滑轮和斜面的机械效率
一、探究影响滑轮组机械效率的因素
滑轮组的机械效率（不计摩擦）
物
轮
轮
物
物
轮
物
物
额外
有用
有用
总
有用
G
G
G
G
G
h
G
h
G
h
G
W
W
W
W
W
+
=
+
=
+
=
+
=
=
1
1
η
因此滑轮组的机械效率与物重与轮重有关：
（1）滑轮越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为滑轮越重，做的额外功越多；
（2）物体越重，滑轮组的机械效率越高，可以理解为做的有用功多，机械效率越高
例1．（2010安顺）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”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：
(1)写出表中标有编号①、②和③的空格处的数据?
(2)在实验操作中应该怎样拉动弹簧测力计?
(3)分析实验数据，同一滑轮组的机械效率主要与什么因素有关?为什么?
(4)不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢?(列举一例)
例题2．（09黔东南州）在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，图9是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。
(1）由表中数据可计算出，滑
轮组对钩码做的有用功为
0.1J，人做的总功为______J。
(2）对以上两个计算结果进行
比较，其不合理之处是
______________；结合弹簧测
力计放大图，可知小强的错误
是_____________________。
(3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为______________。
例题3．(2010济宁)某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实
验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与
________________________________________有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与物理量次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3 机械效率η
74%
57%
83%
二、、探究影响斜面机械效率的因素
使用斜面时，对物体所做的功为有用功，拉力所做的功为总功，克服斜面摩擦力所做的功为额外功。 （1）有用功：Gh W =有用； 总功：FL W =总； 额外功：fL W =额外
（2）因为斜面摩擦力大小与斜面倾斜程度有关，斜面倾斜角度越大，物体对斜面的压力越小，物体所受到的摩擦力越小，额外功越小。因此可以认为斜面倾斜程度越大，机械效率越高。 例题4．（2010汕头）小明对“斜面的机械效率与什么因素有关？”这一课题，提出了如下一些值得探究的猜想： ①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关； ②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关； ③斜面的机械效率与斜面的长度有关； ④斜面的机械效率与物体的重力有关。
给你如图所示的装置，请你选择上述猜想中的一项，并解答下列问题： （1）你选择的猜想是_______________________（填写序号） （2）要用图中的器材完成你选择的探究，还要补充的器材是：（至少写出两种）
（3）在实验探究的过程中，需要控制不变的因素有：
①_______________________；②_______________________；③_______________________ 例题5．（2010武汉）下图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下：
⑴小明探究的是斜面的机械效率跟________________的关系。在第1次实验中，斜面的机械效率为________________，物块和斜面的内能增加了约________J 。
⑵分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越________。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持________________不变。 8．（2010泸州）在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中，用沿斜面向上的力F 拉动小车，使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端，如图所示。多次改变斜面倾斜程度，部分实验数据记录在下面的表格中，根据表格中数据回答下列问题：
斜面倾斜度 小车重G/N 斜面高h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长S/m 有用功W 有/J 总功W 总/J 斜面机械效率
较缓 10 0.1 3 1 1 3 33.3% 较陡 10 0.2 4 1 2 4 50%
最陡
10
0.4
1
6
（1）当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为_____________N ；做的有用功为____________J ；斜面的机械效率为_______%。 （2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，需要的拉力越______。 （3）根据上面实验数据，你可以获得该实验探究的初步结论是：_____________________ 9．（2010大连）在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中，所用的实验器材有：支架，带有滑轮的长木板（滑轮与木板之间的距离是可调的），带挂钩的木块，弹簧测力计，棉布，毛巾，刻度尺，细线。实验装置如图所示。
（1）用带有滑轮的长木板做实验有什么好处？____________________（只答出一条即可）
（2）测拉力时，要在木块__________时读数。 （3）测得的实验数据如表一。 （表一）
实验次数 斜面倾斜程度 接触面 木块重G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长S/m 机械效率η 1 最陡 木块与木板 5.0 0.20 4.5 0.30 74.1% 2 较陡 木块与木板 5.0 0.20 3.8 0.40 65.8% 3 较缓 木块与木板 5.0 0.20 3.4 0.50 58.9% 4 较缓 木块与棉布 5.0 0.20 4.0 0.50 5
较缓
木块与毛巾
5.0
0.20
4.8
0.50
41.7%
①第4次实验测得的机械效率η=__________。
②第3、4、5三次实验，是探究斜面的机械效率与____________________的关系。 ③根据第1、2、3三次实验的信息，可得出的结论是：______________________________。 （2011年?山东德州卷）在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组分别做了三次实验，如图所示。实验数据记录如下：
钩码重力G /S 钩码上升的距离h /cm 弹簧测力计的读数F /N 弹簧测力计上升的距离s /cm
机械效率 5
5
2.4
20
52.1%
实验 次数 斜面的 倾斜程度 物块重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面长 s/m 机械效
率
1 较缓 10 0.1 5.0 1
2 较陡 10 0.
3 6.7 1 45％
3 最陡 10 0.5 8.
