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第第7讲讲 简单机械简单机械第第二节二节 滑轮滑轮 滑轮组滑轮组玩转重庆10年中考真题命题点命题点1滑轮组及其机械效率的相关计算滑轮组及其机械效率的相关计算1(2011重庆重庆7题题3分分)如图所示，用拉力如图所示，用拉力F使物使物体竖直匀速上升体竖直匀速上升 ，下列说法正确的是，下列说法正确的是 ( )A. 对物体做的功是额外功对物体做的功是额外功B. 拉力拉力F做的功是有用功做的功是有用功C. 拉力拉力F移动的距离是物体移动距离的移动的距离是物体移动距离的2倍倍D. 增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率第第1题图题图【解析解析】该题中滑轮组对物体做的功为有用功，拉力该题中滑轮组对物体做的功为有用功，拉力F做做功是总功，故功是总功，故A、B两项错误；滑轮组是由两项错误；滑轮组是由3段绳子承担物段绳子承担物重的，所以重的，所以s3h，故，故C项错误；额外功是由于动滑轮的重项错误；额外功是由于动滑轮的重力产生的，即力产生的，即W额额不变，物重增加，不变，物重增加，W有有增大，增大， ，故，故增加，增加，所以选项所以选项D正确故选正确故选D.【答案答案】D1100%100%100%1WWWWWW+W有有有有有有有有额总额3(2017重庆重庆A卷卷7题题3分分)工人师傅用图中所示的滑轮组，工人师傅用图中所示的滑轮组，将重为将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升的物体缓慢匀速竖直提升3 m，人对绳端的，人对绳端的拉力拉力F为为500 N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则，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绳子自由端移动的距离为9 mB. 动滑轮的重力为动滑轮的重力为200 NC. 人通过滑轮组做的有用功为人通过滑轮组做的有用功为1 500 JD. 滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为53.3%第第3题图题图【解析解析】由图可知：承担物体重力绳子的段数由图可知：承担物体重力绳子的段数n2，则，则绳子自由端移动的距离绳子自由端移动的距离snh23 m6 m，A错误；错误；由由F GG动动)可得：可得：500 N (800 NG动动)，解得：，解得：G动动200 N，B正确；人通过滑轮组做的有用功正确；人通过滑轮组做的有用功W有有Gh800 N3 m2 400 J，C错误；人通过滑轮组做的错误；人通过滑轮组做的总功总功W总总Fs500 N6 m3 000 J，则滑轮组的机械，则滑轮组的机械效率效率 80%，D错误故错误故选选B.1n122 400 J100%100%3 000 JWW有有总【答案答案】B5(2017重庆重庆B卷卷7题题3分分)工人师傅利用如图所示的两种方工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为式，将重均为300 N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离离F1、F2始终沿竖直方向；图甲中始终沿竖直方向；图甲中OB2OA，图乙中动，图乙中动滑轮重为滑轮重为60 N，重物上升速度为，重物上升速度为0.01 m/s. 不计杠杆重、绳不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是重和摩擦，则下列说法正确的是( )A. 甲乙两种方式都省一半的力甲乙两种方式都省一半的力B. 甲方式甲方式F1由由150 N逐渐变大逐渐变大C. 乙方式机械效率约为乙方式机械效率约为83.3%D. 乙方式乙方式F2的功率为的功率为3 W第第5题图题图【解析解析】甲图中动力臂是阻力臂的两倍，根据杠杆的平衡条甲图中动力臂是阻力臂的两倍，根据杠杆的平衡条件可知，动力应为阻力的二分之一，即件可知，动力应为阻力的二分之一，即F1150 N，所以甲图，所以甲图会省一半的力；乙图中由三段绳子连接动滑轮，会省一半的力；乙图中由三段绳子连接动滑轮，n3，F2 (GG滑滑) (300 N60 N)120 N150 N，所以乙图不，所以乙图不是省一半的力，是省一半的力，A错误；甲图中由于错误；甲图中由于F的方向始终竖直向下，的方向始终竖直向下，与阻力的方向平行，所以动力臂始终为阻力臂的两倍，所以与阻力的方向平行，所以动力臂始终为阻力臂的两倍，所以动力始终为阻力的一半，即动力始终为阻力的一半，即F1150 