23 第十二章 第2课时 滑轮(组) 机械效率-【智乐星中考·中考备战】2026年山东省中考物理讲练本PPT课件（人教版 六三制）

1 2 简单机械 第十二章 第2课时　滑轮(组)　机械效率 3 知识全面梳理 教材图片解读 核心考点突破 练透山东真题 目 录 重点实验探究 4 知识点1 滑轮(组) 名称 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 5 名称 定滑轮 动滑轮 滑轮组 实质 ______杠杆 ______杠杆 — 特点 不省力,但可以改 变动力的______  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=2 h 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 6 知识点2 机械效率 1.三种功及其关系 (1)有用功:使用机械时,所做的对人们有用的功,用W有用表示。有用功 相当于不使用机械时,人直接对机械所做的目的功。 (2)额外功:使用机械时,所做的对人们无用但又不得不额外做的功, 用W额外表示。 (3)总功:有用功和额外功之________,用W总表示。  (4)关系式:_________________。  　和　 W总=W有用+W额外 7 2.机械效率　　　　 比值定义法 (1)定义:物理学中,将有用功跟总功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:减小绳子与滑轮、滑轮与轴间的摩擦、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。 η= 　小于　 8 【夯基辨疑】 ①盘山公路不省距离,但是省力( ) ②随着生产力的提高,人类将会制造出既省力又省距离的机械( ) ③同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高( ) √ ✕ ✕ 9 教材图片 命题角度 命题内容 八下P113图12.3-2相似 滑轮的特点 1.学校国旗杆的顶部通常安 有一个______滑轮,其目的是 改变动力的______ 定　 方向 10 教材图片 命题角度 命题内容 八下P114图12.3-5乙 机械效率的相关计算 2.如图所示,物体重180 N,动滑轮重20 N。 小明用100 N的拉力(方向不变)将物体匀 速提升2 m,用了10 s,则此过程中有用功 是_______J,额外功是______J,拉力的 功率是______W,滑轮组的机械效率是 ________,若用该滑轮组提升重为200 N 的物体,滑轮组的机械效率将变____(选填 “大”或“小”)  360　 40　 40　 90%　 大 11 教材图片 命题角度 命题内容 八下P115图12.3-7 机械效率的相关计算 3.如图所示,工人利用斜面将一个重为 450 N的物体匀速推到高处。沿斜面向 上推力为180 N,物体移动的距离为1.2 m, 物体上升的高度为0.3 m,则工人对物体做 的有用功为_______J,斜面的机械效率为 _________。在高度相同时,斜面越长越 ______(选填“省力”或“费力”)  1.35　 62.5%　 省力 12 核心考点1 滑轮(组)机械效率的相关计算 【母题1】 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取10 N/kg,则: 13 (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)为提高该滑轮组的机械效率,请你提出一条合理建议:　　　　　　　　　　　_________________________。  　2　 　0.4　 　20　 　80　 　100　 　80%　 　20　 　780　 增大物重(或减轻动滑轮重) 14 【思维路径】 【解题模型】 15 【变式1】 竖直提升物体 (2025·枣庄山亭二模)一位建筑工人要把货物运送到楼上,他使用了如图所示的装置进行升降,已知货物的总质量为6 kg,建筑工人的质量为60 kg。当 人对绳子的拉力为40 N时,货物在拉力的作用下10 s内匀速上升了3 m。不计绳重和摩擦,g取10 N/kg。下列说法中正确的是(　　) A.动滑轮的重为60 N B.匀速拉动货物时,滑轮组的机械效率为75% C.当匀速拉动货物时,拉力的功率大小为12 W D.建筑工人对地面的压力大小为640 N 16 【变式2】 水平拉动物体 (2025·淄博高新一模)如图所示,重为50 N的物体A在5 N拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%,物体以1 m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10 s,下列分析计算正确的是(　　) A.重力做功为500 J B.物体受到的摩擦力为15 N C.拉力F做功的功率为5 W D.拉力F所做的有用功为120 J 17 【变式3】 结合图像计算 (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 18 【变式4】 结合浮力计算 (2025·烟台招远一模)图甲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v=0.1 m/s上升,石料离开水面之后绳子自由端的拉力F=1 000 N。