、高为h1=6m的圆柱形盛水容器中竖直放置一底面积为S2=400cm2、高为h2=1m的圆柱形物块A。已知该物块的密度为ρ=2.0×103kg/m3，容器中水深H=5m。开始时，物块下表面与容器底面之间不密合，现在小明用如图所示的滑轮组拉着该物块以υ=0.5m/s的速度匀速上升，已知小明重力为600N，小明单脚与地面的接触面积为200cm2，每个滑轮重50N，每根子能承受的最大拉力都为750N。不计水的阻力、重和摩擦，定滑轮上方固定，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。 （1）物块A露出水面前，小明对地面的压强为多少？ （2）提升物块A的过程中，滑轮组的最大机械效率为多少？ （3）经过多长时间绳子会被拉断？ 模型10.竖直滑轮组（动滑轮+物体+人） ( 标志： 竖直滑轮组的受力分析和计算。 技巧： 力的关系： （忽略绳重与摩擦） 距离关系： s 物 =3 s 物 速度关系： υ 物 =3 υ 物 机械效率： ) 【例10】如图所示是高层建筑幕墙玻璃清洁工人使用的装置，工人坐在平台里用滑轮组可以把自己匀速拉上去或放下来。已知某人重600N，平台和动滑轮共重440N，则他用的拉力为________N。 【变式10-1】劳动最光荣，如图甲所示为工人师傅乘坐吊篮清洁高楼玻璃幕墙的情景，该机械简化结构如图乙所示。吊篮的质量为20kg，工人及工具的总质量为100kg，工人用500N的拉力将吊篮、自己及工具在30s内匀速上升了3m。则拉力做功的功率是_______W，该滑轮组的机械效率是________。（不计绳重和摩擦，g=10N/kg。） 【变式10-2】如图所示，动滑轮和定滑轮的重力均为100N，人在吊篮里用力拉着绳子使人和吊篮处于静止状态。此时拴在天花板上的绳子的拉力为1000N，人对吊篮底板的压力为100N，不计绳重及绳与滑轮的摩擦。则人和吊篮的重力G人、G篮分别是__________、__________。 【变式10-3】如图甲所示，用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组提升吊篮C及其中的货物A和电动机B。启动电动机，它所提供的拉力F 随时间t的变化关系如图乙所示，吊篮上升的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示。若一切摩擦和绳重均可忽略不计，在1s~2s内，滑轮组的机械效率为90%，则下列说法中正确的是（ ） A.在0~1s内，电动机提供的拉力所做的功为825 J B.在1s~2s内，电动机提供的拉力的功率为1500W C.在0~3s内，电动机提供的拉力的功率为1275W D.动滑轮重为200N 模型11.水平滑轮组 ( 标志： 水平 滑轮组的受力分析和计算 。 技巧： 力的关系： （忽略绳 轴之间的 摩擦） 距离关系： s 物 =2 s 物 速度关系： υ 物 = 2 υ 物 机械效率： ) 【例11】用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍，在此过程中下列说法正确的是（ ） A.绳子自由端沿水平方向移动了6m B.物体受到的拉力为750N C.拉力的功率为750W D.滑轮组的机械效率为80% 【变式11-1】（2025年四川省南充市中考题）如图所示，重为100N的物体在水平拉力F为10N的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动，物体受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了10m，则拉力所做的功为________J，滑轮组有用功的功率为________W。 【变式11-2】如图所示，力F将重为400N的物体匀速拉动2m，物体与地面间的摩擦力为100N，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，下列选项正确的是（　　） A.A是动滑轮 B.拉力F为50N C.拉力F所做的有用功是800J D.增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 【变式11-3】如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下10s内匀速运动了1m，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是（ ） A.物体A重力做功为100J B.拉力F的功率是4W C.绳子自由端移动的速度是0.1m/s D.物体A受到的摩擦力是16N 模型12.多绳滑轮组 ( 标志： 竖直滑轮组的受力分析和计算 。 技巧： 力的关系： （忽略 动滑轮重力 ） 距离关系： s 物 =2 n s 物 机械效率： ) 【例12】如图所示，用三个重力均为10N的滑轮组成的滑轮组以1m/s匀速起吊重470N的物体，物体上升5m，不计绳的重力及一切摩擦。 绳的拉力F=________N；滑轮组的机械效率为_________。 【变式12-1】如图所示，体重为500N的小楷用滑轮组拉着重400N的物体A沿水平方向匀速运动，物体A运动1m用时2s，此时滑轮组的机械效率为80%，每个滑轮重40N，绕绳能承受的最大拉力为600N，不考虑绳重和滑轮与轴之间的摩擦，下列计算结果正确的是（ ） A.小楷对地面的压力为400N B.10s内小楷对物体做功为1000J C.小楷做功的功率为80W D.小楷使用本装置的机械效率最高可达96% 【变式12-2】如图所示是某同学用滑轮组提升物体的情形，物体在5s内被匀速上升了1m，已知物体重3.8×103N，定滑轮重100N。滑轮组上共有三根绳子a，b和c，其中a是悬挂定滑轮，b绕在定滑轮和动滑轮上悬挂物体，滑轮组的机械效率为95％（绳重、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）。请解答下列问题： （1）动滑轮的重力是多大？ （2）绳子自由端所施加拉力的功率？ （3）在整个提升物体过程中，a、b、c三根绳承受的拉力分别是多少？ 【变式12-3】如图的装置，甲、乙分别表示两个滑轮组，连接滑轮和物体的细绳相同，绳子能承受的最大拉力为500N，物块重为200N，动滑轮重为20N，当甲的绳自由端拉力为400N，乙的绳自由端拉力为 150N时，物块以0.2m/s匀速水平向左移动；当甲的绳端拉力为340N，乙的绳端拉力为F乙′时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，物块与水平地面粗糙程度均匀，忽略绳重及滑轮转轴摩擦，则下列说法正确的是（ ） A.物块与地面之间的滑动摩擦力为120N B.物块以0.2m/s匀速向右移动，乙绳端拉力的最小功率为14W C.F乙′=260N D.物块匀速移动时，乙的最大机械效率为96.2% 模型13.斜面 ( 标志： 斜面及其特点 。 技巧： 有用功 ： W 有 = Gh 总 功 ： W 总 = F s 额外功 ： W 额 = fs 机械效率： ) 【例13】如图所示，斜面长为L，高为h，用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ） A. B. D. C. 【变式13-1】如图所示，有一斜面长为L，高为h。现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为f，请用功的原理求证：。 【变式13-2】如图所示，在拉力F的作用下，将重为G的物体从斜面的底端沿斜面匀速向上拉到顶端，斜面长为s、高为h，物体与斜面间的摩擦力为F摩。则下列说法正确的是（　　） A.使用斜面可以省力 B.拉力F所的功为Fs C.F摩与F是一对平衡力 D.改变斜面的倾角，物体与斜面间的摩擦力大小不变 【变式13-3】（2025·江苏无锡·一模）图甲中盘山公路修得弯弯曲曲，其主要目的是________；图乙是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景，使用它________（选填“能”或“不能”）省功，手柄________（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力。 模型14.轮轴 ( 标志： 由 “ 轮 ” 和 “ 轴 ” 组成的简单机械 —— 轮轴。 技巧： 核心特点 ： ‌ 结构组成 ‌ ：外环为 “ 轮 ” ，内环为 “ 轴 ” ，两者固连并同轴旋转。 ‌ 省力原理 ‌ ： 轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上力的几分之一。 ‌ 功能多样 ‌ ： 改变力的大小（如提水辘轳） 改变施力方向（如方向盘控制车轮转向） 传递旋转运动与扭矩（如自行车传动系统） 生活应用： ‌ 方向盘 ‌ ：方向盘是 “ 轮 ” ，转向柱为 “ 轴 ” ，转动方向盘可轻松控制车轮方向。 ‌ 门把手 ‌ ：手柄部分为轮，内部转轴为轴，小力即可带动锁舌开合。 ‌ 螺丝刀 ‌ ：手柄为轮，刀杆为轴，增大扭矩便于拧紧螺丝。 ‌ 水龙头开关 ‌ ：旋钮为轮，阀杆为轴，调 节水流时更省力。 ‌ 自行车踏板与链盘 ‌ ：踏板带动大齿轮（轮）旋转，驱动链条传递动 力。 ) 【例14】某款升降晾衣架如图所示，转动摇把可以控制晾衣架的升降，方便拿取衣物。它的构造中包含了多个物理模型，其中晾衣架的摇把属于下列物理模型中的（ ） A.动滑轮 B.斜面 C.滑轮组 D.轮轴 【变式14-1】（2025·辽宁盘锦·三模）如图所示的是用螺丝刀拧螺丝的情景，手柄________（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉也是一种简单机械，螺纹________（选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 【变式14-2】如图所示的简单机械正常使用时不属于轮轴的是（　　） A. B. C. D. 【变式14-3】明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置—辘轳，沿用至今。如图甲所示是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。如图甲所示辘轳可视为杠杆，用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是图中的________点。设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，小轮转动的距离为________m；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为________N。（不计井绳的半径和自重） 模型15.滑轮组与图像计算 【例15】用如图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为20cm2、重为50N的物体提升一定高度，当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时，物体的速度υ和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）， 下列说法正确的是（　　） A.动滑轮重力为10N B.0~1s内，物体对地面的压强是6.0×103Pa C.1~2s内， 拉力F做的功是5J D.2~3s内， 滑轮组的机械效率为62.5% 【变式15-1】（2025年凉山州中考试题）用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体A的重力为900N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物体A以0.5m/s的速度匀速提高了5m。拉力F做的功随时间的变化图象如图乙所示（不计绳重和滑轮与轴的摩擦）。此过程滑轮组提升重物的机械效率为________%，动滑轮的重力为________N。 【变式15-2】某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s。（不计绳重，摩擦及阻力，ρ水=1.0×103kg/m3）求： （1）物体浸没在水中时绳子自由端的拉力。 （2）物体的重力。 （3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。 【变式15-3】小梦通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求： （1）物体在空中上升1m，小梦做的功是多少？ （2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？ （3）物体在水中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为多少？ 模型16.测量滑轮组的机械效率 【例16】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 （1）表格中①处应填写的内容为________________，②处数据应为_________（结果保留一位小数）； （2）分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与_______________有关； （3）小明进一步分析三次实验发现，钩码重力越大，额外功越大，请用所学知识进行解释：__________； （4）另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力________。 A.大于8N B.等于8N C.小于8N 【变式16-1】如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，他按图示提起钩码时注意保持弹簧测力计匀速移动，分别测得数据如表所示： 钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 甲 0.98 0.2 0.98 0.2 乙 0.98 0.2 1.02 0.2 丙 0.98 0.2 0.55 0.4 请你分析： （1）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是________________； （2）比较弹簧测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是_____________________； （3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮___________； （4）根据丙实验的数据可计算出动滑轮的自重为________N（不计摩擦和绳重）。 【变式16-2】如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大） 实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向________拉动弹簧测力计。 （2）第一次实验中，弹簧测力计的示数如图1所示，机械效率是__________（精确到0.1％）。 （3）由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越________。 （4）由________两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。 一、填空题： 1.（2025年成都市中考物理试卷）在“使用动滑轮”的实验中，竖直向上拉弹簧测力计，如图。弹簧测力计静止时的示数是F1、F2，则F1、F2的大小关系是________；若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是________m。 2.如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中使用甲滑轮的好处是_________________。其中乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高________m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1=F2，则G1________G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 3.