4 1 60％
10 5 ①20 68.5%
15 5 5.1 20 ②
（1）编号①处数据应为，编号②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如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与
有关．
课堂练习：
1．（2011年·黑龙江牡丹江卷）如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实
验中，以下说法正确的是（）
A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速B．斜面的倾斜程度影响
斜面的机械效率
C．木块与斜面间的摩擦对斜面的机械效率没有影响D．斜面的倾斜程度越大，
沿斜面所用的拉力越小
2．（2011年中考·安徽省卷）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，
实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
回答下列问题：
(1)杠杆机械效率的表达式为η=＿＿＿＿。(用已知或测量的物理量符号表示)
(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将＿＿＿＿＿(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3．（2011年中考·福建福州卷）如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。
（1）实验时要竖直向上且＿＿＿拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm，此时弹簧测
力计的示数如图中所示，是＿＿＿＿N，则滑轮组的机械效率是＿＿＿＿＿。
（2）若仅增加物体的重量，该滑轮组的机械效率将＿＿＿＿（选填“增大”、“减小”
或“不变”）。（不计摩擦）
4．（2011年中考·福建南平卷）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小
红用如下图所示的滑轮组按图中顺序做了三次实验，实验数据如下表：
（1）在实验操作中应竖直向上_________拉动弹簧测力计。
（2）请在表中的空格处填上第三次实验的机械效率。
（3）从实验数据分析可知：提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______。
5．（2011年中考·广东河源卷）如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N。实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为______N，若钩码上升的高度为8cm，则弹簧测力计向上移动______cm，该滑轮组的机械效率为______%（结果保留一位小数）。
6．（2011年中考·广西北海卷）用如图所示实验装置测量动滑轮的机械效率。
（1）实验时，应竖直向上______拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的物体A缓慢上升。
（2）将滑轮拉至图中虚线位置的过程中测力计的示数F为______N，物体A重G为3.6N，物体A上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.2m，则动滑轮的机械效率为_______。
7.（2011年中考·山东泰安卷）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
(1)实验时要竖直向上拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为10cm, 则有用功是 J，该滑轮组的机械效率为。
(2)若仅减少钩码的个数，该滑轮组的机械效率将。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
8.（2011年中考·云南大理、雄楚卷）如图l2所示是小华同学探究滑轮组的机械效率的实验装置，实验数据如下表：
实验次数钩码重G/N 钩码上升高度h／cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计移动的距离s／cm 机械效率η％
1 1 10 0.5 30 66.7
2 2 10 0.75 30 88.9
3 2 20 0.75
（1）实验中应该竖直向上拉动弹簧测力计；
（2）第3次测量中，弹簧测力计移动的距离为 cm，滑轮组机械效率为；
（3）分析实验数据，可得出的实验结论是：滑轮组机械效率与有关。
9．（2011年中考·黑龙江大庆卷）小霞在做“测滑轮组机械效率”的实验前猜想，滑轮组机械效率的大小可能与三个因素有关：（1）所提物体的重力；（2）动滑轮的重力；（3）绳子的绕法．
为了验证自己的猜想，她做了四次实验，如上图所示（实验所用的每个滑轮重力相同）．第1、2次实验是用甲
滑轮组，第3次实验是用乙滑轮组，第4次实验是把第1次实验的滑轮组换了种绕法．实验数据如下表：
实验次数钩码重力／N 钩码匀速上升的距离／m 绳子拉力F／N 绳子移动的距离／m 机械效率/％
1 2 0.1 1.2 0.2 83.3
2 4 0.1 2.
3 0.2 87.0
3 4 1 1.4 0.4 71.4
4 2 0.1 0.8 0.3
（1）分析对比第1、2次实验数据，对猜想（1）可得结论：；
（2）分析对比第2、3次实验数据，对猜想（2）可得结论：；
（3）将第4次实验的绳子绕法在丙滑轮组上画出，并在数据表中算出机械效率．
（4）对比第、两次实验数据，可知滑轮组机械效率与绳子绕法无关．
10．（2011年中考·湖北十堰卷）如图是小枫探究影响斜面机械效率因素的实验装置。他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿着不同的斜面匀速向上运动，实验测量的数据如下表。请你解答下列问题：
（1）在第4次实验中，木块受到的摩擦力是_________N。（结果保留一位小数）
（2）分析第1、2、4次实验数据，尅得出：在斜面光滑程度一定时，______________。
（3）分析第3、4、5次实验数据，可得出：____________________________________。
（4）该实验用到的研究方法是_________。请你再举出一例用此方法的实验_________。
11．（2011年中考·安徽芜湖卷）在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置测得了四组数据，如下表所示。
（1）前三次实验中，第____次实验数据明显出现错误，应当剔除。
（2）第四次实验中，有用功是______J ，总功是__________J ，滑轮组的机械效率为________。
（3）根据以上信息，请判断：该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与___________是否有关。 12．（2011年中考·江苏宿迁卷）在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：
（1）完成表格中第3次数据（a ）（b ）（c ）处的计算，填在下面的横线上：（a ） __ ； （b ） __ ； （c ） __ ． （2）通过比较 __ 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重 __ （选填“有关” 或“无关”）．
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较 __ 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是 __ 的（选填“正确” 或“错误”）．
动轮重G 动／N
物重G ／N
钩码上升高
度h ／m
动力F ／
N 动力作用点移距离s ／m 滑轮组的机械效率
1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6%
2 0.5 2 0.1 1.1 0.
3 60.6% 3
0.5
4
0.1
2
0.3
(1)请在下图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。 （2）将表格中的数据补充完整。
（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与_________和_________有关。
（4）第一次实验中，钩码上升0.1m 所用的时间为1.5s ，则动力的功率为_________W 。
14．（2011年中考·吉林长春卷）在探究斜面的机械效率与倾斜程度关系的实验中，将重5N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，移动1m （如图所示），改变斜面倾斜程度进行多次实验，记录数据如上表。
（1）实验时，应控制斜面的 __程度不变。
（2）实验过程中，用弹簧测力计拉物体在斜面上做匀速直线运动时，物体受到的摩擦力f 与拉力F 的大小关
实验 序号 钩码 重/N 动滑轮 重/N 拉力/N 钩码上升的高度/m 测力计移动 的距离/m 有用功/J 总功 /J 机械效率 /% ① 4 0.5 2.3 0.2 0.4 0.8 0.92 87.0 ② 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8
