初中物理专题复习14滑轮、斜面及机械效率(解析版)
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专题14 滑轮、斜面及机械效率
考点1 滑轮与滑轮组
定滑轮 动滑轮 滑轮组
定义 中间的轴固定不动的滑轮。 和重物一起移动的滑轮。 定滑轮和动滑轮的组合。
实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
变形或图示
特点 不省力但是改变动力的方向。 省一半的力，但不能改变动力的方向。 既省力又能改变动力的方向。
F移动距离(s)和G移动距离(h)关系 s＝h s＝2h s＝nh
考点2 斜面与轮轴
具体内容
斜面 定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面
特点 省力机械
如图，用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Ghs。当h一定时，斜面越长越省力，例如盘山公路。
轮轴 实例 饮料瓶瓶盖、螺丝钉、螺旋千斤顶等。
定义 由轮和轴组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴。
实质 能够连续旋转的杠杆，支点就在轴线，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速。
如图所示，R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，根据杠杆平衡条件，有F1R＝F2r(动力×轮半径＝阻力×轴半径)。可知：当动力作用在轮上，则轮轴为省力杠杆；当动力作用在轴上，则轮轴为费力杠杆。
考点3 机械效率的计算
知识点 具体内容 说明
三
种
功
有用功 使用机械时，完成工作目的必须做的功，用W有表示。 (1)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。
(2)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦、增大物重。 额外功 并非需要，又不得不做的功，用W额表示。
总功 有用功与额外功的和，也是作用在机械上的动力做的功：W总＝Fs＝W有＋W额。
机械
效率 有用功跟总功的比值，用公式表示为η＝W有W总×100%，实际中η<1。
影响机
械效率
的因素 滑轮组 (1)被提升的物重：物重增加，机械效率提高；(2)动滑轮重：动滑轮增加，机械效率减小；(3)绳重和摩擦。
斜面 (1)斜面的倾斜程度：斜面越陡，机械效率越高。
(2)斜面的粗糙程度：斜面越粗糙，机械效率越低。
实验1 测量滑轮组的机械效率
1．实验器材：一盒钩码、(材料不同的)两组滑轮、铁架台、弹簧测力计、刻度尺。
2．实验方法：控制变量法。
3．实验结论：滑轮组的机械效率与提升物体的重力、滑轮组的自身结构以及摩擦有关。
(1)在滑轮组的自身结构相同时，提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越大。
(2)在提升的物体重力相同时，滑轮组自身的结构越简单，滑轮组的机械效率越大。
4．问题探究：
(1)实验中，应怎样拉动弹簧测力计？为什么要这样做？
竖直匀速拉动，使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小。
(2)如何探究滑轮组的机械效率与物重的关系？
保持滑轮组的自身结构、摩擦因素等均不变，改变提升的钩码的重力，观察并记录弹簧测力计的示数，计算比较机械效率的高低。
(3)如何探究滑轮组的机械效率与滑轮组的自身结构的关系？
保持提升的钩码的重力不变，改变滑轮组的自身结构(改变动滑轮的材料或动滑轮的个数)，观察并记录弹簧测力计的示数，计算比较机械效率的高低。
(4)实验结束后，如何计算总功、有用功、额外功？
①W总＝Fs(F是绳端的拉力，s是绳端通过的距离)；
②W有＝Gh(G是提升钩码的重力，h是钩码被提升的高度)；
③W额＝W总－W有。
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一、单选题
1．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起物体A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（ ）
A．F1F2>F3 C．F2>F1=F3 D．F1=F2=F3
【答案】D
【解析】因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，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D符合题意。
故选D。
2．盘山公路是在高山上修建的公路，弯弯曲曲，如图所示。要研究汽车在它上面运动时的做功和受力情况，物理学中把它抽象为一种模型，此模型是（ ）
A．杠杆 B．斜面 C．定滑轮 D．动滑轮
【答案】B
【解析】弯弯曲曲的盘山公路其实是简单机械中的斜面，在利用斜面时，可以起到省力的作用。 故选B。
3．以下是同学们对机械效率的一些理解，其中正确的是（ ）
A．越省力的机械，其机械效率一定越高
B．机械效率越高，机械做功一定越快
C．功率越大的机械做功一定越多
D．做有用功越多的机械，机械效率不一定越高
【答案】D
【解析】A．机械效率的高低与机械是否省力无关，例如：通常情况下定滑轮比动滑轮的机械效率高，但定滑轮不省力，而动滑轮能省一半力，故A错误；