（2025年福建省中考题）下图为探究摩擦力的实验装置。当桶和沙的总质量为0.24kg时，木块和木板在水平桌面上保持静止，力传感器示数为0.4N。a、b两段轻绳均与桌面平行。图中滑轮的作用是______。不计绳与滑轮间的摩擦，桌面对木板的摩擦力大小为______N。 4.如图所示，两弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为2N，若弹簧测力计2的示数为5N，则物体A的重力为________N，弹簧测力计1的示数为________N。 5.（2025年黑龙江省龙东地区伊春市中考题）如图所示，小李同学用滑轮将重6N的物体竖直向上匀速提升20cm。若此滑轮自重为2N，忽略绳重和摩擦，则小李同学作用在绳子自由端的拉力F为_______N，这个滑轮的机械效率是__________。 6.如图所示，重为20N的物体A放在水平桌面上，重为10N的物体B挂在滑轮M下，每个滑轮重均为2N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，物体B恰好能匀速下降，则物体A所受的摩擦力为________N；物体B下降0.5m时，物体A滑动的距离为________m。 7.如图所示，周六明明去超市购物，沿斜面将小车匀速推到斜面顶端。此过程中小车与物品质量不变，小车受到的支持力对小车__________（选填“做功”或“不做功”），小车的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”），选用斜面这种简单机械可以省_______（选填“功”“距离”或“力”）。 8.如图所示，人与木块重分别为600N和400N，假设人与木块、木块与水平面间的粗糙程度均相同，绳与滑轮间摩擦不计，则当人用100N的力拉绳，使人与木块一起匀速向右运动时，人与木块间相互作用的摩擦力大小为________N，木块对水平面的摩擦力的大小为________N。 9.（2025·广东韶关·一模）题图甲为高速铁路输电线，绷直的输电线采用坠砣牵引确保列车电极与输电线的良好接触，图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中A滑轮是_______滑轮，要使输电线P端受到的拉力大小为1×105，则坠坨的总重力为________N，若某段时间内坠坨串下降了0.3m，则输电线P端向左移动了_______m。（不计滑轮、钢绳自重及摩擦） 二、选择题： 10.（2025·上海·中考真题）如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，下列说法正确的是（　　） A.F1=F2=F3 B.F2> G C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力 11.（2025年广东省初中学业考题）升旗时，利用旗杆顶部的定滑轮可以（　　） A.省力 B.省功 C.省距离 D.改变拉力方向 12.如图，甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A.甲、乙两人用力一样大 B.甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离 C.乙用力比甲小 D.甲乙使绳索移动的距离相等 13.（2025年新疆初中学业考题）小明用一个动滑轮将重力为2N的物体匀速竖直向上提升时，作用在绳子自由端的拉力不可能是（　　） A.1.0N B.1.2N C.1.4N D.1.6N 14.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　） A.A、B均静止 B.无法确定A、B的运动情况 C.A上升 D.A下降 15.（2025年山东烟台学业水平考试题）为了响应国家体重管理年的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，关于图中的滑轮分析正确的是（　　） A.是定滑轮，可以省力 B.是动滑轮，可以省力 C.是定滑轮，可以改变力的方向 D.是动滑轮，可以改变力的方向 16.如图所示，动滑轮重1N，拉力F为5N，不计绳重及摩擦，则重物G和弹簧测力计读数分别为（    ） A.4N，5N B.9N，10N C.10N，5N D.9N，5N 17.如图所示，在水平桌面上放一个重200N的物体，物体匀速动时，它与桌面的摩擦力为40N，当不计滑轮重时，水平拉F是（　　） A.200N B.100N C.20N D.80N 18.图中所示的机械中，不属于轮轴的是（ ） A.千斤顶 B.方向盘 C.齿轮 D.门把手 19.（2025年甘肃省兰州市中考题）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系分别如图线a、b所示。已知物体的质量为0.5kg，动滑轮的质量为0.1kg，绳子自由端的拉力F为2.5N。则在0～5s的时间内，下列说法正确的是（ ） A.绳子自由端移动的速度为0.02m/s B.滑轮组的有用功为0.5J C.拉力F的功率为0.05W D.滑轮组的机械效率为83.3% 20.（2025年四川达州中考题） “奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用如图所示机械将400N物体匀速提升12m，用时1min。已知G动=100N，G人=600N，人与地面接触总面积为3.5×10-2m2（空气阻力、摩擦力及绳重不计）该过程中下列说法正确的是（　　） A.人拉力的功率为80W B.物体上升速度为0.4m/s C.人对地面压强为10000Pa D.该滑轮组机械效率为66.7% 21.（2025·山东潍坊）如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900N的货物，电动机的输出功率恒为240W。0~10s内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为2m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则0~10s内（ ） A.斜面对货物的支持力做功为1800J B.电动机对绳子的拉力为600N C.货物受到斜面的摩擦力为150N D.滑轮组的机械效率为80% 三、实验探究题： 22.（2024年山东省济宁市初中学业考题）小明将木板一端置于水平桌面上，另一端与量角器组装成斜面（如图11所示），按以下步骤进行了实验： ①选3个物体A、B和C，分别测出它们的重力大小。 ②将斜面倾角（木板与桌面夹角）调成5°，分别将物体A、B、C放置在斜面上保持静止，用压力传感器分别测出它们对木板的压力大小。 ③将斜面倾角先后调成10°和15°，重复步骤②。 实验数据记录如下表： 斜面倾角 5° 10° 15° 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物体 A B C A B C A B C 重力大小/N 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 压力大小/N 9.96 19.92 29.88 9.85 19.70 29.55 9.66 19.32 28.98 结合以上信息，按要求回答下列问题： （1）请在图11中画出物体A对木板（斜面倾角为15°）压力的示意图，要求包含力的三要素。 （2）若研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，可选择实验序号______中的数据进行分析。 （3）分析比较实验数据可知：不同物体静止在同一斜面上时，物体对木板的压力与该物体重力的比值______。 （4）分析比较实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力与该物体重力的比值______（选填“越大”“越小”或“不变”）。 （5）斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为30kg的物体沿斜面向上匀速运动了1m，升高了30m，斜面的机械效率为90%，则该物体所受摩擦力的大小为______N。（取g=10N/kg） 23.（2025·山东潍坊·二模）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，进行了三次实验，实验数据如下表。 实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/cm 测力计示数F/N 测力计移动的距离s/cm 机械效率η/% 1 6 3 2.5 9 80.0 2 8 3 3.2 9 3 10 3 3.9 9 85.5 （1）由表中数据可知，该实验是用________图（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组进行操作的； （2）第2次实验中，滑轮组的机械效率是___________（结果保留到0.1%）； （3）分析三次实验数据，可以得到的实验结论是：_______________________________________； （4）实验过程中，发现拉动弹簧测力计时不易读数，某同学认为应该静止时读数，老师说该想法是错误的，原因是___________________________。 四、计算题： 24.如图所示，工人师傅站在地上用这个滑轮组把重200N的箱子，在10s内匀速提高了6m。不计绳重和摩擦，动滑轮的质量为3kg，g取10N/kg。 （1）请在图中用笔画线代替细绳，将其组成最省力的滑轮组； （2）在匀速竖直提升箱子的过程中，人对细绳的拉力为多大？人拉细绳的速度是多大？ 24.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）我国很早就有使用滑轮的记载，如图甲的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图乙所示的装置（篮子质量不计），质量为60kg的采矿工人用400N的拉力将70kg的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石上升了2m。（忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg）求： （1）绳子自由端移动的速度； （2）此滑轮组的机械效率； （3）若工作时矿工双脚与地面接触面积为400cm2，他对水平地面的压强大小。 26.（2025·山东烟台·一模）如图甲所示是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的长方体石料M的示意图。在整个打捞过程中，石料以恒定的速度υ=0.1m/s上升，石料离开水面之后绳子自由端的拉力F=1000N。图乙是钢丝绳的拉力T随时间变化的图像，t=0时刻石料刚好离开湖底。求：（不计水面变化，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg） （1）石料完全浸没在水中受到的浮力； （2）刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力； （3）石料离开水面之后滑轮组的机械效率。 第 1 页 共 34 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题16 简单机械（续） ( 模型破解 拆解步骤，突破思维壁垒 …………………………………………………… …… ………… 01 ~ 5 2 模型 01.定滑轮 ………………………………… 01 模型0 9 . 竖直滑轮组（水+动滑轮+物体） …… 24 模型02. 动滑轮 ………………………………… 04 模型 10 . 竖直滑轮组（动滑轮+物体+人） …… 28 模型03. 实验探究定滑轮和动滑轮的特点 …… 07 模型 11 . 水平滑轮组 …………………………… 32 模型 0 4 . 竖直反拉滑轮 ………………………… 11 模型1 2 . 多绳滑轮组 …………………………… 35 模型 0 5 . 水平滑轮 ……………………………… 14 模型1 3 . 斜面 …………………………………… 40 模型 0 6 . 水平反拉滑轮 ………………………… 16 模型1 4 . 轮轴 …………………………………… 42 模型07.滑轮组绕绳 …………………………… 19 模型1 5 . 滑轮组与图像计算 …………………… 44 模型0 8 . 竖直滑轮组（动滑轮+物体） ……… 21 模型16.测量滑轮组的机械效率 ……………… 49 模型演练 实战强化，提升应用能力 …………………………………………………… …… ………… 5 2 ~ 6 9 ) 模型01.定滑轮 ( 标志： 轴的位置固定不动 。 技巧： 核心要 点： 不省力 ‌ ： 提升重物所需的拉力等于物体自身重力 ， F = G 物 。 可改变力的方向 ‌ ： 如向下拉动绳子即可使物体上升，便于施力。 不省距离 ‌ ： 绳子自由端移动的距离等于物体上升的距离 ，即 s = h 。 机械效率高 ‌ ： 理想状态下接近 100%，实际中因摩擦等因素略有损耗。 F 1 = F 2 = F 3 ) ( 应用场景： 升旗装置 ‌ ： 旗杆顶部安装定滑轮，人站在地面下拉绳子即可升起旗帜。 窗帘系统 ‌ ： 通过定滑轮改变拉力方向，实现左右开合。 起重机导向滑轮 ‌ ： 用于调整钢丝绳走向，配合动滑轮组成滑轮组以实现省力与方向控制的双重优势。 老式水井提水 ‌ ： 利用定滑轮将向上提桶转化为向下拉绳，操作更省力方便。 ) 【例1】如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起物体G，不考虑摩擦，三个力的大小关系是（ ） A.F1<F2<F3 B.F1=F2=F3 C.F1>F2>F3 D. F1>F2=F3 【答案】B 【解析】定滑轮的特点不省力、但能改变力的方向，定滑轮实质是一个等臂杠杆。 因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故B符合题意。 故选：B。 【变式1-1】星期一，学校要举行升国旗仪式。如图所示，在旗杆顶端装有一个滑轮，该滑轮是_______（选填“定”或“动”）滑轮，它的作用是__________________。 【答案】定；改变力的方向 【解析】定滑轮是一种固定位置的滑轮，其位置不会改变。它实质上是一个等臂杠杆，因此在使用时不省力也不费力，但可以改变力的方向。旗杆顶部是一个定滑轮，定滑轮只能改变力的方向，而不能省力。 【变式1-2】肥胖可能会引发许多慢性疾病，某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼，配重由若干金属块（每块质量为10 kg）组成，锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。（杆重、绳重、摩擦均不计，g取10 N/kg） （1）拉力器上的滑轮均属于________（填“定”或“动”）滑轮； （2）若该人的质量为85 kg，他一次最多能拉起________块金属块。 【答案】定；8 【解析】（1）由图示可知，提升金属块时，滑轮均不随金属块运动，故所有的滑轮都是定滑轮。 （2）人的质量为85kg，人的体重： G＝mg＝85kg×10N/kg＝850N 每个金属块的重力为： G金属块＝m′g＝10kg×10N/kg＝100N 人拉起的物重应小于人的重力，则： 所以人最多能拉力8块金属块； 【点睛】（1）不随物体运动的滑轮是定滑轮，随物体运动的滑轮是定滑轮，根据图示判断滑轮的类型。（2）定滑轮可以改变力的方向但不能改变力的大小，人拉起的物重应小于人的重力。 【变式1-3】现有一个铁块通过定滑轮挂在弹簧测力计上，下列做法中能使弹簧测力计示数变小的是（　　） A.向容器内加盐 B.把测力计挂从A点移到B点 C.向容器内加酒精 D.容器下移使铁块部分露出水面 【答案】A 【解析】A.由图可知，铁块浸没有水中，排开液体的体积不变，向容器内加盐，液体密度变大，根据： F浮=G排=ρ液gV排 可知，铁块受到的浮力变大，而铁块在竖直方向受重力、浮力以及拉力三个力共同作用，由： F浮+F示=G铁 可知，弹簧测力计示数变小，故A符合题意； B.