1.0
80.0 ③
6
0.5
3.3
0.2
0.4
（a ） （b ）
（c ）
系为f F（选填“>”、“=”或“<”）。
（3）通过实验得出的结论是：同一斜面的倾斜程度越大，机械效率越____，越省力。请举出一个应用斜面省力的实例：____。
一、电能的利用
1、电功：（1）定义：电流所做的功，叫电功。
（2）实质：电流做功的过程，实质就是把电能转化为其他形式的能的过程。
电流对电器做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
（3）单位：焦耳，1焦= 1伏·安·秒常用单位：千瓦时（度）1度=1千瓦时=3.6×106焦。
（4）电功的计算公式：W=UIt W=Pt
推导公式：W=U2/Rt; W=I2Rt（适合纯电阻电路）
（5）测量工具：电能表
A、作用：测量一段时间内消耗的电能。
B、读数：两次示数差（最后一位是小数）
C、重要提示：电能表的规格“220V 10A”表示电能表的额定电压是220伏，允许通过的额定电流是10安。某电能表面标有“1800R/kWh”，它表示电路每消耗1千瓦时的电能，该电能表的转盘转过1800转。
2．电功率：（1）定义：电流单位时间内做的功叫电功率。
（2）意义：表示电流做功的快慢，也即表示电能转化为其他形式的能的快慢．
（3）电功率的定义式：P=W/t
（4）．电功率的单位：瓦特，简称“瓦”，符号“W”，还有千瓦（kW）。
（5）电灯的亮度由实际功率决定。当电灯正常发光时，由额定功率来决定，若电灯不正常发光．则由它的实际功率来决定。
（6）额定电压：用电器正常工作时的电压。记U额额定功率：用电器在额定电压下消耗的功率。记P额实际功率：用电器在实际电压下工作时所消耗的功率。记U实
输入功率：用电器消耗的总电功率。
当U额>U实时，P额>P实I额>I实用电器容易被烧坏
当U额 当U额=U实时，P额=P实I额=I实用电器正常工作 （7）电功率的计算公式： P=W/T P=UI 推导公式：P=U2/R P=I2R2（适合纯电阻电路）P实/P额=(U实/U额)2R=U额2/P额 二．测量小灯泡的功率 （1）实验原理：伏安法测电功率的原理是P=UI，利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出的电功率，就是额定功率。 （2）实验器材：电源、电压表、电流表、开关、小灯泡、滑动变阻器、导线。 （3）实验中注意事项： A、根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程，然后估测小灯泡正常工作 时的电流，再确定电流表的量程。 B、在连接电路时，开关始终要断开，滑动变阻器的滑片应放在最大阻值处。 C、不能计算平均电功率：因为不同电压下的功率是不同的。 （4）滑动变阻器的作用： A、保护电路； B、调节小灯泡两端的电压，使之达到额定电压 （5）电路故障判断：（闭合开关） 电路出现的现象电路故障 不管怎样移动滑片，灯都很暗并且电流表、电压表的示数都不变把滑动变阻器接成定值电阻 电流表有示数、电压表无示数小灯泡短路 电流表无示数、电压表有示数小灯泡开路 电流表无示数、电压表无示数除小灯泡外其它元件出现开路 一、选择题 1．下列用电器在正常工作时电流约为4安的是（） A．普通白炽灯B．电冰箱C．电饭锅D．电视机 2．下列说法中哪一句话是错误的？（） A．kWh不是电功率的单位. B．电度表是量度电功率的仪表. C．电功率是量度电流做功快慢的物理量. D．电流通过导体消耗的电能越多，电功率不一定越大. 3．为了使电阻的电功率减小到原来的一半，应该使（） A．电压加倍. B．电阻加倍. C．电压减半D．电阻减半. 4．在串联电路中，发热最快的部分一定是（） A．电压最大的部分. B．电阻最小的部分. C．电流最大的部分. D．电压较小的部分. 5．如图所示，R2=2R1，当滑动变阻器滑动片P处于R2中点和的最右端时，在相同时间内，电 流分别通过R2产生的热量之比是（） A．l∶2. B．l∶3. C．3∶2. D．9∶8. 6．把“8V、16w”和“12V、36W”的两具电灯串联到16伏的电路中，比较两个灯泡的实际 功率，结果是（） A．“12V、36W”的灯泡大B．“8V、16w”的灯泡大C．一样大D．不能确定哪个较大7．家庭电路中已有两盏灯正常发光，如果再使用一个电熨斗，电路中变小的是（） A、总功率B．总电流C、总电压D、总电阻 8．两条电阻丝的电阻R1 >R2，它们通电后的电功率大小关系是（） A．由P=I2R可知，P1＞P2B．由P=U2/R可知，P1＜P2 C．当R1和R2串联时，P1＞P2D．当R1和R2并联时，P1＞P2 二、填空题 9．电灯泡上标着“220V 100W”字样，它的意义是__________________________________。在正常工作时，通过灯泡的电流强度为________安，电阻为________欧。 10．标有“220V、60W”的甲灯泡和标有“220V、25W”的乙灯泡，将它们串联接入220伏的电路中_______灯更亮些，将它们并联接在同一电路,______灯更亮些。 11．一只断丝灯泡、灯丝接好后仍能使用，灯泡要比原来__ ______，这是因为灯丝的电阻比原来_ ___，通过灯丝的电流强度比原来________。 12．为防止_____________________造成危害，电视机的机壳上都有散热窗，电热器的材料常利用电阻率_____，熔点_____的金属制成。 13．一辆匀速行驶的电车，牵引力约为1.08×104牛，在4分钟内电车行驶的路程为2千米，电车的电功率是________千瓦，该电车每天正常行驶8小时，消耗电能________千瓦时。 14．灯泡接入电路时，灯泡和电线中的电流相同，灯泡热得发光，而电线的发热却觉察不出来，原因是。 15．小明在老师的指导下，制作了一个简易电磁炉。 ①简易电磁炉的底部是用漆包线绕制成的线圈，其中插入一些铁芯(如图甲)。插入铁 芯的目的是________________。 ②小明用简易电磁炉将2千克20℃的冷水加热至60℃(如图乙)。如果简易电磁炉将 电能转化为热能的效率为80％，那么电流通过简易电磁炉所做的功是焦 16．按图4的电路对额定电压为3.8V的小灯泡进行实验时，测得5组实验数据，并记录 在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况。 实验次数 1 2 3 4 5 U/V 3.0 3.5 3.8 4.0 4.5 I/A 0.28 0.30 0.31 0.32 0.34 亮度增加 请你仔细分析实验数据和实验现象，回答以下问题： （1）小灯泡的额定功率是 W； （2）小灯泡亮度变化规律是； （3）除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是。 三、计算题 额定电压220V 机身尺寸600×560×850 额定频率50Hz 洗涤功率350w 额定容量5kg 脱水功率310w 净重52kg 求：（1）该洗衣机的最大工作电流；（2）李丽的妈妈使用该洗衣机洗涤14分钟，后又脱水2分钟，这段时间内洗衣机共消耗电能多少焦？ 18．刘强同学家中有7类用电器，其中节能灯5盏、电风扇2台，其余5类用电器各1台（只），每类用电器的额定功率如下表所示，用电器的额定电压均为220伏特。 用电器种类电冰箱电视机电饭锅节能电灯空调电风扇洗衣机 额定功率(瓦) 120 100 800 20 1200 60 200 今年“五一”长假期间刘强全家外出旅游，出发前把空调等都与电源断开，只有电冰箱接上电源并正常工作。 出发时电能表的读数为356.6千瓦时，旅游回家时电能表的读数为359.0千瓦时。家庭电路的电压为220伏特。 电能表标有“220V 10（40）A”字样。求： ⑴刘强全家外出旅游的这段时间内，电冰箱压缩机的工作时间为多少小时？ ⑵刘强家的所有用电器全部正常工作时的电流为多大？ (3)电饭锅正常工作时的电阻值为多少欧姆？ 滑轮组机械效率计算专题 一、复习目标： 1、了解滑轮组的特点 2、会解答简单的关于滑轮组机械效率的计算 二、知识储备： 1.对于简单机械来说，提升重物时，克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械效率的计算公式可写作η=_____________. 2、在力学中，功包含两个必要的因素分别是和，计算功的公式W= 。克服重力做功的公式为W= ，克服阻力做功的公式为W= 。功率的计算公式P= = 。 3、计算机械效率的公式是。 三、典例解析： 例题：用滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m，拉力所做的功为2×103J，所用的时间为20s。求： （1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。 四、跟踪练习： 1、如图1是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，重物的质量 为100g，每个滑轮的质量都为50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦， 使用滑轮组使钩码匀速直线上升10㎝，则人的拉力大小为 N，有 用功为 J，额外功为 J，机械效率为。 步骤： 2、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。 （1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做 功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是多少？ 