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=1.0×103 kg/m3,g取10 N/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。 19 解：(1)由图乙知，50 s后，石料完全露出水面，根据二力平衡得，石料所受的重力G=T2=1 600 N， 石料浸没在水中时，钢丝绳的拉力T1=1 200 N， 石料所受的浮力F浮=G-T1=1 600 N-1 200 N=400 N。 20 (2)由图乙知，从开始到石料完全露出水面，需用的时间t1=50 s，则湖水的深度：h=vt1=0.1 m/s×50 s=5 m， 湖底受到湖水的压强： p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5 m=5×104 Pa， 由F浮=ρ液gV排得，石料排开水的体积： V排===0.04 m3， 从40 s石料上表面刚刚露出水面，到50 s石料下表面刚刚离开水面，所用时间：t2=50 s-40 s=10 s， 21 故石料的高度h石=vt2=0.1 m/s×10 s=1 m， 石料的底面积：S====0.04 m2， 根据p=得，刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力：F压=pS=5×104 Pa×0.04 m2=2×103 N。 22 (3)由图甲知，承担物重的绳子段数n=2，拉力端移动的距离s=2h，石料离开水面之后滑轮组的机械效率： η=====80%。 23 【母题2】 如图所示,斜面长s=10 m,高h=4 m。用沿斜面方向的拉力F, 将一个重为150 N的物体由斜面底端A匀速拉到顶端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=______,拉力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。  核心考点2 斜面机械效率的相关计算 600 75% 80 减小斜面的粗糙程度 24 【思维路径】 【解题模型】 25 【变式1】 简单计算 (2024·日照)港口装载货物时,经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图甲所示,倾角为30°的斜面固定在水平地面上,体重为800 N的工人用300 N竖直向下的拉力将重500 N的货物从斜面底端拉到顶端。货物沿着斜面运动的速度随时间变化的图像如图乙所示,工人的鞋底与地面的总接触面积约为500 cm2,不计滑轮的摩擦和绳子的重力。求: (1)拉动货物时工人对地面的压强; (2)货物在0~10 s内运动的平均速度; (3)货物运动时受到的摩擦力大小。 26 　解：(1)工人用300 N竖直向下的拉力拉动货物时，根据力作用的相互性，绳子对工人有300 N竖直向上的拉力，工人保持静止，受力平衡，则地面对工人的支持力： F支=G人-F拉=800 N-300 N=500 N， 根据力作用的相互性，拉动货物时工人对地面的压力： F压=F支=500 N， 则工人对地面的压强：p===1×104 Pa。 27 (2)货物在0～5 s内通过的路程： s1=v1 t1=1.4 m/s×5 s=7 m， 货物在5～10 s内通过的路程：s2=v2 t2=1.0 m/s×5 s=5 m， 货物在0～10 s内通过的总路程： s=s1+s2=7 m+5 m=12 m， 货物在0～10 s内运动的平均速度：v===1.2 m/s。 28 (3)设货物沿斜面运动的距离为l，则货物上升的高度： h=l×sin 30°=，该过程中所做的有用功： W有用=G货h=500 N×h=500 N×， 所做的总功：W总=Fl=300 N×l， 不计滑轮的摩擦和绳子的重力，则额外功为克服货物所受摩擦力做的功： W额外=fl， 根据W总=W有用+W额外，可得：300 N×l=500 N×+fl， 解得货物运动时受到的摩擦力f=50 N。 29 【变式2】 推理证明 (2025·临沂沂水二模)如图所示,用150 N的力F将物体 匀速拉上高为1 m、长为2 m的斜面顶端。 (1)请在图中作出物体匀速向上运动时所受重力与摩擦力的示意图(力的作用点已给出)。 (2)若物体重270 N,求斜面的机械效率。 (3)若物体重为G,与斜面之间的摩擦力为f,斜面长为s,高为h,拉力为F。很多同学都认为,物体匀速上升的过程中,拉力F与摩擦力f是一对平衡力,试根据有用功、额外功和总功之间的关系证明:F>f。 30 解：(1)物体匀速向上运动时受重力G、支持力F和沿斜面向下的摩擦力f三个力，过物体重心分别作竖直向下的重力和平行于斜面向下的摩擦力，如图所示： (2)有用功：W有用=Gh=270 N×1 m=270 J， 总功：W总=Fs=150 N×2 m=300 J， 斜面的机械效率：η===90%。 31 (3)拉着物体沿斜面匀速向上运动时，拉力不仅要克服重力做功，而且 要克服摩擦力做功。 拉力做的功为总功，W总=Fs，克服重力做的功为有用功，W有用=Gh， 克服摩擦力做的功为额外功，W额=fs，因为W总=W有用+W额外，所以 W总>W额外，即Fs>fs，所以F>f。 