使用定滑轮不省力，但能改变力的方向，故B不符合题意； C.由图可知，铁块浸没有水中，排开液体的体积不变，向容器内加酒精，液体密度变小，根据： F浮=G排=ρ液gV排 可知，铁块受到的浮力变小，而铁块在竖直方向受三个力作用，由： F浮+F示=G铁 可知，弹簧测力计示数变大，故C不符合题意； D.由图可知，容器下移使铁块部分露出水面，排开水的体积变小，根据： F浮=G排=ρ液gV排 可知，铁块受到的浮力变小，而铁块在竖直方向受三个力作用，由： F浮+F示=G铁 可知，弹簧测力计示数变大，故D不符合题意。 故选A。 模型02.动滑轮 ( 标志： 轴 随物体一起运 动 。 技巧： 核心要 点： 省力 ‌ ： 在理想情况下，使用一个动滑轮可使所需拉力减小为物体重力的一半，即 。 ‌ 费距离 ‌ ： 拉力移动的距离是物体上升高度的两倍，即 s =2 h ，符合 “ 不省功 ” 的机械原理。 ‌ 不改变力的方向 ‌ ： 施加的拉力方向与物体运动方向一致，通常向上拉动绳子才能提升重物。 ‌ 实际应用中的修正 ‌ ：若考虑动滑轮自身重力和摩擦，实际拉力会略大于 ​ ，公式为 。 F 1 < F 2 < F 3 应用场景： 装修时外墙吊运建材、塔吊吊钩系统中用于提升重物、工厂车间提升原材料箱、健身器材中的拉力装置。 ) 【例2】一辆小汽车陷进了泥潭，小明按图中的甲、乙两种方式安装滑轮，均可能将小汽车从泥潭中拉出，你认为甲方式中滑轮的作用是________________；乙方式中滑轮的作用是________；设两种方式将汽车拉出的最小力的大小分别是F1、F2，则F1_______F2（选填 “>”、“<”或“=”）；如按乙方式，小明拉绳头移动了0.5m，那么小汽车被拉动了________m。 【答案】改变力的方向；省力；＞；0.25 【解析】（1）甲图中使用的滑轮，轴的位置固定不动，这种滑轮是定滑轮。根据定滑轮的特点，定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。所以甲方式中滑轮的作用是改变力的方向。 （2）乙图中使用的滑轮，轴随物体一起运动，这种滑轮是动滑轮。根据动滑轮的特点，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮可以省力一半，但费一倍的距离。所以乙方式中滑轮的作用是省力。 （3）甲图使用定滑轮，根据定滑轮不省力的特点，F1=G（G为拉动汽车所需的力）。 乙图使用动滑轮，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮能省一半的力，即。因为，所以F1>F2。 （4）对于动滑轮，绳子自由端移动的距离s和物体移动的距离h的关系是s=2h（s为绳子自由端移动距离，h为物体移动距离）。 已知人拉绳头移动了s=0.5m，由s=2h可得，即小汽车被拉动了0.25m。 故答案为：改变力的方向；省力；＞；0.25。 【变式2-1】如图所示，某同学用重10N的动滑轮匀速提升重50N的物体，则该同学所用拉力F的可能值是（　　） A.20N B.25N C.30N D.32N 【答案】D 【解析】由题图可知，拉力F的方向不是竖直向上的，则力F的力臂将不再是动滑轮的直径，而是小于直径，如图所示： 根据杠杆的平衡条件：Fl=(G动+G物)r 因为l<2r，所以： 由题意可知： 即F>30N，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式2-2】如图所示，在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体的重力为G物，若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（ ） A.该实验中，需要测量的物理量只有物重G物和弹簧测力计示数F B.F2=G物 C.F1的力臂大小为2r D.F1>F2 【答案】D 【解析】A.在“探究动滑轮工作特点”的实验中，需要测量的物理量有动滑轮重G动、物重G物以及测力计示数F，故A错误； B.由图知，O为支点，不计摩擦和绳重，阻力为动滑轮和物体的总重力，阻力臂为动滑轮的半径；用竖直向上的力F2（动力）提升物体时，动力臂为动滑轮的直径，所以动力臂是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，动力是阻力的一半，即故B错误； C.力臂是支点到力的作用线的垂线段，由图知OA与F1的作用线垂直，所以F1的力臂为OA，故C错误； D.在提升动滑轮的过程中，由力臂的定义可知，F1的力臂要小于F2的力臂，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越小，动力越大，即F1>F2，故D正确。 故选D。 【变式2-3】如图所示，分别用滑轮A、B匀速提升甲、乙两个所受重力相同的物体（不计滑轮重力、绳子重力及摩擦力）。滑轮A实质上是一个________杠杆；拉力F1________F2（填“>”“<”或“=”）。 【答案】等臂；> 【解析】在不计滑轮重力、绳子重力及摩擦力时，定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆，使用动滑轮最多能省一半力。由图可知，滑轮A是定滑轮，实质上是一个等臂杠杆。 不计滑轮重力、绳子重力及摩擦力，滑轮A是定滑轮，则F1=G；滑轮B是动滑轮，绳子段数为2，则，故拉力F1>F2。 模型03.实验探究定滑轮和动滑轮的特点 ( 标志： 实验探究定滑轮和动滑轮的特点。 技巧： 实验时应 ‌ 匀速 拉动弹簧测力计 ‌ ，以保证读数稳定，符合二力平衡条件。 实际测量中拉力 F 总是略大于 ，是因为动滑轮本身有重力，且绳与滑轮间存在摩擦。 若考虑动滑轮重力 G 轮 ​ ，则拉力公式为 （不计摩擦）。 ) 【例3】在“探究定滑轮和动滑轮工作时的特点”实验中： （1）在探究定滑轮工作的特点时，如图乙所示，使用弹簧测力计的操作方法是_______（填序号）。 ①随意拉动钩码 ②拉着钩码保持静止 ③匀速向下拉动 实验次序 1 2 3 （2）在探究定滑轮工作的特点时，按照图乙操作，觉得读数不方便，于是把弹簧测力计倒过来，即弹簧测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，弹簧测力计的示数会________（变大/不变/变小），其理由是_____________________。 （3）在探究动滑轮工作的特点时，先测出_____________的总重力，然后按照图丙组装动滑轮，实验时，_____________拉弹簧测力计，使钩码_________上升，读出弹簧测力计的示数。根据实验步骤将记录表格的第一行栏目补充完整__________（不要求填入实验记录数据）；该实验至少要测量三组数据的目的是___________；此次实验能否直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论？答：____________________。 【答案】（1）③；（2）变小；忽略了弹簧测力计的重力；（3）钩码和动滑轮；竖直向上；匀速； 实验次序 钩码和动滑轮的总重力G/N 弹簧测力计的示数F/N 1 2 3 寻找普遍性规律，避免实验结论的偶然性；不能 【解析】（1）在探究定滑轮工作的特点时，要匀速向下拉动弹簧测力计，此时钩码受力平衡，故选③。 （2）因为测力计自身有重力，所以倒过来拉时，左侧拉力等于右侧拉力加测力计的重力，所以测力计示数会变小。 （3）在探究动滑轮工作的特点时，由于绳子拉起动滑轮和物体，故先测出钩码和动滑轮的总重力，然后按照图丙组装动滑轮。 实验时，应匀速竖直向上拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，读出弹簧测力计的示数。 实验中需要测量钩码和动滑轮的总重力和绳子的拉力，故第一行为钩码和动滑轮的总重力G/N和绳子的拉力F/N。 实验至少要测量三组数据的目的是为了得到普遍的规律，防止偶然性的发生。 “使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮重力和摩擦的理想情况下才成立的，在实际实验中，动滑轮的重量和摩擦是客观存在的，动滑轮的重力可以尽量减小，但不可能为零。所以此次实验不能直接得出“使用动滑轮能省一半力”的结论。 【变式3-1】物理实验小组研究定滑轮和动滑轮的特点。 实验序号 G滑轮/N G物/N 弹簧测力计示数/N 1 1 4 2.6 2 2 4 3.2 3 3 4 3.6 4 4 4 4.2 （1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但能改变_____________； （2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢竖直提升4N的重物，如图乙所示，可得初步结论：使用动滑轮可以_________，但不能改变力的方向； （3）桃子同学发现第4次实验时，记录的弹簧测力计示数大于物体的重力。于是桃子同学认为动滑轮不省力。你认为她的观点是否正确？__________，并分析原因：______________________。 【答案】（1）力的方向；（2）省力；（3）不正确；动滑轮重力过大 【解析】（1）由图甲的实验可知，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向； （2）通过观察和比较测量结果，当所使用的动滑轮较轻时，弹簧测力计的示数均小于物体的重力，故可得到：使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向； （3）分析第4次实验数据可以看出，动滑轮的重力为4N，与物体的重力相同，在考虑摩擦的情况下，造成弹簧测力计的示数大于物体的重力，但这不能说明动滑轮不省力。 【变式3-2】（2025年四川广安市学业水平考题）小丽用图甲所示的装置，测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端的拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm 机械效率 1 1 3 0.5 ① 66.7% 2 3 5 1.4 15 71.4% 3 6 9 2.5 27 ② （1）实验时应该竖直向上______（选填“匀速”或“变速”）拉动弹簧测力计； （2）她按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示。第1次实验中，绳子自由端移动的距离①为______；第3次实验中，机械效率②为______； （3）她将图甲装置改接图乙装置，提升相同钩码，得出图乙装置更______。（选填“省力”或“费力”） 【答案】（1）匀速；（2）①9；②80.0%；（3）费力 【解析】（1）在实验中，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到的拉力等于测力计示数。 （2）第1次实验中，根据： 得到滑轮组的动滑轮绕绳子的段数： 绳子自由端移动的距离： s1=n1h1=3×3cm=9cm 第3次实验中，机械效率： （3）承担物重的绳子段数越多，越省力，将图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数由3段变成2段，图乙装置更费力。 【变式3-3】某小组同学研究“使用动滑轮匀速提起物体时，所用竖直向上拉力F的大小与哪些因素有关”。他按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的轮重G滑、物体重G物和拉力F的大小记录在表一、二中。为了进一步研究，他们计算了每次实验中物体所受重力的变化量ΔG物与所用拉力的变化量ΔF，并将结果记录在表一、二的后两列中。 表一：G滑=2牛 实验序号 G物（牛） F（牛） ΔG物（牛） ΔF（牛） 1 1 1.5 0 0 2 2 2.0 1 0.5 3 4 3.0 3 1.5 4 6 4.0 5 2.5 5 8 5.0 7 3.5 表二：G滑=4牛 实验序号 G物（牛） F（牛） ΔG物（牛） ΔF（牛） 6 2 3.0 0 0 7 4 4.0 2 1.0 8 6 5.0 4 2.0 9 8 6.0 6 3.0 10 10 7.0 84.0 （1）分析比较表一或表二中F与G物的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体__________________________； （2）分析比较实验序号__________________的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时，G滑越大，F越大； （3）根据表一、二中前三列的数据及条件，请判断：按图所示方式使用动滑轮匀速提起物体，若要省力，需满足的条件是__________； （4）进一步分析比较表一、二中ΔF与ΔG物的数据及相关条件，可发现其满足的数学关系式为____________，由此可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，_______________________________成正比。 【答案】（1）当G动相同时，G物越大，F越大；（2）2、6（3、7或4、8或5、9）；（3）G物>G滑； （4）；拉力的变化量ΔF与物体所受重力的变化量ΔG 【解析】（1）表一或表二中动滑轮的重力相同，被提升的物重不同，且G物越大，拉力F越大，因此可知：当G动相同时，G物越大，F越大。 （2）表中实验2、6（或3、7或4、8或5、9）中，被提升的物重相同，动滑轮重力不同，且G滑越大，F越大；故分析比较实验2、6（或3、7或4、8或5、9）的数据及相关条件，可得出初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，G物相同，G滑越大，F越大。 （3）根据表一、二中前三列的数据及条件可知，当G物=G滑时，F=G物；当G物>G滑时，F<G物，因此按图所示方式使用动滑轮匀速提起物体，若要省力，需满足的条件是：G物>G滑。 （4）分析比较表一、二中ΔF与ΔG物的数据可发现，由此可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，拉力的变化量ΔF与物体所受重力的变化量ΔG成正比。 模型04.竖直反拉滑轮 ( 标志： 动滑轮倒置（ 与常规动滑轮相反 ， 拉力作用于滑轮本身而非绳子自由端 ）。 技巧： 受力分析： 滑轮受到向上的拉力 F ，同时受到向下的三个力：滑轮自身的重力 G 动 ​ 、两侧绳子向下的拉力（每侧大小等于物体所受重力或摩擦力 G 物 或 f ），因此，竖直方向平衡时有： F = 2 G 物 + G 动 ​ （竖直反拉） 若为水平方向拉动（如物体在地面滑动），则拉力为： ) ( F = 2 f （不计滑轮重） 可见该结构明显 ‌ 费力 ‌ 。 ‌ 距离与速度关系 ‌ ： 由于是动滑轮反向使用，绳子有效股数 n =2 ，因此： 绳端移动距离： ​ 拉力移动速度： 即： ‌ 省距离、省速度 ‌ 。 ) 【例4】如图所示，物体G重力为20N，用力F将滑轮匀速提升，物体G随滑轮一起匀速上升（滑轮和绳子的重力以及摩擦不计）。当物体G上升1m时，关于滑轮上升的高度h和拉力F的说法正确的是（ ） A.F=20N，h=lm B.F=40N，h=2m C.F=40N，h=0.5m D.F=10N，h=2m 【答案】 【解析】不要受动滑轮常规使用时的结论“使用动滑轮能省一半力”的影响，要看清动滑轮的真正使用方法，再结合题目（图）条件，解决动力与阻力（物重）之间的关系、两个距离之间的关系。 （1）动力作用在动滑轮的轴上，可见F承担了两段绳子的力，两段绳子的力都等于物体的重力20N，不计轮重、绳重及摩擦，所以： F=2G=2×20N=40N （2）反拉模型费力但是省距离，拉力F上升（滑轮移动的）距离是物体上升距离的，物体上升1m，则： 即滑轮上升0.5m。 故选C。 