3、用如图3所示的滑轮组来匀速拉动钢锭，已知钢锭与地面的摩擦力F 1为 1200N ，若此时滑轮组的机械效率为80%，物体速度为1m/s ． ①拉绳的速度是多少？ ②拉绳的力F 至少为多大？ ③拉力的功率是多少？ ④如果想用更小的力拉动钢锭，请你提出一条可行性建议． 五、达标测试： 1、如图3所示，物重G 为600N ，用滑轮组将重物匀速提升5m ，所用的拉力F 为250N ，滑轮组的机械效率为_______；若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 2、如图6所示，用一动滑轮拉一物体A 以0.5m/s 的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A 重为20N ，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N ，则在2s 内拉力做的功是_______，滑轮的机械效率是______(不计滑轮重力) 3、下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ） A ．功率大的机械，做功一定多 B ．做功快的机械，功率一定大 C ．效率高的机械，功率一定大 D ．做功多的机械，效率一定高 4、关于机械效率，下列说法正确的是（ ） A.有用功越大，机械的机械效率就越高 B.额外功越大，机械的机械效率就越低 C.总功越大，机械的机械效率就越低 D.有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高 F 1 《滑轮组及斜面的机械效率》重难点精讲 一、滑轮组 1.定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 2.特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向，但费距离。 3.理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=n 1 G 。 只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=n 1 (G 物+G 动) 绳子自由端移动距离s 是重物移动的距离h 的n 倍即s=nh 4.组装滑轮组方法：首先根据公式n= F G 或n=F )动G +物(G 求出绳子的股数n ； 确定动滑轮的个数（n 为偶数时动滑轮个数为 2n ,n 为奇数时动滑轮个数为2 1 n ；根据一动配一定，偶数减一定，变向加一定确定定滑轮的个数；最后根据“奇拴动偶拴定”的原则，结合题目的具体要求组装滑轮。 二、机械效率： 1.有用功：定义：对人们有用的功。 公式：W 有用 ＝Gh （提升重物）=W 总－W 额=ηW 总 斜面：W 有用 = Gh 2.额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功 公式：W 额 = W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：W 额 =f L 3.总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W 总 =W 有用＋W 额=FS= W 有用／η 斜面：W 总 = fL+Gh=FL 4.机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。 ② 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮： 滑轮组 ③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。 ④提高机械效率的方法：减小机械（动滑轮及绳子）自重、减小机件间的摩擦，增大重物。 典型例题精析： 例：1．利用一个动滑轮将重70N 的物体匀速提高6m ，设动滑轮重10N ，绳重和摩 擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是_____________，总功是___________，这个 滑轮组的机械效率是___________。 2．如图1所示，物重40N ，滑轮重10N ，用力F 匀速向上提起重物时，拉力F 的大小为_________，滑轮组的机械效率是___________。（绳重和摩擦不计） 3．如图3所示，物体A 的质量是100kg ，在力F 的作用下物体以0．5m/s 的速度沿水平方向匀速前进。若A 与水平面间的摩擦力为物重的1/2，滑轮组的机械效率为80%，则5s 内拉力的有用功是______J ，拉力F 是______N 。（g 取10N/kg ） 4．用图4所示的滑轮组甲和乙，提起同样重的物体时甲滑轮组的机械效率为η甲，乙滑轮组的机械效率为η乙，则可判定η甲______η乙；如果用乙滑轮组第一次提起重G 1的重物，机械效率为η1，第二次提起重为G 2的重物（G 1> G 2），机械效率为η2，则可判定η1______η2。（不考虑绳重和摩擦的影响，且动滑轮的重力相等） 点拨：题1、2可根据公式直接直接代入对应数据求值；题3中注意有用功为克服摩擦力做的功；题4中甲乙两滑轮组W 额相等，同时增加重物可提高滑轮组效率。 η W 有用 W 总 = η Gh FL = η Gh FS = Gh Fh = G F = η Gh FS = Gh F2h = G 2F = η Gh FS = Gh Fnh = G nF = 机械效率计算题 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉 力向下拉动绳子，5s可使物体匀速上升2m求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 答案：（1）W=500J P=100W （2）80% 2．如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500 千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂 水平旋转，带动重物在8秒移动16米时，工作电流是5安。 (1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能 的效率(保留小数到0.1％)。 答案：增加；1×105J；62.1% 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N， 物体在5s匀速上升lm．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 答案：240J；80%；60W 4．随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)． (1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力? (2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确． (3)求两种方案的机械效率之比? 滑轮和斜面的机械效率 一、探究影响滑轮组机械效率的因素 滑轮组的机械效率（不计摩擦） 物 轮 轮 物 物 轮 物 物 额外 有用 有用 总 有用 G G G G G h G h G h G W W W W W + = + = + = + = = 1 1 η 因此滑轮组的机械效率与物重与轮重有关： （1）滑轮越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为滑轮越重，做的额外功越多； （2）物体越重，滑轮组的机械效率越高，可以理解为做的有用功多，机械效率越高 例1．（2010安顺）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”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： (1)写出表中标有编号①、②和③的空格处的数据? (2)在实验操作中应该怎样拉动弹簧测力计? (3)分析实验数据，同一滑轮组的机械效率主要与什么因素有关?为什么? (4)不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢?(列举一例) 例题2．（09黔东南州）在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，图9是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。 (1）由表中数据可计算出，滑 轮组对钩码做的有用功为 0.1J，人做的总功为______J。 (2）对以上两个计算结果进行 比较，其不合理之处是 ______________；结合弹簧测 力计放大图，可知小强的错误 是_____________________。 (3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为______________。 例题3．(2010济宁)某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实 验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 ________________________________________有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与物理量次数 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 滑轮组机械效率计算题 Revised by BETTY on December 25,2020 1.