N保持不变，保持不变，B错误；错误；1n13乙图的机械效率为乙图的机械效率为 83.3%，C正确；正确；F2的功率为的功率为PF2v绳绳F2nv物物120 N30.01 m/s3.6 W，D错误故选错误故选C.2300 N100%100%3120 NGnF【答案答案】C6(2013重庆重庆B卷卷11题题2分分)用如图所示滑轮组提升正方体物体，用如图所示滑轮组提升正方体物体，动滑轮重动滑轮重2 N，不计摩擦和绳重物体边长为，不计摩擦和绳重物体边长为0.1 m，密度为，密度为2103 kg/m3，物体的质量是，物体的质量是_kg；作用在绳端的拉力；作用在绳端的拉力F为为_N时，物体对水平地面的时，物体对水平地面的压强为压强为600 Pa. 第第6题图题图【解析解析】物体的质量物体的质量mV2103 kg/m3(0.1 m)32 kg；Gmg2 kg10 N/kg20 N，物体对地面的压，物体对地面的压力为力为FpS600 Pa(0.1 m)26 N，即地面对物体的，即地面对物体的支持力为支持力为6 N，拉力，拉力F (GG动动F) (20 N2 N6 N)8 N.1212【答案答案】2 87(2014重庆重庆A卷卷11题题2分分)科学家最新揭秘，明代工人在建科学家最新揭秘，明代工人在建造故宫时，利用道路冰面泼热水充当润滑剂来实现巨石的造故宫时，利用道路冰面泼热水充当润滑剂来实现巨石的搬运在泼热水的冰面上，只需要用搬运在泼热水的冰面上，只需要用2.4104 N的水平力的水平力就可以拉着一块质量约百吨的巨石匀速运动，巨石受到的就可以拉着一块质量约百吨的巨石匀速运动，巨石受到的摩擦力约为摩擦力约为_N若使用如图所示的滑轮来拉动若使用如图所示的滑轮来拉动相同情形下的同一块巨石，拉力相同情形下的同一块巨石，拉力F为为2104 N，则滑轮的机械效率，则滑轮的机械效率是是_第第7题图题图 【解析解析】由于巨石做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力由于巨石做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力F 和摩擦力和摩擦力f为一对平衡力，故巨石受到的摩擦力为一对平衡力，故巨石受到的摩擦力fF2.4 104 N；由题意可知，巨石受到的摩擦力；由题意可知，巨石受到的摩擦力f2.4104 N，若拉，若拉 力力F2104 N时，时，n2，s2ns1，故滑轮的机械效率，故滑轮的机械效率 60%.4114212.410 N100%100%100%100%210 N2WfsfsWFsFns有有总【答案答案】2.4104 60%8(2016重庆重庆A卷卷11题题2分分)某建筑工地用如图所示的滑轮某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力组提升重物，人对绳的拉力F为为400 N，能将，能将75 kg的物体的物体以以0.1 m/s的速度匀速提升，则拉力的速度匀速提升，则拉力F的功率为的功率为_W，此时滑轮组，此时滑轮组的机械效率为的机械效率为_%(不计绳重和摩不计绳重和摩擦擦)第第8题图题图【解析解析】由题图可知：承担物重的绳子段数由题图可知：承担物重的绳子段数n3，则绳，则绳子自由端移动的速度子自由端移动的速度v拉拉nv物物30.1 m/s0.3 m/s，拉，拉力力F的功率的功率P拉拉Fv拉拉400 N0.3 m/s120 W；物体的；物体的重力重力Gmg75 kg10 N/kg750 N，此时滑轮组的机，此时滑轮组的机械效率械效率 62.5%.100%100%100%WGhGhWFsFnh有有总750 N100%100%3400 NGnF【答案答案】120 62.512 (2015重庆重庆B卷卷19题题8分分)有一质量为有一质量为60 kg、底面积是、底面积是0.5 m2 的物体先静的物体先静置在水平地面上，然后工人用如图所示置在水平地面上，然后工人用如图所示的装置在的装置在20 s内将物体匀速提升内将物体匀速提升2 m已知拉力已知拉力F的大小为的大小为400 N，在此过程中不计绳重和摩擦在此过程中不计绳重和摩擦，g取取10 N/kg.