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(共30张PPT)
第一部分　教材知识巩固
第一单元　力学
第八讲　简单机械
第2节　滑轮　机械效率
考点1
滑轮(组)
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组 示意图
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组 实质 ①________杠杆 ②________杠杆 — —
特点 改变力的③__________ 改变力的④__________ 改变力的大小和方向 拉力F与重力G的关 系(不计绳重和摩擦) F＝G F＝⑤_________ F＝⑥__________ F＝⑦__________
等臂
省力
方向
大小
(G＋G动)
(G＋G动)
(G＋G动)
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组 绳端与物体移动 距离的关系(s、h) s＝h s＝⑧__________ s＝⑨__________ s＝2h
v绳与v物的关系 v绳＝v物 v绳＝2v物 v绳＝3v物 v绳＝⑩__________
2h
3h
2v物
1．[人教图片改编题]小红升国旗时发现旗杆顶部有个固定的滑轮，它是______滑轮，使用它的好处是可以________________。
定
改变力的方向
2．[人教“练习与应用”改编题]图甲中，小明站在地上用滑轮组将重物提高一定高度，请帮他完成绕线。图乙中，小亮站在高处利用滑轮组提升物体，请画出最省力的滑轮组的绕线方式。
考点2
斜面和轮轴
1．斜面：一种________的简单机械，如盘山公路、螺丝等。
2．轮轴：由具有公共转轴的轮和轴组成，可看成杠杆，如门把手、方向盘、扳手等。
省力
考点3
机械效率
2022年版课程标准：知道机械效率，了解提高机械效率的意义和途径。
1．功的分类
(1)有用功：无论是否使用简单机械，____________的功，用W有用表示。
(2)额外功：使用简单机械时，并非需要但不可避免要做的功，用W额表示。
(3)总功：有用功与额外功之和，用W总表示，W总＝__________。
必须要做
W有用＋W额
2．机械效率
(1)定义：物理学中，将__________跟________的比值叫作机械效率，用字母______表示。
(2)公式：η＝_________。
(3)特点：对于实际的机械，由于__________的存在，总有W有用______ W总，所以机械效率总是__________。
(4)提高滑轮组机械效率的方法
a．减少额外功：减轻动滑轮重、绳重，减小摩擦；
b．增大有用功：在机械承受范围内增加物重。
有用功
总功
η

额外功
<
小于1
3．[人教“复习与提高”改编题]用如图所示的滑轮组将540 N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10 m用时30 s，绳端拉力为200 N(不计绳重和摩擦)，则拉力F做功的功率为__________W，此过程滑轮组的机械效率为__________。
200
90%
实验
测量滑轮组的机械效率
1．实验器材：弹簧测力计、刻度尺、细绳、动滑轮、定滑轮、钩码若干。
2．实验原理：_______________。
η＝
3．实验操作
(1)安装好滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置。
(2)沿________方向缓慢匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，用刻度尺测量钩码上升的高度和绳端移动的距离，将钩码重力G、拉力F、钩码上升的高度h和绳端移动的距离s填入表格中。
4．数据处理：η＝＝______。
竖直

例　提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出了如下猜想。
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关；
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关；
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关。
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行实验探究，测得的实验数据如下表所示。
实验 次数 钩码的重 力G/N 钩码上升的 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动的 距离s/m 机械效
率η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9%
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6 88.9%
(1)除图中所示实验器材外，完成该实验还需要的测量工具是_________。
(2)实验时应沿竖直方向________缓慢向上拉动弹簧测力计。
(3)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图______的装置完成的，它的机械效率η＝__________。
(4)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是________(选填“正确”或“错误”)的。
(5)通过比较__________(填实验序号)两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
(6)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率________。
刻度尺
匀速
丙
80%
错误
1、2
越低
拓展设问：
(7)在第三次实验操作的基础上，若改变绳端拉力方向沿斜上方，则测得的滑轮组机械效率将________(选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(8)小琪同学在仅改变提升物体速度的情况下，又做了上述第三次实验，结果会发现滑轮组的机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
偏低
不变
命题点1
滑轮(组)的特点及相关计算
1．(2024·内江)如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为(　 　)
A．F1>F2
B．F3>F4
C．F1D．F1＝F2＝F3＝F4
D
2．(2023·常德)如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝200 N(不计绳重、轮重和摩擦)，要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法中正确的是(　 　)
A．F甲＝200 N，并向上移动4 m
B．F甲＝100 N，并向上移动2 m
C．F乙＝200 N，并向上移动1 m
D．F乙＝400 N，并向上移动1 m
D
3．(2021·邵阳)如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以 0.2 m/s的速度匀速运动了5 s，弹簧测力计的示数为8 N(不计滑轮和绳子之间的摩擦)，拉力F做功的功率为(　 　)
A．1.6 W B．8 W
C．3.2 W D．16 W
C
4．(2023·长沙)如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5 kg，每个杠铃片的质量为10 kg。不计绳重和摩擦，g取10 N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中，求：