（2012茂名）如图所示，工人通过滑轮组使重600N 的箱子以s 的速度从地面升到12m高的五楼上．求： （1）若箱子平放时与楼板的接触面积为，箱子对楼板的压强为多少（2）工人吊起箱子过程中做的有用功是多少（3）若滑轮组的机械效率为80%，则工人做功的功率为多少 2.（2012抚顺）贝多芬家新买一架钢琴，采用如图的方法把沙发匀速提到家中，钢琴的质量是120kg，与水平地面接触的总面积为300cm2．，动滑轮重是300N（忽略绳子的重力和摩擦，g取10N/kg）求： （1）当沙发不受拉力时，静止在水平地面上，沙发对地面的压强是多大？ （2）该装置的机械效率。 3.（2012赤峰）质量为的重物A先静止在水平桌面上，与桌面的接触面积为，然后利用如图所示的装置将它匀速提升，所用的拉力F大小为5N，若绳重和摩擦不计，动滑轮有质量，计算时g取10N/kg． 求：（1）重物静止时对桌面的压强． （2）提升该物体时做的总功． （3）动滑轮的重力． （4）若仍用此装置将另一个重为10N的重物B也匀速提升，此时的机械效率比提升重物A时的机械效率增加多少．4.如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为400N的箱子匀速向上提高5m，动滑轮的质量为 8kg（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）．（1）在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组（要求：人用力向下拉细绳）；（2）在匀速提升箱子的过程中，人对绳子的拉力多大；（3）滑轮组的机械效率为多少． 5.（2011营口）物体A为实心正方体金属块，边长为10cm，密度为×103 kg/m3，将其浸没在水中，物体上表面距水面5cm（上表面与水面平行）．若不计绳重和摩擦（g=10N/kg）求：（1）物体下表面受到水的压强是多少（2）物体受到的浮力是多少（3）若实际所用的拉力F=46N，则动滑轮的机械效率是多少 6.（2011天水）如图所示，用滑轮组提升质量为120kg、底面积为50cm2的长方体物块． （1）物块未提之前静止在地面上，则物块对地面的压强是多少（g=1ON/kg） （2）在拉力F的作用下，物块竖直匀速上升3m，已知滑轮组的机械效率为80%，则拉力F做了多少功（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦） （3）若仍用此滑轮组提升重力为1500 N的物体，则滑轮组的机械效率为多少？ 7.（2011贺州）如图所示是用滑轮组从水中匀速提升物体的情景（注：物体一直浸没在水中）．已知物体重 G1=400N，动滑轮重 G2=50N，忽略绳重和摩擦，人对绳子拉力F=100N．求： （1）物体浸没在水中受到浮力的大小； （2）物体的密度大小； （3）滑轮组的机械效率． 8.（2011鞍山）如图所示，一个质量60kg，底面积为的物块，通过滑轮组在25N拉力F作用下做匀速直线运动，水平向右运动了．已知物块受到的滑动摩擦力为物重的倍（g取10N/kg）．求：（1）物块静止时对水平地面的压强是多少（2）拉力所做的功是多少（3）该滑轮组的机械效率是多少 9.（2010益阳）用下图所示滑轮组将货物缓慢提升3m，已知货物重850N，所用拉力F为300N（不计摩擦和绳重带来的影响）．求： 精心整理 精心整理 一、滑轮和滑轮组 定滑轮——它的特点是提升重物时自身不上升。它相当于等臂杠杆，不省力，也不费力，但能改变力的方向。 动滑轮——它的特点是与重物一起升降。一般说动滑轮能省力，但费距离。但这与动滑轮的用法有关。 滑轮组——综合了定滑轮和动滑轮的特点，既可以省力，又可以改变力的方向。但是，任何机械都不省功！ 定滑轮动滑轮滑轮组绕法示例滑轮组绕法练习 题型一：滑轮----竖直方向上提升问题 1、如图所示，物体A 重20N ，滑轮重1N ，绳重不计，弹簧秤示数为25N ，则物体B 的重为2 3、若第11A 、2与地340N ，45A.100NB.200NC.50ND.150N 第1题第2题第3题第4题第5 题型一：滑轮组竖直放置（克服物体重力做功为有用功） 1、用如图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。（1）当物重为150N 时，绳端所用的拉力是60N ，此时滑轮组的机械效率是多少？（2）当所吊重物为300N 时，10s 内重物被匀速提高2m 时，绳端拉力做功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是多 少？ 2、小明做“测滑轮组机械效率”实验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。（忽略摩擦及绳重）求： （1）所需拉力为多大（2）绳子自由端移动的速度（3）动滑轮的总重。 3、如图11所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9×103kg/m3的实 心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动 滑轮重，要保持平衡，（g=10N／kg）求：（1）作用于绳端的拉力F 是多少？（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？（3）若 11 实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？ 题型二：滑轮组水平放置（克服物体受到地面对它的摩擦力做功为有用功） 1、如图所示，在50N的水平拉力F作用下,重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ.求：（1）滑轮组的机械效率为多少？（ 物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为多少？（3）拉力的功率是多少？ 2、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600kg，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0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：（1）人做的有用功为多大？（2）人的拉力为多大？（3）人拉力的功率为多大？ 题型三：斜面的机械效率（克服物体重力做功为有用功） 1、如图所示，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N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100J的功．求： (1)运动过程中克服物体的重力做的功；(2)斜面的机械效率；(3)推力F的大小． 2、如图所示装置将重为150N的物体匀速从斜面的底端拉至顶端。已 精心整理 人教版物理八年级下册滑轮组机械效率计算题 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】 人教版物理下册机械效率计算题练习1 1、如图所示，现将重为5N的物体A沿长，高的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F的大小恒为3N，所有时间是12s，求： （1）物体A从底端到顶端的平均速度； （2）物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率；（3）求此斜面的机械效率．（保留一位小数） 2、建筑工地用如图l7所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将重500 N的砖块一次性匀速提升到离地面4 m高的砌墙处，所用拉力为200 N，时间为20 s，这次提升砖块过程中：(计算结果保留一位小数) 求:(1)利用此滑轮组做的有用功； (2)工人做的总功； （3）工人做功的功率； (4)该滑轮组的机械效率。 3、在农村常有家庭挖井取水，小明同学某次用如图甲所示的滑轮组提土时，将重为100N的土以s的速度从井中匀速提升，此时拉力做 的功W随时间t的变化图象如图乙所示．求： （1）拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）拉力的大小． 4、“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，在汶川地震灾区救援现场，用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内。(g取10N／kg) (1)现有一“塔吊”如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂。C为可移动的滑轮组，C移动的范围是从O点到B点。已知：AO=10m，OB=50m。若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重的质量为5t，要想起吊质量为的水泥板，为安全起吊，C应移动到离O多远的地方? (2)若“塔吊”20s内将质量为的水泥板匀速提高了4m，那么，“塔吊”提升水泥板的功率是多少如果机械做的额外功是3×104J，“塔吊”的机械效率是多少 5、如图甲所示装置中，物体甲重G甲＝150N，动滑轮重G ＝50N，人重G人＝650N。