求：求：第第12题图题图(1)物体静置时对水平地面的压强；物体静置时对水平地面的压强； 解：解：(1)物体对水平地面的压力物体对水平地面的压力 FGmg60 kg10 N/kg600 N静置时物体对水平地面的压强静置时物体对水平地面的压强 p 1 200 Pa2600 N0.5 mFS(2)滑轮组的机械效率；滑轮组的机械效率；解：解：(2)由题图可知：承担物重的绳子段数由题图可知：承担物重的绳子段数n2滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率 75%600 N2 m100%100%400 N22 mGhGhFsFnh (3)拉力拉力F的功率的功率解：解：(3)拉力拉力F的总功的总功W总总Fs400 N2 m21 600 J拉力拉力F的功率的功率P 80 W1 600 J20 sWt总命题点命题点2探究影响滑轮组机械效率的因素探究影响滑轮组机械效率的因素13(2009重庆重庆17题题6分分)在在“探究影响滑轮组机械效率的因探究影响滑轮组机械效率的因素素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：次实验，实验数据记录如下：第第13题图题图实验实验次数次数钩码钩码重重G/N钩码上升钩码上升的距离的距离h/cm弹簧测弹簧测力计的力计的读数读数F/N弹簧测力计弹簧测力计上升的距离上升的距离s/cm机械机械效率效率1280.82483.3%2451.515361090.9%(1)在表中的空格处填上适当的数据在表中的空格处填上适当的数据(机械效率用百分数机械效率用百分数表示，保留一位小数表示，保留一位小数)【解析解析】(1)由由 100% 100%得，第二组实得，第二组实验中，验中，2 100% 100% = 100%88.9%，s33h310 cm30 cm，由题图可得，由题图可得，F32.2 N；WW有有总GhFsWW有有总2222G hF s4 N5 cm1.5 N15 cm【答案答案】88.9% 2.2 30(2)在实验操作中应竖直向上在实验操作中应竖直向上_拉动弹簧测力计拉动弹簧测力计匀速匀速(3)从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，_可以提高滑轮组的机械效率可以提高滑轮组的机械效率增加物重增加物重(4)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与滑轮组的机械效率与_有关有关(写写出一种影响因素即可出一种影响因素即可)动滑轮的质量动滑轮的质量 考点梳理滑轮滑轮 滑轮组滑轮组滑轮滑轮机械效率机械效率滑滑轮轮图示图示实质实质特点特点定滑轮定滑轮_杠杆杠杆可以可以 _,但但 _动滑轮动滑轮 _杠杆杠杆可以可以 _,但但 _ _滑轮组滑轮组既可以既可以 _,又可以又可以 _11 11 等臂等臂 改变力的方向改变力的方向 不省力也不省距离不省力也不省距离 省力省力 省力省力 不能改变力的方向不能改变力的方向 省力省力 改变力的方向改变力的方向 拉力拉力F与重力与重力G的关系的关系(忽略滑忽略滑轮重、绳重及摩擦轮重、绳重及摩擦)F移动距离移动距离(s)和和G移动距离移动距离(h)的关系的关系F移动速度（移动速度（v）和和G移动速度移动速度（v）的关系）的关系 _ _v=v _v=2v _ _v=3v12F =G12 12 13 13 滑轮组的绳子绕法：奇动偶定滑轮组的绳子绕法：奇动偶定.FG sh s2h 13F =Gs3h 滑滑轮轮机机械械效效率率计算公式：计算公式：W有有表示有用功，指无论是否使用机械表示有用功，指无论是否使用机械必须要做的功必须要做的功.W总总表示总功，为有用功与额外功之和表示总功，为有用功与额外功之和.W额额表示额外功，指使用机械时，并非表示额外功，指使用机械时，并非我们需要又不得不做的功我们需要又不得不做的功._14 14 滑轮的机械效率滑轮的机械效率100%=WW有有总滑滑轮轮的的机机械械效效率率机械类型机械类型有用功有用功总功总功 W有有= _ ，G为物重，为物重，h是物体是物体上升的高度上升的高度W总总=Fs= _ ，F是拉力，是拉力，s为拉力移为拉力移动的距离动的距离s= _ ，n为承担物重的绳子为承担物重的绳子段数段数15 15 16 16 17 17 Gh Fnh nh 机械效率机械效率提高机械效率的方法提高机械效率的方法 = 100%= _= 100%增大有用功在总功中占的比例或减增大有用功在总功中占的比例或减小额外功在总功中占的比例可以小额外功在总功中占的比例可以采取改进机械结构、增加负载以增采取改进机械结构、增加负载以增大有用功所占比例、减小摩擦阻力大有用功所占比例、减小摩擦阻力（在滑轮转轴中加润滑油）等方法（在滑轮转轴中加润滑油）等方法GnF18 18 使用任何机械都不能省功且都不可避免地要做额外功，有用使用任何机械都不能省功且都不可避免地要做额外功，有用功总是功总是 _总功，机械效率总小于总功，机械效率总小于1.19 19 100%GhFs小于小于 滑滑轮轮的的机机械械效效率率总WW有有 重难点突破一滑轮组及其机械效率的相关计算滑轮组及其机械效率的相关计算(重点、难点重点、难点)例例 1 如图所示，不计绳重和摩擦，把一个重为如图所示，不计绳重和摩擦，把一个重为20 N、底、底面积为面积为0.5 m2的物体沿竖直方向在的物体沿竖直方向在5 s内匀速提升内匀速提升2 m，所用拉力为，所用拉力为13 N.