B．机械效率越高，说明有用功占总功的比例大，功率是描述做功快慢的物理量，所以机械效率越高，机械做功不一定越快，故B错误；
C．做功的多少与功率和做功时间有关，功率越大的机械做功越快，但做功不一定多，故C错误；
D．机械效率是有用功占总功的百分比，做的有用功越多，不知道所做总功的多少，所以机械效率不一定越高，故D正确。
故选D。
4．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力，在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度（不计绳重、轮重和一切摩擦）。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F1小于拉力F2
B．甲绳子自由端移动速度小于乙绳的
C．甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D．甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
【答案】B
【解析】A．不计绳重及摩擦，因为拉力为
1()FGGn动
且甲滑轮组的绳子承重股数为n1=2，乙滑轮组的绳子承重股数为n2=3，所以甲滑轮组绳端的拉力为
11()2FGG物动
乙滑轮组绳端的拉力为
21()3FGG物动
因为物体以及动滑轮的重力相等，所以F1>F2，故A错误；
B．由图与A分析知，甲滑轮组绳子自由端移动的速度v甲=2v物，乙滑轮组绳子自由端移动的速度v乙=3v物，所以甲绳子自由端移动速度小于乙绳的自由端移动的速度，故B正确；
C．使用动滑轮能够省力，为省力杠杆，故C错误；
D．因为绳子自由端移动的距离s=nh，提升物体的高度h相同，所以甲滑轮组绳子自由端移动的距离为s1=2h，乙滑轮组绳子自由端移动的距离为s2=3h，则s1≠s2，故D错误。
故选B。
二、填空题
5．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用。如图甲所示，护城河上安装的吊桥，在拉起吊桥过程中，滑轮C属于________（选填“定”或“动”）滑轮，吊桥可看作支点为________（选填“A”“B”或“C”）点的杠杆。如图乙所示，用滑轮拉着一重为50N的物体竖直向上匀速运动，利用该滑轮能省________（选填“力”或“功”）。若滑轮重10N，不计绳重及摩擦，拉力F为________N。
【答案】
定 B 力 30
【解析】[1]在拉起吊桥过程中，滑轮组C的轴固定不动，为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能省力。
[2]由图可知，在拉起吊桥过程中，吊桥绕着B点转动，所以护城河上安装的吊桥的支点是B点。
[3]由图知，施加拉力F时，物体上升过程中滑轮也同时上升，所以此滑轮是一个动滑轮，由动滑轮的工作特点可知，使用动滑轮不能改变力的方向且费距离，但可以省力。
[4]已知物体重50N，滑轮重10N，动滑轮上承受重物的绳子股数
2n＝
不计绳重及轮与轴间的摩擦，绳子自由端的拉力为
1150N10N30N22FGG物动＝（＋）＝（＋）＝
6．如图是放在桌面上的一种吸盘式水果削皮器。手摇的部位相当于一种简单的机械______（选填“斜面”或“轮轴”）；削皮刀片做得很锋利是为了______压强。
【答案】 轮轴 增大
【解析】[1]手摇的部位在使用时绕中心轴转动，所以属于轮轴。
[2]削皮刀片做得很锋利，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强。
7．如图所示，工人沿斜面用30N的推力把一箱重为60N的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高1.2m，机械效率为60%，则此斜面的长度为______m。
【答案】4
【解析】工人做的有用功
W有用＝Gh＝60N×1.2m＝72J
工人做的总功为
W总＝W有用＝72J60%＝120J
则斜面的长度为
s＝WF总＝120J30N＝4m
8．在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动，A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦，则动滑轮所受重力______N，该装置的机械效率为______，若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】 15N 80% 增大
【解析】[1]物体A受到的摩擦力
0.2=0.2300N=60NfG
由题意可知，人施加的拉力
3GfF动
所以动滑轮的重力
3325N60N=15NGFf动
[2]该装置的机械效率
60N==80%33325NWfsfsfWFsFsF有物物总物物
[3]若增加物体A的重力，物体A对地面的压力增大，物体受到的滑动摩擦力增大，由于物体A匀速运动，所以拉力也会增大，总功一定时，有用功占总功的比例会增大，故机械效率会增大。
三、实验题
9．如图是小海同学“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测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示
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