轻杆AB可以绕O点转动，且OA∶OB＝5∶9。不计轴摩擦轮 和绳重，当轻杆AB在水平位置时，整个装置处于平衡状态，地面对物体乙的支持力为F1＝210N。求： ⑴物体乙受到的重力G乙。 ⑵若用物体丙替换物体甲，并在物体乙的下方连接一个弹簧，如图乙所示，当轻杆AB 在水平位置时，整个装置处于平衡状态，弹簧对物体乙的作用力为F2＝780N。此时地面对人的支持力F3。 滑轮组计算题专题练习 1.如图所示，一名体重为700N、双脚与地面接触面积为0.04m2的人站在水平地面上， 他用500N的拉力，在20s内将800N的重物匀速提升1m．求： 2.（1）拉重物前，人对地面的压强； 3.（2）拉力做功的功率； 4.（3）滑轮组的机械效率． 5. 6. 7. 8. 2.一个边长为lm，重为2000N的正方体箱子静止在水平，地面上．如图所示，某人利用滑轮组 以0.2m/s的速度，匀速把箱子提高了4m．则： （1）箱子放在水平地面上静止时，它对地面的压强为多大？ （2）提起箱子的过程中，绳子自由端向下拉动的速度大小为多少？ （3）滑轮组的机械效率为80%，作用在绳子自由端的拉力F的功率为多少？ 4.用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10-3m3，在M物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小．求：（g=10N/kg） 5.（1）求物体M的重力？ 6.（2）求动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？ 7.（3）求滑轮组提升重物的机械效率？ 8. 9. 10. 11.5.如图所示，是起重机吊臂上滑轮组的示意图．用该滑轮组将一些规格相同的石板均速提升到2m高的平台上，若每块石板的重力均为1.2×104N．当滑轮组一次提升一块石板时，钢丝绳的拉力F的功率为3000W，此时滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和钢丝绳的重力，求： 6.（1）在此过程中，石板匀速上升时的速度是多少？ 7.（2）若该滑轮组一次匀速提升两块石板到同一平台上，则此时钢丝绳的拉力F是多少？ 8. 9. 10. 11. 12.工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量 不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙，滑轮 和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg． 13.（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是 多少？ 14.（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了 12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率； 15.（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运动建材的重力是多大？ 16. 17. 18.如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体．已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m．当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力．求： 19.（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力； 20.（2）动滑轮的重力； 21.（3）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率． 22. 23. 24. 25. 1、如图所示，现将重为5N的物体A沿长，高的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F的大小恒为3N，所有时间是12s，求： （1）物体A从底端到顶端的平均速度； （2）物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率； （3）求此斜面的机械效率．（保留一位小数） 2、建筑工地用如图l7所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将重500 N的砖块一次性匀速提升到离地面4 m高的砌墙处，所用拉力为200 N，时间为20 s，这次提升砖块过程中：(计算结果保留一位小数) 求:(1) 利用此滑轮组做的有用功； (2)工人做的总功； （3）工人做功的功率； (4)该滑轮组的机械效率。 3、在农村常有家庭挖井取水，小明同学某次用如图甲所示的滑轮组提土时，将重为100N的土以s的速度从井中匀速提升，此时拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示．求： （1）拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）拉力的大小． 4、“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，在汶川地震灾区救援现场，用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内。(g取10N／kg) (1)现有一“塔吊”如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂。C为可移动的滑轮组，C移动的范围是从O点到B点。已知：AO=10m，OB=50m。若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重的质量为5t，要想起吊质量为的水泥板，为安全起吊，C应移动到离O多远的地方? (2)若“塔吊”20s内将质量为的水泥板匀速提高了4m，那么，“塔吊”提升水泥板的功率是多少?如果机械做的额外功是3×104J，“塔吊”的机械效率是多少? 5、如图甲所示装置中，物体甲重G甲＝150N，动滑轮重G轮＝50N，人重G人＝650N。轻杆AB可以绕O点转动，且OA∶OB＝5∶9。不计轴摩擦和绳重，当轻杆AB在水平位置时，整个装置处于平衡状态，地面对物体乙的支持力为F1＝210N。求： ⑴物体乙受到的重力G乙。 ⑵若用物体丙替换物体甲，并在物体乙的下方连接一个弹簧，如图乙所示，当轻杆AB 在水平位置时，整个装置处于平衡状态，弹簧对物体乙的作用力为F2＝780N。此时地面对人的支持力F3。 用滑轮组匀速提升1400N的物体，绳子自由端的拉力是400N，拉力的功率是800W，滑轮组的机械效率是70%．求 （1）重物上升的速度． （2）若用此滑轮组提升1900N的物体，每段绳子承担的力是多少？（不计绳子和滑轮组的摩擦） 5．（2006?通州区一模）用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%．不计摩擦和绳重．求：（1）重物上升的速度； （2）如果使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？ 6．用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）动滑轮上绳子的段数； （2）重物上升的速度； （3）如果使用这个滑轮组匀速提升3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？ 7．（2014?阜宁县校级模拟）用滑轮组匀速提升重为1000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，不计摩擦和绳重． （1）求重物上升的速度． （2 ）如果使用这个滑轮组匀速提升重为2000N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？机械效率是多少？ 8．用滑轮组提升重2000N的物体，作用在绳子上的拉力大小为625N，拉力做功的功率是1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）重物上升的速度； （2）使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，每段绳子承担的力是多少？ （3）匀速提升重3500N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少？ 9．（2011?阜新）现有一重为3000N的包装箱，工人师傅想把它搬到1.2m高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4m的简易斜面，如图所示，工人师傅站在地上用1200N的推力沿斜面把包装箱匀速推上车．求： （1）该斜面的机械效率是多少？ （2）包装箱在斜面上运动时所受摩擦力多大？ 四．计算题 1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m ，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg ）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图： （2）∵W 总=FS=600N×1.5m=900J ； ∴P=W/t=900J/10s=90W ． （3）∵S=nh ；∴n=S/h=15m/05m=3； 由η=G/nF 得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N ； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg ． 