【变式4-1】如图所示，（滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计），用力F拉着物体G匀速上升，物体上升的高度为h，拉力F移动的距离为s，下列等式中正确的是（　　） A. B.F=2G C.s=h D.s=2h 【答案】B 【解析】滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计，图中为动滑轮，两股绳上受到的拉力相等，等于物重G，因为是匀速，所以受力平衡，则： F=2G 物体上升的距离为F移动的距离的2倍，故： 故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式4-2】如图所示，弹簧测力计下挂有一定滑轮，定滑轮重为1N，A、B均处于静止状态，GB＝100N，GA＝10N，则弹簧测力计的示数为（　　） A.100N B.111N C.21N D.20N 【答案】C 【解析】看图可知，弹簧测力计挂钩受到A、B的拉力和滑轮的重力三个向下力的合力；GA处于静止状态说明GA对绳子左端施加一个10N的向下的拉力，由定滑轮的特点知，绳子处于静止状态说明绳子右端也受到一个向下的10N的拉力，GB对定滑轮的拉力为10N，定滑轮的重力为1N，所以弹簧测力计的示数为： F=10N+10N+1N=21N 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式4-3】如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50N的物体，在拉力F的作用下使物体在2s内上升了 2m，则拉力F=100N，动滑轮上升的速度是υ=0.5m/s。（不计滑轮、绳的重力和摩擦） 【答案】100；0.5 【解析】根据图示可知：该滑轮是动滑轮的一种特殊使用方法，根据动滑轮的特点，可知： F=2G =2×50N=100N F移动的距离是物体移动距离的，则滑轮在2s内移动的距离为1m，故动滑轮上升的速度： 故答案为：100；0.5。 模型05.水平滑轮 ( 标志： 水平滑轮克服的是物体与地面之间的摩擦力，而非 物体的 重力 ‌ ！！ 技巧： 图示 核心特点 一根绳上力相等，拉力拉的是摩擦力而不是物体的重力！！ 力的关系 F 1 = F 拉 = f 2 F 2 = F 拉 = f ⇒ （忽略绳轴之间的摩擦） 距离关系 s 绳 = s 物 s 绳 =2 s 物 ) 【例5】如图所示，用拉力F经过滑轮B使物体沿水平方向做匀速直线运动，如果物体与水平面间的滑动摩擦力大小为30N，不计动滑轮重、绳与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为（ ） A.60N B.30N C.15N D.10N 【答案】 【解析】本题为利用动滑轮拉动物体前进，要克服物体与地面间的摩擦力，因为两段绳子拉着物体，所以。 由图可知，动滑轮上有2段绳子拉着物体，因为用滑轮组拉动物体向左做匀速直线运动， 所以拉力： 故选C。 点评：本题考查了使用动滑轮拉力的计算，注意水平使用动滑轮拉动物体前进，要克服物体与地面间的摩擦力，而非物体的重力。 【变式5-1】如图所示A和B叠放在水平地面上，同时用细绳通过光滑轻滑轮相连。A在水平拉力F的作用下匀速向左运动，若A与B之间的摩擦力为5N，B与水平地面之间的摩擦力为10N，则F的大小为（　　） A.10N B.15N C.20N D.25N 【答案】C 【解析】分析A的受力情况：由图可知，在水平方向上，A一共受到三个力：向左的拉力为F、B和A之间的摩擦力为f、绳子对A向右的拉力为T，向右的力与向左的力保持平衡，对A故有： F=T+f B对A的摩擦力和A对B的摩擦大小是相等的。对B分析受力，B受绳子向右的拉力T，A对B的摩擦向左f，地对B的摩擦向左为f地对B，向右的力与向左的力保持平衡，对B故有： f+f地对B=T 代入数据 5N+10N=T 解得T=15N，则F的大小 F=T+f=15N+5N=20N 故选C。 【变式5-2】如图所示，完全相同的滑轮采取不同的绕法，把同一个物体在同一物面上水平移动相同的距离，它们绳末端移动距离关系是s甲________s乙。 【答案】 【详解】设物体移动的距离为s，甲图滑轮为定滑轮，使用定滑轮不省力也不省距离，绳末端移动的距离s甲=s；乙图滑轮为动滑轮，F2处于绳端，省力费距离，所以绳末端移动的距离s乙=2s，所以： 【变式5-3】电气化铁路的输电线常用图所示的方式悬挂在钢缆上。钢缆的A端固定在电杆上，B端连接在滑轮组上。滑轮组由a、b、c三个滑轮构成，配重P由多个混凝土圆盘悬挂在一起组成，配重的总重为G，若不计摩擦和滑轮的重量，则以下说法中正确的是（ ） A.a为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为3G B.a为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为 C.a、c为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为3G D.a、c为动滑轮，B端钢缆受到滑轮组的拉力大小约为 【答案】A 【解析】如图所示，b、c为定滑轮不省力，a为动滑轮，此时作用在绳子自由端的拉力为配重P的重力G， 由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，不计摩擦和滑轮的重，则有，所以作用在B端钢缆的拉 力FB=3G，故A正确，BCD错误。 故选A。 ‌模型06.水平反拉滑轮 ( 标志： 动滑轮 随物体一起水平移动 。 技巧： 核心要点： 力的关系： F = 2 F 拉 = 2 f 距离关系： ) ( 解题关键： ‌ 先确定动滑轮 ‌ ：看哪个滑轮随物体一起移动； ‌ 数清绳子股数 ‌ ：从动滑轮引出的绳子段数； ‌ 进行受力分析 ‌ ：对动滑轮进行受力平衡分析，向上（或向右）的拉力总和等于向下（或向左）的阻力总和。 ) 【例6】如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重为G的物体A，弹簧测力计B的示数为F示，若物体和地面之间的摩擦力为f，拉力的大小为F，绳子与滑轮之间的摩擦忽略不计，则下列说法正确的（ ） A.物体和地面之间的摩擦力f=F示 B.拉力 C.轻质滑轮移动的距离是物体移动距离的2倍 D.此滑轮的机械效率 【答案】A 【解析】AB.由力的平衡条件可知物体和地面之间的摩擦力f=F示，拉力F=2F示，故A正确，B错误； C.由图可知，此滑轮为动滑轮，由于拉力F作用在动滑轮的轴上（特殊的动滑轮），此时费力，但省一半的距离，故轻质滑轮移动的距离是物体移动距离的一半，故C错误； D.利用轻质滑轮匀速拉动水平地面物体，则滑轮组的机械效率η与物体的重力G无关，故D错误。 故选：A。 【变式6-1】如图，物体做匀速直线运动，若绳a的拉力为10N，则以下说法正确的是（　　） A.绳b拉力为5N B.绳c拉力为20N C.物体重力为10N D.物体摩擦力为5N 【答案】B 【解析】图中所示的机械为动滑轮，根据特点可知，两股绳会平分动滑轮所受的拉力，已知绳a的拉力为10N，则绳b拉力10N，即物体摩擦力为10N，绳c拉力为2×10N=20N，由于物体在水平方向运动，则无法求得重力，故B正确，ACD错误。 故选B。 【变式6-2】如图所示，在水平拉力F的作用下重为150N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7N，绳和滑轮的重力以及绳和滑轮之间的摩擦均不计，则A与水平桌面的摩擦力大小是________N。 【答案】7 【解析】由题意可知，弹簧测力计测出了动滑轮上绳子的拉力为7N，则物体A受到拉力F拉=7N，因为物体A做匀速直线运动，所以物体A受到的摩擦力与拉力是一对平衡力，则A受到的摩擦力： f=F拉=7N 【变式6-3】如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（　　） A.B受到的摩擦力为3N，方向水平向左 B.滑轮移动的速度为0.1m/s C.绳子拉物体A的功率为2W D.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N 【答案】BD 【解析】A.B静止处于平衡状态，水平方向上受到向左的拉力和A给它向右的摩擦力的作用，由平衡条件得：B受到的摩擦力f=F=3N，方向水平向右，故A错误； B.由图可知，F作用在动滑轮上，所以动滑轮移动的速度是绳端移动速度的，物体A的移动速度为0.2m/s，所以动滑轮的移动速度为0.1m/s，故B正确； C.由图可知，滑轮为动滑轮，绳子拉力为F的一半，是5N， 故C错误； D.测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，物体B受到的摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与其他因素无关，因此当拉力F增大时，物体B受到的摩擦力不变，仍为3N，D正确。 综上，备选项BD正确。 模型07.滑轮组绕绳 ( 标志： 滑轮组绕绳。 技巧： ‌ ① “ 奇动偶定 ” 法则 ‌ ： 若承担重物的绳子段数 n 为 ‌ 奇数 ‌ ，绳子起始端应固定在 ‌ 动滑轮 ‌ 的挂钩上；若 n 为 ‌ 偶数 ‌ ，起始端应固定在 ‌ 定滑轮 ‌ 的挂钩上。这一原则可快速确定绕绳起点，避免试错。 ‌ ② 动滑轮上绳段越多越省力： ‌ 省力程度由连接并承担重量的绳子段数 n 决定，拉力 。因此， ‌ 最大化 n ‌ 是最省力的关键。 ‌ ③ 从滑轮数量少的一侧开始绕： ‌ 当动滑轮与定滑轮数量不相等时，应从数量较少的一侧滑轮的挂钩开始绕线，以确保所有滑轮都被有效利用。 ‌ ④ 定动交替、就近绕行： ‌ 绕线时应遵循 “ 定滑轮 → 动滑轮 → 定滑轮 ” 的交替路径，并优先绕距离最近的滑轮，防止跳过或重复绕同一个滑 轮。 注意事项 拉力方向限制 ‌ ： 若要求人站在地面 ‌ 向下拉绳 ‌ ，则最终绳子必须绕过最上方的定滑轮，使自由端朝下。 避免重复绕滑轮 ‌ ： 每个滑轮只能被绕一次，否则视为无效绕法。 忽略额外定滑轮 ‌ ： 有时顶部会多出一个仅用于改变方向的定滑轮，它不参与省力计算，分析时可先忽略。 ) 【例7】将如图所示的滑轮组成滑轮组，用 20 N 的力拉动地面上的物体，使之向左运动。运动时所受阻力为 58 N，请在图上画出滑轮组绳子的绕线并用箭头表示力的方向。 【答案】见解析 【解析】已知拉力F=20N，阻力f=58n，由f=nF（n为承担阻力的绳子段数），可得： 因为绳子段数n需取整数，且要能拉动物体，所以n=3，即需要3段绳子承担阻力。从右侧动滑轮的挂钩开始绕线，依次绕过定滑轮、动滑轮，最后从右侧动滑轮上面绕出，使绳子段数为3，拉力方向水平向左（因为要拉动物体向左运动且确保绳端拉力最小），绕线后用箭头标出力的方向，如图所示： 【变式7-1】用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，工人师傅可以选择站在地面上或站在楼顶上拉绳子。请在图中画出最省力的绳子绕法。 【答案】见解析 【解析】两个滑轮组成的滑轮组，承重绳子可以是2根或3根，最省力的是3根绳子承重，则绳子应固定在动滑轮上，逐一绕过各滑轮，作图如下： 【变式7-2】一辆小汽车陷入泥中，请你画出图中滑轮组最省力的绕法。 【答案】见解析 【解析】只有一个动滑轮，要求最省力，动滑轮绕3段绳，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示： 【变式7-3】用轻质滑轮组将重力为G的物体提起来，请按要求在下图中画出不同的绕线方法。要求：不计绳重和摩擦，，。 【答案】见解析 【解析】左边滑轮组中，有两个动滑轮和一个定滑轮，要求，即绳子承重股数为4股，所以绳子始端固定在定滑轮的下挂钩上，然后依次绕过下面的动滑轮、上面的定滑轮、下面的动滑轮，如左图所示；右边滑轮组中，有两个动滑轮和一个定滑轮，要求，即绳子承重股数为3股，所以绳子始端固定在动滑轮的挂钩上，然后依次是上面的的定滑轮和下面的动滑轮，如右图所示： 模型08.竖直滑轮组（动滑轮+物体） ( 标志： 由滑轮组竖直提升物体。 技巧： 力的关系： （忽略绳重与摩擦） 距离关系： s 物 =3 s 物 速度关系： υ 物 =3 υ 物 机械效率： （忽略绳重与摩擦） ) 【例8】小明用如图所示的滑轮组，将重为800N的物体缓慢匀速竖直提升3m，他对绳端的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（ ） A.绳子自由端移动的距离为9m B.动滑轮的重力为200N C.人通过滑轮组做的有用功为1500J D.滑轮组的机械效率为53.3% 【变式8-1】如图所示，小王通过滑轮组向高处提升重210N的物体，动滑轮重10N，定滑轮重15N，不计绳重及摩擦。8s内物体匀速上升4m，则该8s内（ ） A.小王做的有用功为840J B.小王做的额外功为40J C.小王做功的功率为100W D.小王对绳子的拉力为70N 【答案】AB 【解析】A.小王做的有用功： W有=Gh=210N×4m=840J 故A符合题意； B.不计绳重及摩擦，小王做的额外功： W额=G动h=10N×4m=40J 故B符合题意； C.小王做功的功： W总=W有+W额=840J+40J=880J 小王做功的功率： 故C不符合题意； D.由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数为n=3，则小王对绳子的拉力： 故D不符合题意。 故选AB。 【变式8-2】端午将至，甄宝玉同学正在用滑轮组提升一箱重60N的粽子，如图，以下说法错误的是（　　） A.滑轮组绳子股数n=3 B.若宝玉所用拉力为22N，不计绳重和摩擦，则动滑轮重4N C.若粽子上升5m，则宝玉需要拉动绳子15m D.若宝玉拉动绳子的速度为3m/s，则粽子上升的速度为1m/s 【答案】B 【解析】A.由图知，使用滑轮组时，承担物重的绳子股数n=3，故A正确，不符合题意； B.不计绳重和摩擦，拉力，则动滑轮的重力： G动=nF-G=3×22N-60N=6N 故B错误，符合题意； C.绳子自由端移动距离： s=nh=3×5m=15m 故C正确，不符合题意； D.拉动绳子的速度υ=3m/s，粽子上升的速度： 故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式8-3】如图所示的滑轮组去拉动物体A，已知物体A重为1500N，动滑轮重为80N，在拉力F的作用下，经过20s，物体A沿水平方向匀速前进了4m，拉力F做功为3200J。（不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦）求： （1）物体A所受摩擦力的大小是多少？ （2）物体A克服摩擦力做功是多少？ （3）此滑轮组的机械效率是多少？ （4）绳自由端移动的速度为多少？ 【答案】（1）720N；（2）2880J；（3）90%；（4）0.4m/s 【解析】（1）由图可知，动滑轮上绳子的段数n=2，则绳子自由端移动的距离： s=ns物=2×4m=8m 由W=Fs可得，拉力： 由于下方为定滑轮，物体A沿水平方向匀速前进，处于平衡状态，对动滑轮受力分析可知： 2F=G动+f 则物体A所受的摩擦力： f=2F-G动=2×400N-80N=720N （2）物体A克服摩擦力做功： W有=fs物=720N×4m=2880J （3）滑轮组的机械效率： （4）绳子自由端移动速度： 答：（1）物体A所受摩擦力的大小是720N；（2）物体A克服摩擦力做功是2880J； （3）此滑轮组的机械效率是90%；（4）绳自由端移动的速度为0.4m/s。 模型09.竖直滑轮组（水+动滑轮+物体） ( 标志： 由滑轮组竖直提升物体。 技巧： 力的关系： （忽略绳重与摩擦） 距离关系： s 物 =3 s 物 速度关系： υ 物 =3 υ 物 机械效率： （忽略绳重与摩擦 ） ) 【例9】利用如图甲所示的滑轮组将水中物体匀速提升到空气中。他所用的拉力与绳子自由端移动的距离，的关系图像如图乙所示。物体在空气中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。（g取10N/kg） （1）物体及单个动滑轮的重力分别是多少？ （2）物体浸没在水中时受到的浮力是多少？ （3）物体的密度是多少？ 【答案】（1）680N；60N；（2）400N；（3）1.7×103kg/m3 【解析】（1）在空气中，即 解得物体的重力：G物=680N 由力的平衡关系可知：4F2=G物+G动 则单个动滑轮重力为： （2）物体在水中时由4F1+F浮=G物+G动得： F浮=G物+2G动-4F1=680N+2×60N-4×100N=400N （3）由于G物=ρ物V物g，F浮=ρ水V排g，V物=V排，则： 答：（1）物体及单个动滑轮的重力分别是680N和60N；（2）物体浸没在水中时受到的浮力是400N； （3）物体的密度是1.7×103kg/m3。 【变式9-1】如图所示，重力为500N的工人站在水平地面上，用滑轮组打捞浸没水中的重为600N的货物，货物的体积为0.025m3。