例例1题图题图(1)物体匀速提升的速度为物体匀速提升的速度为_m/s，绳子自由端移动的，绳子自由端移动的距离为距离为_m，速度为，速度为_m/s；【解析解析】(1)物体匀速提升的速度为物体匀速提升的速度为v 0.4 m/s，由题图可知动滑轮上绳子的段数为由题图可知动滑轮上绳子的段数为2，则绳子自由端移动，则绳子自由端移动的距离的距离 s绳绳2h22 m4 m，v绳绳2v20.4 m/s0.8 m/s；2 m5 sht0.4 4 0.8 (2)当物体静止在地面上时，对地面的压强为当物体静止在地面上时，对地面的压强为_Pa；【解析解析】(2)当物体静止在地面上时，对地面的压力即当物体静止在地面上时，对地面的压力即为物体的重力，即为物体的重力，即F压压G20 N，物体对地面的压强，物体对地面的压强为为p 40 Pa；220 N0.5 m压FS40(3)动滑轮重为动滑轮重为_N；【解析解析】(3)绳子自由端的拉力绳子自由端的拉力F拉拉 (GG动动)，即，即13 N (20 NG动动)，解得，解得G动动6 N；12126(4)5 s内拉力内拉力F做的功为做的功为_J，功率为，功率为_ W；【解析解析】(4)5 s内拉力做的功为内拉力做的功为 WFs绳绳13 N4 m 52 J，功率为，功率为P 10.4 W；52 J5 sWt52 10.4 (5)提升重物的过程中所做的额外功为提升重物的过程中所做的额外功为_J；【解析解析】(5)额外功为克服动滑轮重所做的功额外功为克服动滑轮重所做的功W额额G动动h6 N2 m12 J；12(6)滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为_；【解析解析】(6)滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为 100% 100% 100%76.9%；绳GhFs2GF20 N213 N76.9%(7)如果人的体重为如果人的体重为500 N，拉动过程中绳始终未断裂，则，拉动过程中绳始终未断裂，则此滑轮组能提升的最大物重为此滑轮组能提升的最大物重为_N.【解析解析】(7)由题意可知最大拉力不能大于人的重力，由题意可知最大拉力不能大于人的重力，所以所以Fmax500 N，Fmax (GmaxG动动)，即，即500 N (Gmax6 N)；解得，；解得，Gmax994 N.1212994例例 2 如图所示滑轮组，每个滑轮重如图所示滑轮组，每个滑轮重50 N，用这个滑轮组，用这个滑轮组把质量为把质量为45 kg 的重物在的重物在2 s内匀速提升内匀速提升2 m，不计绳重和，不计绳重和摩擦，则拉力摩擦，则拉力F的功率为的功率为_W，滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率为为_%；若增加所挂物；若增加所挂物体的重力，该滑轮组的机械效体的重力，该滑轮组的机械效率将率将_(选填选填“变大变大”、“变小变小”或或“不变不变”)(g取取10 N/kg)例例2题图题图【解析解析】拉力拉力F (G物物G动动) (450 N50 N) N，拉力做的功，拉力做的功WFs N32 m1 000 J，拉力，拉力F的功率的功率P 500 W，滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率 100% 100% 100%90%.由由snh物物和和F (G物物G动动)得得 100% 100% 100%.所以增加所挂物体的重力，滑轮所以增加所挂物体的重力，滑轮组的机械效率变大组的机械效率变大1313500350031 000 J2 sWtWW有有用用G hW物物450 N2 m1 000 J1n额WWW有有用用有有用用动GGG物物物物11动G+G物物【答案答案】500 90 变大变大 方方 法法 指指 导导(1)确定承重的绳子段数确定承重的绳子段数n，可用隔离法来确定：如图，可用隔离法来确定：如图所示，先画线，后确定所示，先画线，后确定n值；值；(2)绳子自由端移动的距离和物体移动的距离的关系为绳子自由端移动的距离和物体移动的距离的关系为snh物物；(3)求有用功：求有用功：W有有Gh物物(竖直方向竖直方向克服物重做功克服物重做功)；(4)求总功：求总功：W总总Fs(F为动力为动力)；(5)求机械效率：求机械效率： 100%总WW有有计算滑轮组机械效率的方法计算滑轮组机械效率的方法 实验突破实验实验测量滑轮组的机械效率测量滑轮组的机械效率命题点命题点：1弹簧测力计的读数弹簧测力计的读数2弹弹簧测力计匀速拉动的目的簧测力计匀速拉动的目的(利用二力平衡，使拉力等利用二力平衡，使拉力等于于_)3绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系(snh)弹簧测力计的示数弹簧测力计的示数 