2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N ， g 取10N/kg 。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m 3，每块大理石的体积是1.0×10-2m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N ，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理 石？ （3）某次提升中，升降机在1min 内将货物匀速提升了15m ，钢丝绳的拉力是2000N 。则钢丝绳的 拉力的功率是多少？ (1) 每块大理石重： N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： 块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?== N N N n (3) 钢丝绳端移动的距离：m m h s 451533=?== （1分） 把货物提升15 m 做的功：J m N Fs W 4 109452000?=?== （1分） 升降机的功率：w s J J t W P 150060109min 110944=?=?== （1分） 3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m ，已知物重为800N ，人对绳的拉力 为500N 。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。 对“滑轮组机械效率”问题的讨论 “滑轮组的机械效率”是简单机械、功、机械效率等物理知识的综合应用，此类问题涉及有用功、额外功、总功、功率等诸多概念，许多学生由于对这些概念理解不深，不能正确领会这些概念间的区别与联系，往往在解题时感到困惑。下面就结合自己多年的教学体会，就以下四个问题谈一些看法。 一、首先要明确的几个物理概念 （1）有用功是由使用机械的目的所决定的。当用滑轮组沿竖直方向提升物体时，滑轮组对物体竖直向上的拉力做的功就是有用功。若使用滑轮组沿水平方向拉物体时，滑轮组对物体水平方向的拉力所做的功就是有用功。 （2）额外功是由机械克服本身的自重，相互接触物件间的摩擦阻力及绳重所做的功，而其中由于摩擦阻力及绳重所做的功是不易直接求出的，只能间接计算。 （3）总功是指动力对机械所做的功。一般情况下使用滑轮组做功时，动力作用于绳子自由端，但也偶有例外，因此找准动力很重要。 （4）绳子的自由端和动滑轮移动的距离之间有一定的几何关系。一般情况下为：或s=nh（其中：s是指绳的自由端移动的距离，L是指动滑轮或物体在水平方向移动的距离，n 是动力拉动滑轮绳子的股数，h是物体上升的高度）。 （5）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”。而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功。即：。 （6）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于或等于1，并且无单位 二、当滑轮组沿水平方向拉物体时，忽略对动滑轮的重力做功 利用滑轮组沿水平方向拉物体时，总功为，有用功为，若物体沿水平方向做匀速直线运动，则物体受平衡力作用，应有：，这时滑轮组的 机械效率为 例1. 如图1所示，用一滑轮组拉着重为的汽车沿水平方向匀速移动，汽车所受的阻力为车重的0.03倍，此时要在绳端加以F=1000N的水平拉力，试求：①滑轮组的机械效率为多少？②若汽车移动的速度为0.2m/s，1min内拉力F做了多少J的功？（滑轮和绳的自重不计，绳足够长）。 4．用滑轮组匀速提升1400N的物体，绳子自由端的拉力是400N，拉力的功率是800W，滑轮组的机械效率是70%．求 （1）重物上升的速度． （2）若用此滑轮组提升1900N的物体，每段绳子承担的力是多少？（不计绳子和滑轮组的摩擦） 5．（2006?通州区一模）用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%．不计摩擦和绳重．求：（1）重物上升的速度； （2）如果使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？ 6．用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）动滑轮上绳子的段数； （2）重物上升的速度； （3）如果使用这个滑轮组匀速提升3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？ 7．（2014?阜宁县校级模拟）用滑轮组匀速提升重为1000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，不计摩擦和绳重． （1）求重物上升的速度． （2 ）如果使用这个滑轮组匀速提升重为2000N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？机械效率是多少？ 8．用滑轮组提升重2000N的物体，作用在绳子上的拉力大小为625N，拉力做功的功率是1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）重物上升的速度； （2）使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，每段绳子承担的力是多少？ （3）匀速提升重3500N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少？ 9．（2011?阜新）现有一重为3000N的包装箱，工人师傅想把它搬到1.2m高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4m的简易斜面，如图所示，工人师傅站在地上用1200N的推力沿斜面把包装箱匀速推上车．求： （1）该斜面的机械效率是多少？ （2）包装箱在斜面上运动时所受摩擦力多大？ 1、如图19所示，滑轮组的机械效率为50％，当重为G 的物体没有放入水中时 （如图甲），在绳端用60N 的力F 1可使物体匀速上升；当物体浸没在水中时 （如图乙），在绳端用50N 的力F 2可使物体匀速上升。 （g 取10N ／kg ，忽略绳重和摩擦） 求：（1）在图乙所示时，物体受到的浮力。 （2）物体的密度。 2、如图23所示，用滑轮组将重为G =1360N 的金属打捞出水面，不计绳重、 摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力的功率始终保持1700W ， 金属块浸没在水中时匀速提起的速度为v 1=1m/s ，金属块的密度 为8×103kg/m 3，取g=10N/kg. 求：（1）金属块未露出水面以前的机械效率η。 （2）金属块被提出水面后匀速提起的速度v 2（保留到两位小数） 3、人们利用如图20所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A 打捞上来，物体A 的密度、 为9.0×103Kg/m 3，体积为100dm 3。在5000N 的拉力F 作用下，物体A 在2s 内匀速 竖直上升2m （物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/Kg 。求： （1） 物体A 受到的浮力。 （2） 拉力F 做功的功率。 （3） 滑轮组的机械效率。 4、如图34所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N,密度为1.6×103 kg/m 3,测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1:2.若不计摩擦、绳重及水的阻力, g 取kg N /10.问: （1）物体出水前,滑轮组的机械效率是多少? （2）物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率为多大? 5、如图15所示，用滑轮组提升水中的物体A ，若物体的质量为140kg ，体积为60dm 3，滑轮组的机械效率为80%，取g=10N/kg ，不计绳重及轮与轴的摩擦，求 （1）物体A 在水中被匀速提升时，拉力F 是多大？ （2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体A 相连，而连接滑轮组的绳子 所能承受的最大拉力为350N ，当物体露出水的体积多大时绳子会断？ 6、如图30所示，盛满水的薄壁容器放在水平桌面上，容器重3.5N ， 容器底面积为40cm 2，高为20cm ，将一个重为1N ，密度为2×103kg/m 3的 小球放入容器中，当小球在水中静止时，求： （1）小球受到的浮力；（2）容器对桌面的压强. （g 取10N/kg ） 7、如图37所示装置的机械效率为90%，物体A 在拉力F 的作用下，以1.5m/s 的速度在水平面上匀速移动，已知物体A 重200N ，A 运动时受到的阻力是72N ，求拉力F 的功率。不计绳重和轮重。 