32 实验18 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 33 3.实验步骤 (1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G。 (2)按照实验装置图安装滑轮组,分别记下钩码和绳端的位置。 (3)缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F,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。 (4)算出有用功W有用、总功W总、机械效率η。 (5)改变钩码的数量,重复上述实验。 34 【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。 35 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% 36 【基础设问】 (1)[实验器材]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)[操作细节]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。  　刻度尺　 　匀速　 　0.6　 37 (3)[数据分析]第2次实验时所做的有用功为__________J,滑轮组的机械效率 是___________。  (4)[实验结论]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”)。  　0.075　 　62.5%　 　大　 无关 38 【能力设问】 (5)[应用分析]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.换用更轻的动滑轮 C.加快物体提升的速度 　B　 39 (6)[评估交流]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)[应用分析]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　 40 命题点1 定滑轮和动滑轮的特点 1.(2025·烟台)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 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 41 2.(2025·济南市中一模)图甲是欧洲中世纪使用的吊车,图乙是我国古人使用的绞车。关于吊车与绞车的认识,下列说法错误的是(　　)　　　　　　　　 A.图甲的吊车是轮轴与定滑轮的组合 B.图甲中工人脚踩巨轮走过的距离一定 大于重物上升的高度 C.图乙的绞车是轮轴与定滑轮、动滑轮 的组合 D.图乙中的定滑轮改变了施力方向 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 42 命题点2 三种功、机械效率的认识 3.(2025·济南商河一模)无人机应用广泛,现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换,来减轻机身重量。如图所示,用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比,将同一个快递包裹从地面运送到五楼,可以(　　) A.减少有用功 B.增大有用功 C.减少额外功 D.增大总功 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 43 4.(2025·济南槐荫一模)建筑工地上,起重机几分钟就能把所需的砖运送到楼顶,如果人使用滑轮组来提升则需要几个小时,其原因是(　　) A.起重机的功率大,做功多 B.起重机的功率大,做功快 C.起重机的机械效率高,做的有用功多 D.起重机的机械效率高,做的额外功少 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 44 5. 【科技发展·古代技术】 (2025·临沂河东二模)辘轳是中国古代重大发明之一,其设计合理且结构稳定,历经千年仍被用于缺水地区的农田灌溉。如图所示,人们借助辘轳从井中汲水时,转动摇把,使绳子在轴筒上不断叠绕,从而将水桶从井中提出。辘轳汲水时(　　) A.即可省力又可省距离 B.对水和桶所做的功是有用功 C.增大提水速度不能提高机械效率 D.通过改良可将机械效率提高到100% 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 45 命题点3 机械效率的相关分析 6.(2025·日照东港一模)如图所示,分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计机械自重和摩擦),所用拉力为F甲、F乙,拉力做功的功率为P甲、P乙,下列说法正确的是(　　) A.F甲>F乙,P甲>P乙 B.F甲>F乙,P甲=P乙 C.F甲<F乙,P甲=P乙 D.F甲<F乙,P甲<P乙 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 46 7.