货物出水后被竖直匀速提升1m，用时5s，此时地面对工人的支持力为100N（不计摩擦及绳重）。（g取10N/kg）求： （1）货物浸没水中时受到的浮力； （2）货物出水后提升货物工人做的功； （3）货物出水后该滑轮组的机械效率。 【答案】（1）250N；（2）800J；（3）75% 【解析】（1）货物浸没水中时受到的浮力为： F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.025m3=250N （2）货物出水后工人受到的拉力为： F拉=G人-F支=500N-100N=400N 根据相互作用力，绳子自由端拉力为： F=F拉=400N 由图可知，有效绳子段数n=2，则绳子自由端移动距离为： s=nh=2×1m=2m 则货物出水后提升货物工人做的功为： W总=Fs=400N×2m=800J （3）货物出水后有用功为： W有=Gh=600N×1m=600J 则货物出水后该滑轮组的机械效率为： 答：（1）货物浸没水中时受到的浮力为250N；（2）货物出水后提升货物工人做的功为800J； （3）货物出水后该滑轮组的机械效率为75%。 【变式9-2】小明同学利用如图所示装置匀速提起重200N的物块，物块浸没在水中受到的浮力是80N，滑轮重30N，BO=3AO，不计摩擦、绳重及杠杆重，在物块上表面露出水面前，下列判断正确的是（ ） A.拉力大小为20N B.物块所受浮力不断减小 C.装置中的滑轮是定滑轮 D.整个装置的机械效率为80% 【答案】D 【解析】A.作用在A端拉力为： 由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知： 故A错误； B.物块上表面露出水面前，由于液体的密度和物体排开液体的体积不变，所以受到的浮力不变，故B错误； C.由图知，滑轮与物体一起上升，所以为动滑轮，故C错误； D.整个装置的机械效率为： 故D正确。 故选D。 【变式9-3】如图所示，有一底面积为S1=1000cm2、高为h1=6m的圆柱形盛水容器中竖直放置一底面积为S2=400cm2、高为h2=1m的圆柱形物块A。已知该物块的密度为ρ=2.0×103kg/m3，容器中水深H=5m。开始时，物块下表面与容器底面之间不密合，现在小明用如图所示的滑轮组拉着该物块以υ=0.5m/s的速度匀速上升，已知小明重力为600N，小明单脚与地面的接触面积为200cm2，每个滑轮重50N，每根子能承受的最大拉力都为750N。不计水的阻力、重和摩擦，定滑轮上方固定，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。 （1）物块A露出水面前，小明对地面的压强为多少？ （2）提升物块A的过程中，滑轮组的最大机械效率为多少？ （3）经过多长时间绳子会被拉断？ 【答案】（1）9375Pa；（2）93.75%；（3）9.05s 【解析】（1）圆柱形物块A的体积： V=S2h2=400×10-4m2×1m=0.04m3 由和G=mg可得，圆柱形物块A的重力： G=mg=ρVg=2.0×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=800N 因物体浸没时排开液体的体积等于自身的体积，所以，圆柱形物块A受到的浮力： F浮=ρ水gV=2.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3 =400N 由图可知，承担物重的绳子股数n=2，则滑轮组绳端的拉力： 物块A露出水面前，人对地面的压力： F压=G人-F=600N-225N=375N 人对地面的压强： （2）若物块A完全露出水面，则此时拉物块A的绳子的拉力800N>750N，所以在物块A没有完全露出水面时，绳子就会被拉断；当拉物块A的绳子的拉力FA=750N时，滑轮组绳端的拉力达到最大，此时绳端的拉力： 滑轮组的最大机械效率： （3）当拉物块A的绳子的拉力最大，即FA=750N时，物块A受到的浮力： F浮′=G-FA=800N-750N=50N 由F浮′=ρ水gV排可得，此时物块A排开水的体积： 由V=Sh物块A下表面所处的深度： 水面下降的高度： 圆柱形物块A上升的高度： h升=H-hA=5m-0.125m-0.35m=4.325m 由可得，绳子会拉断需要的时间： 答：（1）物块A露出水面前，小明对地面的压强为9375Pa； （2）提升物块A的过程中，滑轮组的最大机械效率为93.75%； （3）经过多长时间绳子会被拉断9.05s。 模型10.竖直滑轮组（动滑轮+物体+人） ( 标志： 竖直滑轮组的受力分析和计算。 技巧： 力的关系： （忽略绳重与摩擦） 距离关系： s 物 =3 s 物 速度关系： υ 物 =3 υ 物 机械效率： ) 【例10】如图所示是高层建筑幕墙玻璃清洁工人使用的装置，工人坐在平台里用滑轮组可以把自己匀速拉上去或放下来。已知某人重600N，平台和动滑轮共重440N，则他用的拉力为________N。 【答案】260 【解析】由图知，人也拉着绳子，所以共由4段绳子承担物重，则： 故答案为：260。 【变式10-1】劳动最光荣，如图甲所示为工人师傅乘坐吊篮清洁高楼玻璃幕墙的情景，该机械简化结构如图乙所示。吊篮的质量为20kg，工人及工具的总质量为100kg，工人用500N的拉力将吊篮、自己及工具在30s内匀速上升了3m。则拉力做功的功率是_______W，该滑轮组的机械效率是________。（不计绳重和摩擦，g=10N/kg。） 【答案】150；66.7% 【解析】由图可知，将吊篮、工人及工具看做一个整体，则向上共有3段绳子牵引吊篮，即n=3， 则绳子自由端移动的距离： s=nh=3h=3×3m=9m 则拉力做功的功率为： 工人和工具的重力： G人具=m人具g=100kg×10N/kg=1000N 该滑轮组的机械效率是： 故答案为：150；66.7%。 【变式10-2】如图所示，动滑轮和定滑轮的重力均为100N，人在吊篮里用力拉着绳子使人和吊篮处于静止状态。此时拴在天花板上的绳子的拉力为1000N，人对吊篮底板的压力为100N，不计绳重及绳与滑轮的摩擦。则人和吊篮的重力G人、G篮分别是__________、__________。 【答案】 【解析】由于力的作用是相互的，则人受到的支持力等于压力，即100N， 对人进行受力分析可知，人受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力，即： F=G人-F支持力=G人-100N 由图示可知，作用在定滑轮上绳子的条数：n=3 对定滑轮进行受力分析可知，定滑轮受到竖直向上的拉力、竖直向下的重力和三条绳子的拉力，即： 1000N=3×(G人-100N)+100N， 故G人=400N 由图示可知，提升物体绳子的条数也为3，将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡，则人的拉力： 即： G吊篮=400N 故答案为：400N；400N。 【变式10-3】如图甲所示，用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组提升吊篮C及其中的货物A和电动机B。启动电动机，它所提供的拉力F 随时间t的变化关系如图乙所示，吊篮上升的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示。若一切摩擦和绳重均可忽略不计，在1s~2s内，滑轮组的机械效率为90%，则下列说法中正确的是（ ） A.在0~1s内，电动机提供的拉力所做的功为825 J B.在1s~2s内，电动机提供的拉力的功率为1500W C.在0~3s内，电动机提供的拉力的功率为1275W D.动滑轮重为200N 【答案】D 【解析】（1）由丁图知这段时间物体升高的高度h=0.5m，由图甲知，滑轮组由4段绳子承担物重，所以： s1=4h=4×0.5m=2m 则拉力F做的功： W1=Fs1=550N×2m=1100J 故A错误； （2）由图知，在1~2s内对应的拉力F=500N，由丁图知这段时间物体升高的高度： h=1.5-0.5m=1m 则： s2=4h=4×1m=4m 则拉力F做的功： W2=Fs2=500N×4m=2000J 故B错误； （3）由（1）（2）知，由图知，在2~3s内对应的拉力F=500N，由丁图知这段时间物体升高的高度： h=2.0-1.5m=0.4m 则： s=4h=4×0.5m=2m 则拉力F做的功： W3=Fs3=500N×2m=1000J 在0~3s内拉力做的总功为： W=1100J+2000J+1000J=4100J 故C错误； （4）由题意知： …………………………① 1~2s内，拉动物体匀速上升，所以： ……………………………② F=500N………………………………………③ 联立①②③得：G动=200N，G=1800N D正确。 故选D。 模型11.水平滑轮组 ( 标志： 水平 滑轮组的受力分析和计算 。 技巧： 力的关系： （忽略绳 轴之间的 摩擦） 距离关系： s 物 =2 s 物 速度关系： υ 物 = 2 υ 物 机械效率： ) 【例11】用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍，在此过程中下列说法正确的是（ ） A.绳子自由端沿水平方向移动了6m B.物体受到的拉力为750N C.拉力的功率为750W D.滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【解析】本题考查了做功公式、功率公式、机械效率公式以及二力平衡条件的应用，明确有用功和滑轮组绳子的有效股数是关键。 A.由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离： s=nsA=2×2m=4m 故A错误。 B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力： FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N 故B错误。 C.拉力F做的功： W总=Fs=375N×4m=1500J 则拉力F的功率： 故C错误。 D.有用功： W有=FAsA=600N×2m=1200J 则滑轮组的机械效率： 故D正确。 故选：D。 【变式11-1】（2025年四川省南充市中考题）如图所示，重为100N的物体在水平拉力F为10N的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动，物体受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了10m，则拉力所做的功为________J，滑轮组有用功的功率为________W。 【答案】300；12 【解析】由图可知动滑轮上有三段绳子，则拉力移动的距离是物体移动距离的三倍，拉力做的功为： W=Fs=10N×3×10m=300J 摩擦力大小为： f=0.12G=0.12×100N=12N 克服摩擦力做的功为有用功，即： W有=fs1=12N×10m=120J 滑轮组有用功的功率为： 【变式11-2】如图所示，力F将重为400N的物体匀速拉动2m，物体与地面间的摩擦力为100N，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，下列选项正确的是（　　） A.A是动滑轮 B.拉力F为50N C.拉力F所做的有用功是800J D.增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 【答案】B 【解析】AB.根据图知，左侧B为动滑轮，A滑轮轴固定是定滑轮，承担物重的绳子股数为2，不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦，人的水平拉力： 故A错误，B正确； C.拉力F所做的有用功是： W=fs物=100N×2m=200J 故C错误； D.增大拉力F时，物体与地面之间的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，故D错误。 故选B。 【变式11-3】如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下10s内匀速运动了1m，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是（ ） A.物体A重力做功为100J B.拉力F的功率是4W C.绳子自由端移动的速度是0.1m/s D.物体A受到的摩擦力是16N 【答案】B 【解析】A.物体A在水平方向上运动，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，故A错误； B.由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离： s=2s物=2×1m=2m 拉力的大小就是弹簧测力计的示数，为20N，拉力做的功为总功，总功： W总=Fs=20N×2m=40J 拉力F的功率： 故B正确； C.绳子自由端移动的速度： 故C错误； D.由可得，克服摩擦力做的有用功： W有=ηW总=80%×40J=32J 由W有=fs物可得，物体A受到的摩擦力： 故D错误。 故选B。 模型12.多绳滑轮组 ( 标志： 竖直滑轮组的受力分析和计算 。 技巧： 力的关系： （忽略 动滑轮重力 ） 距离关系： s 物 =2 n s 物 机械效率： ) 【例12】如图所示，用三个重力均为10N的滑轮组成的滑轮组以1m/s匀速起吊重470N的物体，物体上升5m，不计绳的重力及一切摩擦。 绳的拉力F=________N；滑轮组的机械效率为_________。 【答案】163.3N；95.9% 【解析】确定滑轮组结构：题目中三个滑轮均为10N，通常滑轮组需包含定滑轮和动滑轮。假设结构为1个定滑轮和2个动滑轮，总动滑轮重量为：2×10N=20N 计算拉力F：物体重力G物=470N，总需克服的重力（物体+动滑轮）为：470N+20N=490N 动滑轮数量为2，绳子段数n=3（每增加一个动滑轮，段数加1）。 拉力： 计算机械效率： 有用功： W有=G物h=470N×5m=2350J 总功： W总=F×nh=163.3N×3×5m=2450J 机械效率： 故答案为：163.3N；95.9%。 【变式12-1】如图所示，体重为500N的小楷用滑轮组拉着重400N的物体A沿水平方向匀速运动，物体A运动1m用时2s，此时滑轮组的机械效率为80%，每个滑轮重40N，绕绳能承受的最大拉力为600N，不考虑绳重和滑轮与轴之间的摩擦，下列计算结果正确的是（ ） A.小楷对地面的压力为400N B.10s内小楷对物体做功为1000J C.小楷做功的功率为80W D.小楷使用本装置的机械效率最高可达96% 【答案】AD 【解析】A.不考虑绳重和滑轮与轴之间的摩擦，滑轮组的机械效率： 物体受到的摩擦力f=160N 由图可知滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端的拉力： 小楷受到重力、绳子的拉力和地面的支持力，地面的支持力： F支持=G-F=500N-100N=400N 小楷对地面的压力和地面对他的支持力是相互作用力，大小相等，所以小楷对地面的压力： F压=F支持=400N 故A正确； B.物体A运动1m用时2s，即1s运动的距离是0.5m，10s内物体A移动的距离： s物=10×0.5m=5m 10s内小楷对物体做功（有用功） W有=fs物=160N×5m=800J 故B错误； C.拉力端移动距离： s=ns物=2×5m=10m 拉力做的总功： W总=Fs=100N×10m=1000J 拉力做功功率，即小楷做功的功率： 故C错误； D.小楷施加的最大拉力等于自己的体重，为500N；绕绳能承受的最大拉力为600N，所以小楷使用本装置的最大拉力F最大=500N，不考虑绳重和滑轮与轴之间的摩擦，能克服的最大摩擦力： f最大=nF最大-G动=2×500N-40N=960N 不考虑绳重和滑轮与轴之间的摩擦，最大机械效率： 故D正确。 故选AD。 【变式12-2】如图所示是某同学用滑轮组提升物体的情形，物体在5s内被匀速上升了1m，已知物体重3.8×103N，定滑轮重100N。滑轮组上共有三根绳子a，b和c，其中a是悬挂定滑轮，b绕在定滑轮和动滑轮上悬挂物体，滑轮组的机械效率为95％（绳重、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）。请解答下列问题： （1）动滑轮的重力是多大？ （2）绳子自由端所施加拉力的功率？ （3）在整个提升物体过程中，a、b、c三根绳承受的拉力分别是多少？ 【答案】（1）200N；（2）800W；（3）4.1×103N；2.0×103N；3.8×103N 【解析】（1）由题意以及滑轮组性质可知，物体提升高度h=1m，绳子自由端移动距离L=2h=2m。 拉力： 由公式： 得： （2）绳重、滑轮与轴的摩擦均忽略不计时绳子自由端所施加拉力做的功就是总功： 拉力功率： （3）由图知n=2，在匀速上升过程中，b绳承受的拉力大小与F相等，因此： a绳承受的拉力： Fa=2F+G定=2×2.0×103N+100N=4.1×103N c绳承受的拉力： Fc=G物=3.8×103N 【变式12-3】如图的装置，甲、乙分别表示两个滑轮组，连接滑轮和物体的细绳相同，绳子能承受的最大拉力为500N，物块重为200N，动滑轮重为20N，当甲的绳自由端拉力为400N，乙的绳自由端拉力为 150N时，物块以0.2m/s匀速水平向左移动；当甲的绳端拉力为340N，乙的绳端拉力为F乙′时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，物块与水平地面粗糙程度均匀，忽略绳重及滑轮转轴摩擦，则下列说法正确的是（ ） A.物块与地面之间的滑动摩擦力为120N B.物块以0.2m/s匀速向右移动，乙绳端拉力的最小功率为14W C.F乙′=260N D.物块匀速移动时，乙的最大机械效率为96.2% 【答案】AD 【解析】A.忽略绳重及滑轮转轴摩擦，甲滑轮组由物体向左的拉力：F1=F甲=400N 乙滑轮组对物体向右的拉力为F2，有：2F乙=F2+G动 所以 F2=2F乙-G动=2×150N-20N=280N 物块以0.2m/s匀速水平向左移动时，物体水平方向受到的拉力F1与F2、水平地面对它向右的摩擦力f平衡，所以有：F1=F2+f 则物块与地面之间的滑动摩擦力：f=F1-F2=400N-280N=120N 故A正确； B.物块以0.2m/s匀速向右移动时，受到水平地面的摩擦力水平向左，此时甲滑轮组对物体拉力F1、水平地面对它的摩擦力f与乙滑轮组对物体拉力F2平衡，即：F1+f=F2 当甲滑轮组对物体拉力F1=0时，乙滑轮组对物体拉力F2最小，所以：F2小=f=120N 乙绳端的最小拉力： 乙绳端拉力的最小功率： 故B错误； C.物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N时，物体受到甲、乙滑轮组的拉力平衡，有： F1=F甲=400N 所以有：F2′=F1=400N 此时乙的绳端拉力： 故C错误； D.当乙滑轮组拉拉物体的力达到最大500N时，乙滑轮组的机械效率达到最大值，有： 故 D 正确。 故选 AD。 模型13.斜面 ( 标志： 斜面及其特点 。 技巧： 有用功 ： W 有 = Gh 总 功 ： W 总 = F s 额外功 ： W 额 = fs 机械效率： ) 【例13】如图所示，斜面长为L，高为h，用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ） A. B. D. C. 【答案】D 【解析】∵ 斜面的高为h，物体的重力为G ∴ 有用功为：W有用=Gh 又∵ 斜面长为L，拉力为F ∴ 总功为：W总=FL 则机械效率为： 而物体与斜面的摩擦力为f ∴ 额外功为：W额外=fL， 则总功为：W总=W有+W额外=Gh+fL 故机械效率为： 故D正确。 A选项中，是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故A错； B选项中，是有用功与有用功的比值，不是机械效率，故B错； C选项中，是有用功与（总功加上额外功）的比值，不是机械效率，故C错。 故选D。 【变式13-1】如图所示，有一斜面长为L，高为h。现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为f，请用功的原理求证：。 【证明】本题考查有用功、总功、功率的计算，关键是公式的应用，还要知道只有在水平桌面时物体做匀速运动时拉力等于摩擦力，还要求我们能够正确应用三角函数解直角三角形以求出斜面的长度，突出了多科目的综合。 使用斜面时，总功W总=FL，有用功W有=Gh，额外功W额=fL 因为W总=W有+W额 所以FL=Gh+fL 所以， 【变式13-2】如图所示，在拉力F的作用下，将重为G的物体从斜面的底端沿斜面匀速向上拉到顶端，斜面长为s、高为h，物体与斜面间的摩擦力为F摩。则下列说法正确的是（　　） A.使用斜面可以省力 B.拉力F所的功为Fs C.F摩与F是一对平衡力 D.改变斜面的倾角，物体与斜面间的摩擦力大小不变 【答案】AB 【解析】A.斜面能省力，且斜面的坡度越小越省力，故A正确； B.拉力F所的功为： W=Fs 故B正确； C.F摩与重力沿斜面方向分力之和才能和拉力平衡，故C错误； D.改变斜面的倾角，物体对斜面压力改变，摩擦力改变，故D错误。 故选AB。 【变式13-3】（2025·江苏无锡·一模）图甲中盘山公路修得弯弯曲曲，其主要目的是________；图乙是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景，使用它________（选填“能”或“不能”）省功，手柄________（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力。 【答案】省力；不能；粗 【解析】盘山公路相当于斜面，汽车沿着盘山公路驶上高耸入云的山峰时，费了距离省了力。 根据功的原理可知，使用它不能省功。 螺丝刀的手柄是轮轴，其实质是省力杠杆，轴半径是阻力臂，轮半径是动力臂，轴半径一定时，轮半径越大越省力，即手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力。 模型14.轮轴 ( 标志： 由 “ 轮 ” 和 “ 轴 ” 组成的简单机械 —— 轮轴。 技巧： 核心特点 ： ‌ 结构组成 ‌ ：外环为 “ 轮 ” ，内环为 “ 轴 ” ，两者固连并同轴旋转。 ‌ 省力原理 ‌ ： 轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是作用在轴上力的几分之一。 ‌ 功能多样 ‌ ： 改变力的大小（如提水辘轳） 改变施力方向（如方向盘控制车轮转向） 传递旋转运动与扭矩（如自行车传动系统） 生活应用： ‌ 方向盘 ‌ ：方向盘是 “ 轮 ” ，转向柱为 “ 轴 ” ，转动方向盘可轻松控制车轮方向。 ‌ 门把手 ‌ ：手柄部分为轮，内部转轴为轴，小力即可带动锁舌开合。 ‌ 螺丝刀 ‌ ：手柄为轮，刀杆为轴，增大扭矩便于拧紧螺丝。 ‌ 水龙头开关 ‌ ：旋钮为轮，阀杆为轴，调 节水流时更省力。 ‌ 自行车踏板与链盘 ‌ ：踏板带动大齿轮（轮）旋转，驱动链条传递动 力。 ) 【例14】某款升降晾衣架如图所示，转动摇把可以控制晾衣架的升降，方便拿取衣物。它的构造中包含了多个物理模型，其中晾衣架的摇把属于下列物理模型中的（ ） A.动滑轮 B.斜面 C.滑轮组 D.轮轴 【答案】D 【解析】晾衣架的摇把由有共同转动轴的大轮和小轮组成，属于轮轴，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式14-1】（2025·辽宁盘锦·三模）如图所示的是用螺丝刀拧螺丝的情景，手柄________（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉也是一种简单机械，螺纹________（选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 【答案】粗；密 【解析】螺丝刀拧螺丝时相当于一个轮轴，轮轴是一种省力机械，支点在轴心线，螺丝刀手柄越粗，动力臂越大，越省力。 螺丝钉的螺纹相当于斜面，螺丝钉的螺纹越密，相当于斜面越平缓，拧动时克服的阻力越小，斜面越平缓越省力，所以螺纹越密越省力。 【变式14-2】如图所示的简单机械正常使用时不属于轮轴的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，将物体沿斜面向上推可以省力，ACD所示机械均为轮轴，B是斜面，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式14-3】明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置—辘轳，沿用至今。如图甲所示是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。如图甲所示辘轳可视为杠杆，用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是图中的________点。设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，小轮转动的距离为________m；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为________N。（不计井绳的半径和自重） 【答案】B；1；30 【解析】支点是辘轳绕着转动的固定点，即B点。 设大轮与小轮的半径比为3∶1，使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升高度是小轮的周长，由圆的周长公式C=2πr可知，小轮的周长为大轮周长的，小轮转动的距离为： 若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力为垂直于BC（即半径）的力F，根据杠杆的平衡条件有FR=Gr 则作用在C点最小的力： 模型15.滑轮组与图像计算 【例15】用如图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为20cm2、重为50N的物体提升一定高度，当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时，物体的速度υ和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）， 下列说法正确的是（　　） A.动滑轮重力为10N B.0~1s内，物体对地面的压强是6.0×103Pa C.1~2s内， 拉力F做的功是5J D.2~3s内， 滑轮组的机械效率为62.5% 【答案】D 【解析】由图甲可知，动滑轮上承担物重的绳子股数n=2。 A.由图丙可知，在2~3s内，重物做匀速运动，由图乙可知，此时拉力F3=40N，不计绳重和绳与轮之间的摩擦，动滑轮的重力： G动=2F3-G=2×40N-50N=30N 故A错误； B.由图乙可知，0s~1s内，拉力F1=30N，由图丙可知，此时重物处于静止状态，则物体和动滑轮受到向上的总拉力： F总=2F1=2×30N=60N 0s~1s内，物体对地面的压力： F压=G+G动-F总=50N+30N-60N=20N 物体对地面的压强为： 故B错误； C.由图乙可知，在1~2s内，拉力F2=50N，由图丁可知重物上升高度h1=0.1m，则拉力端移动的距离： s1=2h1=2×0.1m=0.2m 拉力做的功： W=F1s1=50N×0.2m=10J 故C错误； D.由图丙可知，在2~3s内，物体上升的高度： h=0.3m-0.1m=0.2m 有用功： W有=Gh=50N×0.2m=10J 绳子自由端移动的距离： s=nh=2×0.2m=0.4m 拉力做的功： W总=F3s=40N×0.4m=16J： 滑轮组的机械效率： 故D正确。 故选D。 【变式15-1】（2025年凉山州中考试题）用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体A的重力为900N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物体A以0.5m/s的速度匀速提高了5m。拉力F做的功随时间的变化图象如图乙所示（不计绳重和滑轮与轴的摩擦）。此过程滑轮组提升重物的机械效率为________%，动滑轮的重力为________N。 【答案】90；100 【解析】滑轮组提升重物所做的有用功： W有用=Gh=900N×5m=4500J 货物以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度，由可知，运动的时间： 由图乙可知，此时10s拉力做的总功是5000J，所以滑轮组提升重物的机械效率： 由图甲知通过动滑轮绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离s=2h=2×5m=10m 由W总=Fs可得拉力： 不计绳重和滑轮与轴的摩擦，分析动滑轮的受力情况可得，动滑轮的重力： G动=2F-G=2×500N-900N=100N 【变式15-2】某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s。（不计绳重，摩擦及阻力，ρ水=1.0×103kg/m3）求： （1）物体浸没在水中时绳子自由端的拉力。 （2）物体的重力。 （3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。 【答案】（1）150N；（2）360N；（3）80% 【解析】（1）由图甲可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，则拉力F拉绳的速度： υ=2υA=2×1m/s=2m/s 由图乙可知，圆柱体A在水中拉力F的功率P=300W，由： 得，绳子自由端的拉力： （2）由图乙可知，圆柱体A离开水面后拉力F的功率P′=420W，由： 得，绳子自由端的拉力： 不计绳重、摩擦及阻力，A的重力： GA=2F′-G轮=2×210N-60N=360N （3）不计绳重、摩擦及阻力，物体浸没在水中时，拉力： 代入数据： 解得：F浮=120N，物体浸没在水中时滑轮组的机械效率： 答：（1）物体浸没在水中时绳子自由端的拉力为150N；（2）物体的重力360N； （3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%。 【变式15-3】小梦通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求： （1）物体在空中上升1m，小梦做的功是多少？ （2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？ （3）物体在水中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为多少？ 【答案】（1）800J；（2）400N；（3）70% 【解析】（1）由图乙可知，绳子自由端移动的距离为0~4m时，拉力为100N不变，此时物体没有露出水面，4~6m时物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，6~8m时拉力为200N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F=200N；动滑轮与4股绳子接触，则有效绳子段数n=4，故物体在空中上升1m时，绳端移动距离为： s=nh=4×1m=4m 由图像可知在此期间拉力保持不变，则拉力做功为： W=Fs=200N×4m=800J （2）物体在空中匀速上升过程中，拉力F=200N，有效绳子段数n=4，设动滑轮末端挂钩处绳子拉力为F拉，不计绳重、摩擦，受力分析，有： F拉+G动=nF=4×200N=800N…………………………① 物体浸没在水中时，拉力F1=100N，设此时动滑轮末端挂钩处绳子拉力为F拉′，不计绳重、摩擦和水的阻力，受力分析，有： F拉′+G动=nF1=4×100N=400N…………………………② ①式-②式，得： (F拉+G动)-( F拉′+G动)=800N-400N=400N 分析题意可知，物体在空中匀速上升过程中，末端绳子拉力为F拉=G，再根据称重法F浮=G-F示可知物体浸没在水中时所受的浮力为： F浮=G-F示=F拉-F示′=400N （3）物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，则有： 解得物体重力为G=680N，所以根据的动滑轮重力为： G动=nF-G=4×200N-680N=120N 所以物体在水中匀速上升过程中滑轮组末端绳子拉力为： F拉′= nF1-G动= =4×100N-120N==280N 所以物体在水中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为： 答：（1）物体在空中上升1m，小梦做的功是800J；（2）物体浸没在水中时所受的浮力是400N； （3）物体在水中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为70%。 