8、质量为4t 的旅行车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图17所示，在小汽车的牵引下，用滑轮组把旅游车拉出沼泽地。旅游车的运动可看成速度ｖ＝0.5m/s 的匀速直线运动，所受阻力ｆ＝2×104N ，移动的距离ｓ＝4m 。在最省力的情况下，小汽车提供的拉力F ＝0.5×104N 。（滑轮、绳所受重力不计） （1）在图中画出最省力的绕绳方法。（2）滑轮组对旅游车所做的有用功。（３）小汽车匀速运动的速度。（４）滑轮组的机械效率。 9、如图20所示，工人利用滑轮组提升矿井中重420N 的物体A ，用F ＝250N 的水平力匀速拉动绳子，在10s 内将重物提升5m 。求滑轮组的机械效率。 若用此滑轮组以相同的速度匀速提升重720N 的物体B ，则此时工人 做功的功率多大？（不计绳重和摩擦） 10、如图14所示：在空气中提起质量是240kg 的石块时，作用于绳端的拉力为 720N 。将石块没入水中，匀速拉起时，作用于绳端的拉力为520N ，不计 绳重及摩擦。求：（1）动滑轮重；（2）石块的密度。（g 取10N/Kg ） 11、工人师傅用图26所示的滑轮组提升建筑材料.设绳重和摩擦都不计. （1）若用100N 的拉力能匀速提起300N 的物体， 求滑轮组的机械效率是多大？ （2）若仍使用此滑轮组在4s 内将600N 的物体匀速提升2m ， 求拉力所做的总功和拉力的功率各多大？ （机械制造行业）机械效 率计算 典型计算公式 基础过关： 1．大军用某机械将一500N的重物匀速提高1m，做的额外功是100J，则他做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？ 2、某人用图中的滑轮组提升重G=100N的物体，所用拉力F=60N,使其匀速上升1m,求：拉力做的有用功、总功及滑轮组的机械效率 3．如图所示的滑轮组把200牛的重物匀速拉到10米高的楼房顶部，在拉动过程中绳端所加的拉力为90牛，已知动滑轮重50N，求：总功、有用功、额外功、克服动滑轮重所做的功、克服摩擦所做的功、机械效率 4．建筑工地上工人利用滑轮组使2000N重物匀速升高5m所用的时间是50s。如果工人做的功是12500J。求： ⑴工人做功的功率是多少？⑵滑轮组的机械效率是多少？ 5.如图所示，某人用机械效率为80％的滑轮组匀速提升重120N的物体，在2s内，绳的自由端移动了6m，求： （1）物体上升的高度和速度。（2）人的拉力为多大？（3）人所做的额外功是多大？ 6．小华用一个动滑轮在1s内将重800N的货物沿水平方向匀速拉动1m，所用的拉力为250N，若物体A受到的水平面的摩擦力为200N，则在这一过程中小华所做的有用功是多少J，额外功是多少J，该动滑轮的机械效率是多少，他做功的平均功率是多少W。 7、如图所示，物体A在拉力F的作用下作匀速直线运动，拉力所做的功是600J，物体向左移动了2m,滑轮组的机械效率是80％，求：（1）额外功时多少？（2）拉力F是多少？（3）物体所受的摩擦力是多大？ 8．一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示。若车重为8×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？ （2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率是多少？ 9、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 专题讲解机械效率计算专题 重难点突破方法归纳、要领1.工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m ， 已知工人的拉力为100N 不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2） 滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N 的重物，拉 力应为多大？ 2．湛江港一装卸工人用如图 1l 所示的滑轮组匀速提升质量为 80 kg 的货 物，所用的拉力 F 为 500N ，绳子自由端在 50s 内被匀速拉下 4m ，求： (g 取 10N ／ kg)(1) 提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为 0． 04m 2，求货物对地面的压强． (2) 提升时绳子自由端的速度． (3) 拉 力 F 的功率． (4) 此滑轮组的机械效率． 3． (201 4·遵义 )一体重为600 N 、双脚与地面的接触面积为0.05 m2的工人， 用如图所示的滑轮组将重为800 N 的物体匀速提高了0.5 m ，此时该滑轮组的 机械效率为80%.( 不计绳重及摩擦)求： (1)在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大； (2)在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大； (3)使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体． 4.如图所示，在 50N 的水平拉力 F 作用下 , 重 800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动 , 物体与地面间滑动摩擦力为 120Ｎ.求：（ 1）滑轮组的机械效率为多少？ （2）若物体的速度为 0.2m/s, 则 1min 内拉力做的功为多少？（ 3）拉力的功率是多少？ 5．用如图所示的滑轮组去拉物体 A，已知 A 物质的密度是 2 × 103kg／ m3 ，底面积是 0．3m3 ，重力为 600N。物体 A 在 F=100N 的拉力作用下，沿水平方向匀速前进了2m 。 (g 取 10N／ kg)求： (1)物体 A 对水平地面的压强是多少 ? (2)物体 A 的体积是多大 ?(3)若该装置的机械效 率为 80％，物体 A 在水平方向上受到的阻力是多少 6. 如图所示装置，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N 的货物提至高处， 人对绳的拉力F1 为 500N，货物在1min 内匀速上升了5m。（ 1）请在图上画出绳子的绕法；（2）求滑轮组的机械效率；（3）如果重物是 600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。 G 7．如图所示，斜面长 S=10m ，高 h=4m ．用沿斜面方向的推力 F ，将一个重为100N 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 100J 的功．求： (1) 运动过程中克服物体的重力做的功；(2) 斜面的机械效率；(3) 推力 F 的大小． 机械效率 功的原理 1．内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。 2．说明： ①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 ②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。 ③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。 ④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时， 人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。 如：滑轮 ①理想滑轮：不计滑轮重和摩擦； ②理想滑轮遵从功的原理； ③理想滑轮公式：FS=Gh 其中：F=G/2 S=2h F：拉力；S：绳端移动的距离；G：物重；h：物体上升高度。 如果滑轮重G轮与物体间的摩擦为f，则：FS=fS+(G物+G轮)h；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。 机械效率 1．机械效率：定义：机械产生的总功的利用率，即有用功跟总功的比值 公式： 2．有用功：定义：对人们有用的功。 公式：滑轮：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额= ηW总斜面：W有用=Gh 3．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功 公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL 4．总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η斜面：W总= fL+Gh=FL 斜面：定滑轮：动滑轮： 滑轮组： 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。 提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦 机械效率与机械省力与否、做功的多少无关 与功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功 1、一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（） A. 有用功减少，总功减少 B. 有用功增加，总功增加滑轮组机械效率计算专题
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