(2025·菏泽东明二模)将规格完全相同的滑轮,用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体,升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2,物重G1>G2,不计绳重和摩擦。则此过程中,下列判断正确的是(　　) A.拉力F1一定大于F2 B.乙滑轮组的机械效率较高 C.甲、乙两滑轮组完成的额外功相同 D.F1做功的功率大于F2做功的功率 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 47 命题点4 机械效率的相关计算 考法❶　滑轮组类相关计算 8.(2025·山东样卷)工人师傅用如图所示的滑轮沿竖直方向提升物体,物体所受重力为 540 N。用300 N的拉力将物体匀速提升3 m,用时30 s。下列分析正确的是(　　) A.绳自由端上升了3 m B.拉力的功率为60 W C.物体移动速度为0.2 m/s D.仅增加提升高度,滑轮机械效率增大 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 48 9.(2025·青岛)小明设计了如图所示的滑轮组帮助工人搬运建筑材料,一名工人12 s内用400 N的拉力通过滑轮组将水平地面上重为1 150 N的建筑材料匀速提升3 m(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是(　　) A.绳子自由端移动的距离为12 m B.工人做的有用功为2 300 J C.拉力的功率为300 W D.提起的物体越重,此滑轮组的机械效率越低 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 49 10.(2025·济宁)将图中的滑轮以不同的绕线方式组装成甲、乙滑轮组(甲比乙省力)。小明分别用甲、乙滑轮组,在5 s内将重为50 N的物体竖直匀速提升0.2 m。每个滑轮重为 4 N,忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　) A.使用甲滑轮组时的拉力为27 N B.使用乙滑轮组时的绳子自由端移动了0.6 m C.使用甲滑轮组时拉力的功率比乙的大 D.两个滑轮组的机械效率相等 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 50 11.(2025·日照)2024年,日照港跻身全球5亿吨大港阵营。如图所示,工人用电动机驱动的起重机搬运质量为10 t的集装箱。先在100 s内将集装箱匀速提升10 m,此过程电动机的功率为1.2×104 W。然后起重机又在100 s内将集装箱沿水平方向匀速移动了5 m,此过程的电动机的功率为1×102 W。不计空气阻力,g取10 N/kg。下列说法正确的是(　　) A.在上升过程中,起重机对集装箱做的功为1.2×106 J B.在上升过程中,起重机对集装箱做功的功率为1×104 W C.在上升过程中,起重机的机械效率为100% D.在水平移动过程中,起重机对集装箱做的功为1×104 J 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 51 12.(2025·德州武城一模)图甲是帮助汽车脱困的一种方法,作用在绳子自由端的拉力F的大小为1 000 N。在此过程中汽车的s-t关系图像如图乙所示,滑轮组的机械效率为75%,下列说法正确的是(　　) A.绳端移动的速度为0.2 m/s B.拉力F所做功的功率为600 W C.可以通过增大拉力F来提高滑轮 组的机械效率 D.汽车受到摩擦力的大小为1 500 N 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 52 考法❷　斜面类相关计算 13.(2025·临沂沂水二模)为了省力,工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上,如图所示,斜面高为1 m,长为3 m,工人师傅用400 N沿斜面向上的力将重为900 N的箱子匀速推到车上,用时15 s。下列说法正确的是(　　) A.推力做功的功率为100 W B.斜面的机械效率为80% C.物体受到的摩擦力为100 N D.推力大小和摩擦力大小相等 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 53 14.(2025·潍坊)如图甲所示,电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900 N的货物,电动机的输出功率恒为240 W。0~10 s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2 m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦,则0~10 s内(　　) A.斜面对货物的支持力做功为1 800 J B.电动机对绳子的拉力为600 N C.货物受到斜面的摩擦力为150 N D.滑轮组的机械效率为80% 1 3 5 7 9 11 13 题序 2 4 6 8 10 12 14 54 55 $