实验视频实验视频4滑轮组机械效率的影响因素滑轮组机械效率的影响因素(与物体的重力、动滑轮的与物体的重力、动滑轮的重力、绳子与滑轮之间的摩擦力有关，与重物提升高度、重力、绳子与滑轮之间的摩擦力有关，与重物提升高度、绕线方式无关绕线方式无关)5控制变量法的应用控制变量法的应用a探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系(控控制滑轮组的绕线方式制滑轮组的绕线方式_，改变滑轮组所吊钩码的，改变滑轮组所吊钩码的_) 相同相同重力重力b探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系(控控制滑轮组所吊钩码的制滑轮组所吊钩码的_相同，改变动滑轮的数相同，改变动滑轮的数量或换重力不同的动滑轮量或换重力不同的动滑轮)6机械效率的计算机械效率的计算( 100% 100%)7提高机械效率的方法提高机械效率的方法(a.增加提升物体的重力，物重越增加提升物体的重力，物重越大，机械效率越大，机械效率越_；b.减小动滑轮的重力减小动滑轮的重力，动滑，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越轮越轻，滑轮组的机械效率越_)8实验数据分析实验数据分析总WW有有GhFs重力重力高高高高例例 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示据如下表所示，实验装置如图所示例题图例题图物理量物理量123钩码重钩码重G/N446钩码上升的高度钩码上升的高度h/m0.10.10.1绳端拉力绳端拉力F/N1.81.61.8绳端移动的距离绳端移动的距离s/m0.30.4(1)实验操作中应竖直向上实验操作中应竖直向上_拉动弹簧测力计；拉动弹簧测力计；【解析解析】(1)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，此时拉力就是弹簧测力计示数；计，此时拉力就是弹簧测力计示数；匀速匀速(2)通过表中数据可分析出第通过表中数据可分析出第2次实验是用次实验是用_(选填选填“甲甲”或或“乙乙”)图所示装置做的实验；图所示装置做的实验；【解析解析】(2)第第2次实验中，次实验中，s20.4 m，h20.1 m，n2 4，所以第，所以第2次实验是用乙图做的实验；次实验是用乙图做的实验；220.4 m0.1 msh乙乙 (3)通过第通过第1次实验和第次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多多(或动滑轮的质量越大或动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率_(选填选填“越高越高”、“不变不变”或或“越低越低”)；【解析解析】(3)比较实验数据比较实验数据1和和2可知，使用不同的滑轮组，可知，使用不同的滑轮组， 提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效 率越低；率越低；越低越低(4)小组同学再用第小组同学再用第2次实验中使用的装置做了第次实验中使用的装置做了第3次实验，次实验，表中第表中第3次实验中绳端移动距离次实验中绳端移动距离s漏记，但仍能计算出第漏记，但仍能计算出第3次实验的机械效率次实验的机械效率_(保留保留3位有效数字位有效数字)【解析解析】(4) 83.3%.336 N100%100%100%100%441.8 N总WGhGWFsF有有用用83.3%补补 充充 设设 问问(1)若想探究滑轮组的机械效率与提升物重的关系，可选取第若想探究滑轮组的机械效率与提升物重的关系，可选取第_次和第次和第_次实验数据进行比较，最后得出结论：次实验数据进行比较，最后得出结论：使用相同的滑轮组提升重物时，提升重物越重，滑轮组的机使用相同的滑轮组提升重物时，提升重物越重，滑轮组的机械效率械效率_(选填选填“越高越高”、“越低越低”或或“不变不变”)(2)若将甲装置的滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，若将甲装置的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，滑轮组的机械效率提升相同的物体时，滑轮组的机械效率_(选填选填“升升高高”、“降低降低”或或“不变不变”)2 3 越高越高不变不变
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