模型16.测量滑轮组的机械效率 【例16】在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 （1）表格中①处应填写的内容为________________，②处数据应为_________（结果保留一位小数）； （2）分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与_______________有关； （3）小明进一步分析三次实验发现，钩码重力越大，额外功越大，请用所学知识进行解释：__________； （4）另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析图象中的A点可知，此时被提升物体所受的重力________。 A.大于8N B.等于8N C.小于8N 【答案】（1）弹簧测力计示数（拉力）/N；88.9；（2）钩码（物）重； （3）因为滑轮的轮与轴之间存在摩擦；（4）A 【解析】（1）根据： 可知实验中需要用弹簧测力计测量拉力， 故①为弹簧测力计示数（拉力）/N。 第二次的机械效率为： （2）分析表格数据可知，三次实验机械效率不同是由于钩码（物）重力不同造成的。所以，同一滑轮组的机械效率与钩码（物）重有关。 （3）小明进一步分析三次实验发现，钩码重力越大，滑轮的轮与轴（轮与绳）之间存在摩擦越大，额外功越大。 （4）若忽略绳重和摩擦， 滑轮组的机械效率为： 即： 所以，被提升物体所受的重力：G=8N；但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据： 可知，在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物体的重力会大于8N，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 【变式16-1】如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，他按图示提起钩码时注意保持弹簧测力计匀速移动，分别测得数据如表所示： 钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 甲 0.98 0.2 0.98 0.2 乙 0.98 0.2 1.02 0.2 丙 0.98 0.2 0.55 0.4 请你分析： （1）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是________________； （2）比较弹簧测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是_____________________； （3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮___________； （4）根据丙实验的数据可计算出动滑轮的自重为________N（不计摩擦和绳重）。 【答案】（1）可以省力；（2）可以改变力的方向；（3）费距离；（4）0.12 【解析】（1）实验数据F=0.55N，G=0.98N，比较可知：使用动滑轮的好处是可以省力。 （2）定滑轮的实质是一个等臂杠杆，故可以改变力的方向。 （3）比较乙和丙实验弹簧测力计移动的距离，丙的移动距离大于乙的移动距离，故使用动滑轮比较费距离，这个也是功的原理（使用任何机械都不省功）的要求。 （4）不计绳重和摩擦，满足，代入数据，G动=0.12N。 故答案为：（1）可以省力；（2）可以改变力的方向；（3）费距离；（4）0.12。 【变式16-2】如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大） 实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向________拉动弹簧测力计。 （2）第一次实验中，弹簧测力计的示数如图1所示，机械效率是__________（精确到0.1％）。 （3）由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越________。 （4）由________两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。 【答案】（1）匀速；（2）74.1%；（3）高；（4）2、3 【解析】（1）实验中要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数。 （2）图示弹簧测力计分度值为0.2N；指针所指示的刻度值为1.8N，第一次实验机械效率： （3）纵向比较1、2两次实验数据可知，使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高。 （4）第1、2次实验绳子的有效段数为： 且第2次实验钩码重力为8N，故第2次实验所用装置为乙，第3次实验绳子的有效段数为： 故第3次实验所用装置为丙（实验钩码重力为8N），比较第2、3次实验数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 一、填空题： 1.（2025年成都市中考物理试卷）在“使用动滑轮”的实验中，竖直向上拉弹簧测力计，如图。弹簧测力计静止时的示数是F1、F2，则F1、F2的大小关系是________；若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是________m。 【答案】F1=F2；0.2 【解析】 【详解】[1][2]由图可知该滑轮为动滑轮，动滑轮上同一根绳子上的拉力相等，所以F1=F2；动滑轮可以省一半力，则费两倍距离，若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是： s=2h=2×0.1m=0.2m 2.如图所示，分别利用甲，乙两滑轮匀速提起两个重物，图中使用甲滑轮的好处是_________________。其中乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高________m；不计滑轮和绳子的重力及摩擦，若拉力F1=F2，则G1________G2（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 【答案】可以改变作用力方向；2；小于 【解析】如图所示甲为定滑轮，乙为动滑轮。 图中使用甲滑轮的好处是，可以改变作用力方向。 动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半力多费1倍距离，乙滑轮的自由端F2上升4m，则物体升高2m。 定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，故：F1=G1 动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，故： 则：G2=2F2 故：G1<G2. 3.（2025年福建省中考题）下图为探究摩擦力的实验装置。当桶和沙的总质量为0.24kg时，木块和木板在水平桌面上保持静止，力传感器示数为0.4N。a、b两段轻绳均与桌面平行。图中滑轮的作用是______。不计绳与滑轮间的摩擦，桌面对木板的摩擦力大小为______N。 【答案】改变力的方向；2 【解析】由图可知，图中滑轮是定滑轮，在实验中的作用是改变力的方向。 木块和木板在水平桌面上保持静止，则木块和木板都受力平衡。木块在水平方向受到向左的拉力和向右的摩擦力，向左的拉力大小为0.4N，则木板对木块向右的摩擦力也为0.4N，物体间力的作用是相互的，则木块对木板有向左的摩擦力，大小为0.4N；木板受到向右的拉力与桶和沙的重力相等，即： F=G=mg=0.24kg×10N/kg=2.4N 木板水平方向受力平衡，木板水平方向受到向右的拉力，桌面对木板向左的摩擦力，木块对木板向左的摩擦力，根据平衡条件可得：F=f桌对板+f木块对板 所以桌面对木板的摩擦力大小为： f桌对板=F-f木块对板=2.4N-0.4N=2N 4.如图所示，两弹簧测力计均为竖直方向，不计摩擦及弹簧测力计自重，滑轮的重力为2N，若弹簧测力计2的示数为5N，则物体A的重力为________N，弹簧测力计1的示数为________N。 【答案】5；12 【解析】如图所示，是定滑轮，只能改变力的方向，无法改变力的大小，故A物体所受的拉力为5N，拉力与重力是平衡力，故A物体的重力为5N。 对定滑轮受力分析，其受到了向上的拉力，向下的拉力2段，定滑轮的重力，故弹簧测力计1的示数为： F=5N+5N+2N=12N 5.（2025年黑龙江省龙东地区伊春市中考题）如图所示，小李同学用滑轮将重6N的物体竖直向上匀速提升20cm。若此滑轮自重为2N，忽略绳重和摩擦，则小李同学作用在绳子自由端的拉力F为_______N，这个滑轮的机械效率是__________。 【答案】4；75% 【解析】由图可知，该滑轮为动滑轮，动滑轮上的绳子段数为n＝2，忽略绳重和摩擦，小李同学作用在绳子自由端的拉力： 这个滑轮的机械效率： 6.如图所示，重为20N的物体A放在水平桌面上，重为10N的物体B挂在滑轮M下，每个滑轮重均为2N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，物体B恰好能匀速下降，则物体A所受的摩擦力为________N；物体B下降0.5m时，物体A滑动的距离为________m。 【答案】6；1 【解析】由滑轮组的结构可知，承担物重绳子的股数n=2，则当物体B匀速下降时，绳子自由端的拉力为： 即绳子对物体A的拉力为FA=F=6N 由B做匀速直线运动可知物体A也做匀速直线运动，则对A受力分析可知其受到的摩擦力为f=FA=6N 物体B下降0.5m时，物体A向右滑动，滑动的距离等于绳子自由端移动的距离，即s=nh=2×0.5m=1m 7.如图所示，周六明明去超市购物，沿斜面将小车匀速推到斜面顶端。此过程中小车与物品质量不变，小车受到的支持力对小车__________（选填“做功”或“不做功”），小车的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”），选用斜面这种简单机械可以省_______（选填“功”“距离”或“力”）。 【答案】不做功；变大；力 【详解】由于支持力与斜面垂直，而小车沿着斜面移动，即小车没有在支持力的方向上移动距离，因此此过程中，小车受到的支持力对小车不做功。 沿斜面将小车匀速推到斜面顶端，小车质量不变，速度不变，则动能不变，高度增加，重力势能变大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能变大。 使用斜面可以省力，但是费距离，且由于克服摩擦而做额外功，不能省功。 8.如图所示，人与木块重分别为600N和400N，假设人与木块、木块与水平面间的粗糙程度均相同，绳与滑轮间摩擦不计，则当人用100N的力拉绳，使人与木块一起匀速向右运动时，人与木块间相互作用的摩擦力大小为________N，木块对水平面的摩擦力的大小为________N。 【答案】100；200 【解析】对人进行受力分析，人受重力、木块对人的支持力、绳子的拉力F、向左的静摩擦力， 人向右做匀速直线运动，人受到绳子的拉力与静摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，人受到的摩擦力： f=F=100N 对木块进行水平方向的受力分析，水平方向上，木块受到人对木块向右的摩擦力f人，绳子对木块向右的拉力F拉，地面对木块向左的摩擦力f地，木块在水平方向上做匀速直线运动，则这三个力之间的关系是 f地=F拉+f人 由相互作用力的特点可知： F拉=F=100N f人=f=100N 可知水平面对木块的摩擦力： f地=100N+100N=200N 由相互作用力的特点可知，木块对水平面的摩擦力大小为200N，方向向左。 9.（2025·广东韶关·一模）题图甲为高速铁路输电线，绷直的输电线采用坠砣牵引确保列车电极与输电线的良好接触，图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中A滑轮是_______滑轮，要使输电线P端受到的拉力大小为1×105，则坠坨的总重力为________N，若某段时间内坠坨串下降了0.3m，则输电线P端向左移动了_______m。（不计滑轮、钢绳自重及摩擦） 【答案】定；5×104；0.15 【解析】A滑轮在转动时，轴固定不动，所以是定滑轮。 B滑轮是动滑轮，缠绕了两段绳子，P点的拉力Fp与定滑轮上绳端坠砣的重力G有： 故坠坨的总重力为5×104。 根据滑轮组绳端移动的距离与动滑轮上物体移动的距离的关系s绳端=ns物体可知，坠坨串下降的距离与输电线P端移动的距离的关系是s附砣串=2sP，即： 输电线P端向左移动了0.15 m。 二、选择题： 10.（2025·上海·中考真题）如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，下列说法正确的是（　　） A.F1=F2=F3 B.F2> G C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力 【答案】A 【解析】A.图示是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，滑轮的轴为支点，轴到轮边缘的距离为力臂，提升的物体重力不变，阻力及阻力臂不变，动力臂不变，则向各方向的拉力相等，故A正确； B.在忽略绳重和摩擦时，F2=G，不忽略绳重和摩擦时，F2>G，故B错误； C.F1和F2的方向不相反，不是一对平衡力，故C错误； D.F2和G的方向不相反，不是一对平衡力，故D错误。 故选A。 11.（2025年广东省初中学业考题）升旗时，利用旗杆顶部的定滑轮可以（　　） A.省力 B.省功 C.省距离 D.改变拉力方向 【答案】D 【解析】 【详解】ACD.使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力也不能省距离，故D符合题意，AC不符合题意； B.使用任何机械都不省功，所以使用定滑轮不能省功，故B不符合题意。 故选D。 12.如图，甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A.甲、乙两人用力一样大 B.甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离 C.乙用力比甲小 D.甲乙使绳索移动的距离相等 【答案】C 【解析】AC.由甲乙两图可知，甲图的滑轮是定滑轮，乙图的滑轮是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则甲的拉力等于物体重力，乙的拉力等于物体重力的，所以乙用力比甲小，故A错误，C正确； BD.将同一物体拉到楼顶，即物体上升高度相同，甲使绳索移动距离等于物体上升的高度，乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍，所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离，故BD错误。 故选C。 13.（2025年新疆初中学业考题）小明用一个动滑轮将重力为2N的物体匀速竖直向上提升时，作用在绳子自由端的拉力不可能是（　　） A.1.0N B.1.2N C.1.4N D.1.6N 【答案】A 【解析】作用在绳子自由端的拉力 用一个动滑轮将重力为2N的物体匀速竖直向上提升，则动滑轮承担的绳子股数为n=2，则： 若G动=0，则 但实际动滑轮必有重力，即G动>0 因此拉力 则作用在绳子自由端的拉力不可能是1N，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 14.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　） A.A、B均静止 B.无法确定A、B的运动情况 C.A上升 D.A下降 【答案】D 【解析】B所在的滑轮随重物一起移动，为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮不随重物一起移动，为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，则重力相等，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，将B拉起只需A重力的一半即可，所以放手后A下降，B上升。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 15.（2025年山东烟台学业水平考试题）为了响应国家体重管理年的号召，小明为家人制作了如图所示的简易拉力器，关于图中的滑轮分析正确的是（　　） A.是定滑轮，可以省力 B.是动滑轮，可以省力 C.是定滑轮，可以改变力的方向 D.是动滑轮，可以改变力的方向 【答案】C 【解析】在使用时，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。图中的滑轮在使用时轴固定不动，为定滑轮，定滑轮不能省力，但是可以改变力的方向，动滑轮可以省力，但是不能改变力的方向，故ABD错误，C正确。 故选C。 16.如图所示，动滑轮重1N，拉力F为5N，不计绳重及摩擦，则重物G和弹簧测力计读数分别为（    ） A.4N，5N B.9N，10N C.10N，5N D.9N，5N 【答案】D 【解析】图示中，绳子拉力为5N，弹簧测力计受到向下的绳子的拉力，示数为5N，用动滑轮将重物提升，不计绳重及摩擦，则，所以重物G=2F-G动=2×5N-1N=9N，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 17.如图所示，在水平桌面上放一个重200N的物体，物体匀速动时，它与桌面的摩擦力为40N，当不计滑轮重时，水平拉F是（　　） A.200N B.100N C.20N D.80N 【答案】C 【解析】因物体在水平面上做匀速运动，故物体所受的拉力F拉=f=40N 由图知n=2，故绳子末端拉力为： 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 18.图中所示的机械中，不属于轮轴的是（ ） A.千斤顶 B.方向盘 C.齿轮 D.门把手 【答案】A 【解析】由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械叫做轮轴， B、C和D都属于轮轴，千斤顶不符合轮轴的概念，只是一个省力杠杆，所以千斤顶不是轮轴。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 19.（2025年甘肃省兰州市中考题）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系分别如图线a、b所示。已知物体的质量为0.5kg，动滑轮的质量为0.1kg，绳子自由端的拉力F为2.5N。则在0～5s的时间内，下列说法正确的是（ ） A.绳子自由端移动的速度为0.02m/s B.滑轮组的有用功为0.5J C.拉力F的功率为0.05W D.滑轮组的机械效率为83.3% 【答案】B 【解析】A.使用滑轮组时，省力费距离，由图可知，在0～5s的时间内，绳端移动的距离为s＝0.3m，物体上升的高度为h＝0.1m，绳子自由端移动的速度： 故A错误； B.滑轮组对物体做的有用功： W有＝Gh＝mgh＝0.5kg×10N/kg×0.1m＝0.5J 故B正确； C.拉力做的总功： W总＝Fs＝2.5N×0.3m＝0.75J 拉力F的功率： 故C错误； D.滑轮组的机械效率： 故D错误。 故选B。 20.（2025年四川达州中考题） “奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用如图所示机械将400N物体匀速提升12m，用时1min。已知G动=100N，G人=600N，人与地面接触总面积为3.5×10-2m2（空气阻力、摩擦力及绳重不计）该过程中下列说法正确的是（　　） A.人拉力的功率为80W B.物体上升速度为0.4m/s C.人对地面压强为10000Pa D.该滑轮组机械效率为66.7% 【答案】C 【解析】A.由图可知，此时绳子的股数n=2，空气阻力，摩擦力及绳重不计，此时绳子自由端的拉力： 绳子自由端移动的距离： s=nh=2×12m=24m 此时拉力做功： W总=Fs=250N×24m=6000J 拉力做功的功率： 故A错误； B.物体上升的距离是12m，用时是1min，物体上升的速度： 故B错误； C.人对地面的压力： F′=G人-F拉=600N-250N=350N 人对地面的压强： 故C正确； D.滑轮组提升重物时的有用功： W有=G物h=400N×12m4800J 此时滑轮组的机械效率： 故D错误。 故选C。 21.（2025·山东潍坊）如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900N的货物，电动机的输出功率恒为240W。0~10s内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为2m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则0~10s内（ ） A.斜面对货物的支持力做功为1800J B.电动机对绳子的拉力为600N C.货物受到斜面的摩擦力为150N D.滑轮组的机械效率为80% 【答案】C 【解析】A.支持力的方向垂直于斜面向上，而货物的运动方向是沿斜面向上，支持力与货物的运动方向相互垂直。根据功的计算公式W=Fs，当力的方向与物体运动方向垂直时，力对物体不做功，即支持力做的功为0J，故A不符合题意； B.由图乙可知，10秒内货物匀速移动了4m，因为滑轮组由4段绳子拉动物体，所以绳子自由端移动的距离： s绳=4s物=4×4m=16m 电动机的输出功率 P=240W，整个过程的时间t=10s，可先计算出电动机做的总功： W总=Pt=240W×10s=2400J 再根据功的计算公式W=Fs，变形可得电动机对绳子的拉力： 故B不符合题意； C.货物的重力G=900N，被提升的高度h=2m，克服货物重力所做的功为有用功： W有= Gh=900N×2m=1800J 因为不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，所以额外功仅来自克服货物与斜面之间的摩擦力，即： W额= W总－W有= 2400J－1800J=600J 额外功是克服摩擦力所做的功，其计算公式为W额= fs物，变形可得摩擦力： 故C符合题意； D.机械效率η是有用功与总功的比值，机械效率： 故D不符合题意。 故选C。 三、实验探究题： 22.（2024年山东省济宁市初中学业考题）小明将木板一端置于水平桌面上，另一端与量角器组装成斜面（如图11所示），按以下步骤进行了实验： ①选3个物体A、B和C，分别测出它们的重力大小。 ②将斜面倾角（木板与桌面夹角）调成5°，分别将物体A、B、C放置在斜面上保持静止，用压力传感器分别测出它们对木板的压力大小。 ③将斜面倾角先后调成10°和15°，重复步骤②。 实验数据记录如下表： 斜面倾角 5° 10° 15° 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物体 A B C A B C A B C 重力大小/N 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 压力大小/N 9.96 19.92 29.88 9.85 19.70 29.55 9.66 19.32 28.98 结合以上信息，按要求回答下列问题： （1）请在图11中画出物体A对木板（斜面倾角为15°）压力的示意图，要求包含力的三要素。 （2）若研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，可选择实验序号______中的数据进行分析。 （3）分析比较实验数据可知：不同物体静止在同一斜面上时，物体对木板的压力与该物体重力的比值______。 （4）分析比较实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力与该物体重力的比值______（选填“越大”“越小”或“不变”）。 （5）斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为30kg的物体沿斜面向上匀速运动了1m，升高了30m，斜面的机械效率为90%，则该物体所受摩擦力的大小为______N。（取g=10N/kg） 【答案】（1）见解析；（2）1、4、7（2、5、8或3、6、9）；（3）都相等；（4）越小；（5）10 【解析】（1）物体A对斜面的压力作用点在接触面，与接触面垂直并指向斜面；由表格中数据可知，当斜面倾角为15°，A对斜面的压力大小为9.66N。如图所示： （2）研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，应选择同一物体放在同一斜面上，改变斜面倾角，测出压力大小进行比较，所以可选择实验序号1、4、7或2、5、8、或3、6、9中的数据进行分析。 （3）分析比较1、2、3（4、5、6或7、8、9）三组数据，A、B、C三个不同物体静止在同一斜面上，物体对木板的压力与该物体重力的比值都相等。 （4）分析比较序号1、4、7（2、5、8、或3、6、9）中的实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力越小，由于重力不变，则物体对木板的压力与该物体重力的比值越小。 （5）拉力F做的有用功为：W有=Gh=mgh=30kg×10N/kg×30×10-2=90J 总功为： 额外功为：W额=W总－W有=100J－90J=10J 则该物体所受摩擦力的大小为： 23.（2025·山东潍坊·二模）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，进行了三次实验，实验数据如下表。 实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/cm 测力计示数F/N 测力计移动的距离s/cm 机械效率η/% 1 6 3 2.5 9 80.0 2 8 3 3.2 9 3 10 3 3.9 9 85.5 （1）由表中数据可知，该实验是用________图（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组进行操作的； （2）第2次实验中，滑轮组的机械效率是___________（结果保留到0.1%）； （3）分析三次实验数据，可以得到的实验结论是：_______________________________________； （4）实验过程中，发现拉动弹簧测力计时不易读数，某同学认为应该静止时读数，老师说该想法是错误的，原因是___________________________。 【答案】（1）甲；（2）83.3%；（3）见解析；（4）忽略了摩擦力对机械效率的影响 【解析】（1）由表格数据可知，当物体上升的高度为3cm时，测力计移动的距离为9cm，可知滑轮组绳子承重股数为： 由题图可知，甲滑轮组的绳子承重股数为3股，乙滑轮组的绳子承重股数为2股，所以该实验是用甲图所示滑轮组进行操作的。 （2）第2次实验中，滑轮组的机械效率是： （3）纵向分析实验数据可知，第3次物体的重力最大，滑轮组的机械效率最高，可以得到使用同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。 （4）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，所以该同学的想法是不正确的，因为没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。 四、计算题： 24.如图所示，工人师傅站在地上用这个滑轮组把重200N的箱子，在10s内匀速提高了6m。不计绳重和摩擦，动滑轮的质量为3kg，g取10N/kg。 （1）请在图中用笔画线代替细绳，将其组成最省力的滑轮组； （2）在匀速竖直提升箱子的过程中，人对细绳的拉力为多大？人拉细绳的速度是多大？ 【答案】（1）见解析；（2）115N；1.2m/s 【解析】（1）图示滑轮组由两个滑轮组成，承重绳子为2根或3根，承重绳子为3根时，最省力，但此时需要向下用力拉动物体，所以绳子固定在定滑轮上，逐一绕过动滑轮和定滑轮，承重绳子为2根，如图所示： （2）由题意知，动滑轮的重力： G动=m动g=3kg×10N/kg=30N 箱子和动滑轮的总重力： G总=G箱+G动=200N+30N=230N 人对细绳的拉力： 细绳自由端移动的距离： s=nh=2×6m=12m 人拉细绳的速度： 24.（2025年四川省遂宁市初中学业考题）我国很早就有使用滑轮的记载，如图甲的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图乙所示的装置（篮子质量不计），质量为60kg的采矿工人用400N的拉力将70kg的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石上升了2m。（忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg）求： （1）绳子自由端移动的速度； （2）此滑轮组的机械效率； （3）若工作时矿工双脚与地面接触面积为400cm2，他对水平地面的压强大小。 【答案】（1）0.4m/s；（2）87.5%；（3）5000Pa 【解析】（1）由图可知此滑轮组n=2，矿石上升的高度h=2m，则绳子自由端移动的距离： s=nh=2×2m=4m 已知时间t=10s，绳子自由端移动的速度： （2）矿石质量m矿=70kg，g=10N/kg，则： G矿=m矿g=70kg×10N/kg=700N 矿石上升的高度h=2m，所以： W有=G矿h=700N×2m=1400J 拉力F=400N，s=4m，所以： W总=Fs=400N×4m=1600J 机械效率： （3）矿工质量m人=60kg，g=10N/kg，则： G人=m人g=60kg×10N/kg=6700N 矿工对地面的压力： F压=G人-F=600N-400N=200N 已知矿工双脚与地面接触面积：S=400cm2=0.04m2 他对水平地面的压强： 26.（2025·山东烟台·一模）如图甲所示是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的长方体石料M的示意图。在整个打捞过程中，石料以恒定的速度υ=0.1m/s上升，石料离开水面之后绳子自由端的拉力F=1000N。图乙是钢丝绳的拉力T随时间变化的图像，t=0时刻石料刚好离开湖底。求：（不计水面变化，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg） （1）石料完全浸没在水中受到的浮力； （2）刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力； （3）石料离开水面之后滑轮组的机械效率。 【答案】（1）400N；（2）2×103N；（3）80% 【解析】（1）由图乙知，当50s后，石料完全露出水面，根据二力平衡，石料的重力G=T2=1600N 石料浸没水中时，钢丝绳的拉力T1=1200N 石料所受的浮力为： F浮=G-T1=1600N-1200N=400N （2）由图乙知，从开始到石料完全露出水面，需用的时间t1=50s，则湖水的深度为： h=υt1=0.1m/s×50s=5m 湖底受到湖水的压强为： p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa 由阿基米德原理F浮=ρ液gV排得，石料排开水的体积： 从40s石料上表面刚刚露出水面，到50s石料下表面刚刚离开水面，所用时间： t2=50s-40s=10s 故石料的高度： h石=υt2=0.1m/s×10s=1m 石料的底面积为： 根据，刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力： F=pS=5×104Pa×0.04m2=2×103N （3）由图知，承担物重的绳子段数n=2，拉力端移动距离s=2h 石料离开水面之后滑轮组的机械效率： 第 68 页 共 69 页 学科网（北京）股份有限公司 $