(1)杠铃片在0.5 s内上升0.2 m，杠铃片的速度；
(2)动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；
(3)动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1 m，在
此过程中握杆对绳子的拉力做的功。
解：(1)杠铃片上升的速度
v＝＝0.4 m/s
(2)每个杠铃片的重力
G＝mg＝10 kg×10 N/kg＝100 N
每个动滑轮的重力
G动＝m动g＝5 kg×10 N/kg＝50 N
不计绳重和摩擦，当动滑轮下挂两个杠铃片时，握杆对绳子的拉力F＝(2G＋G动)＝×(2×100 N＋50 N)＝125 N
(3)不计绳重和摩擦，动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1 m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功W＝4Gh＋G动h＝4×100 N×0.1 m＋ 50 N×0.1 m＝45 J
命题点2
机械效率的理解及计算
5．(2023·衡阳)用如图所示的电动起重机将6 000 N的重物匀速提升了 4 m，电动机的功率为5 000 W，此过程用时10 s。下列说法正确的是(　 　)
A．起重机对重物做的有用功是2×104 J
B．起重机的电动机做的总功是6×104 J
C．起重机的机械效率是48%
D．若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变小
C
6．(2023·岳阳)小明学习了滑轮知识后，利用滑轮设计了一个升降装置，如图所示。在爸爸的帮助下，通过它把一个重为100 N的物体从地面提升到9 m高的阳台上，所用拉力F为60 N，用时10 s，关于提升过程描述正确的是(　 　)
A．做的有用功为900 J
B．拉力F做功的功率为54 W
C．机械效率为60%
D．用升降装置可以省功
A
7．(2024·兰州)如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200 N，重物在8 s内上升了10 m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是(　 　)
A．拉力F大小为400 N
B．拉力F的功率为1 250 W
C．克服动滑轮重力做功2 000 J
D．滑轮组的机械效率约为83.3%
B
8．(2023·永州)如图所示，将一个重9.0 N的物体从斜面底端沿直线匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为3.6 N，在斜面上移动的距离s＝1.2 m，物体升高的高度h＝0.3 m，则(　 　)
A．物体所受的摩擦力为3.6 N
B．物体克服重力做功4.32 J
C．拉力做功2.7 J
D．斜面的机械效率为62.5%
D
9．(2023·邵阳)如图所示，用动滑轮将物体匀速提升0.2 m，绳子自由端的拉力F为6 N，则拉力F所做的功为_______J。如果使用该滑轮提升更重的物体，机械效率会________(选填“增大”或“减小”)。
2.4
增大
10．(2023·娄底)如图所示，重6 N的物体在F＝2 N的水平拉力作用下，以10 cm/s的速度向左匀速运动了5 s，已知物体所受的摩擦力为3 N，则拉力做的功为______J，动滑轮的机械效率为__________。
2
75%
11．(2023·郴州)如图所示，物体重10 N，每个滑轮重1 N，在F＝2.5 N的拉力作用下，物体上升了1 m，则拉力做的有用功是________J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为______J。
10
3
12．(2023·益阳)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中：
(1)人做的有用功为多少；
(2)辘轳的机械效率多大；
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少。
解：(1)水的重力
G水＝m水g＝10 kg×10 N/kg＝100 N
做的有用功W有用＝G水h水＝100 N×4 m＝400 J
(2)辘轳的机械效率
η＝＝0.8＝80%
(3)此过程的额外功
W额＝W总－W有用＝500 J－400 J＝100 J
对水桶做的额外功W额桶＝G桶h桶＝m桶gh桶＝1 kg×10 N/kg×4 m＝40 J
克服井绳重力与摩擦阻力做的功
W额余＝W额－W额桶＝100 J－40 J＝60 J(共24张PPT)
第一部分　教材知识巩固
第一单元　力学
第八讲　简单机械
第1节　杠杆
考点1
杠杆
2022年版课程标准：1.知道简单机械，探究并了解杠杆的平衡条件。
2．能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
1．定义：一根硬棒，在力的作用下可绕一__________转动，这根硬棒就是杠杆。
固定点
2．五要素
(1)支点：杠杆可以绕其________的点，用字母O表示。
(2)动力：使杠杆转动的力，用F1表示。
(3)阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。
(4)动力臂：从支点O到__________作用线的距离，用l1表示。
(5)阻力臂：从支点O到__________作用线的距离，用l2表示。
转动
动力F1
阻力F2
1．[教科“讨论交流”改编题]骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。如图所示手托重物时，支点为______点，肱二头肌对前臂的牵引力是________ (选填“动力”或“阻力”)。请在图中画出阻力臂l2。
O
动力
考点2
杠杆的平衡
1．平衡状态：杠杆静止或匀速转动。
2．平衡条件：____________________________，用字母表示为_________ (其中F1、l1、F2、l2分别表示动力、动力臂、阻力和阻力臂)。
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
F1l1＝F2l2
2．[跨学科实践：制作简易杆秤]杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具，其原理是__________________。如图所示，杆秤有两个提纽B、C，在使用提纽C称量货物时，该杆秤的称量范围较______，且此时的零刻度线在C点______(选填“左”或“右”)侧。秤杆上的刻度值越向右越______(选填“大”或“小”)。若秤砣磨损严重，则测得的结果要比真实值偏______。
杠杆的平衡条件
小
右
大
大
3．[人教“练习与应用”改编题]图甲所示为自行车的手闸，其OAB部分可简化为如图乙所示的杠杆，忽略杠杆自身的重力，当杠杆平衡时，施加在B点的动力F1＝15 N，测得l1＝12 cm，l2＝4 cm，则阻力F2＝________N。
45
考点3
杠杆的分类
类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂关系 l1①________l2 l1②________l2 l1③________l2
力的关系 F1④________F2 F1⑤________F2 F1⑥________F2
特点 省力，⑦__________ 费力，⑧___________ 不省力，不省距离
大于
小于
等于
小于
大于
等于
费距离
省距离
4．[人教、教科图片改编题]下列属于省力杠杆的是__________，属于费力杠杆的是__________。
①②④
③⑤⑥
实验1
探究杠杆的平衡条件
1．实验器材：杠杆、钩码、弹簧测力计等。
2．实验操作
(1)实验前，需调节杠杆在________位置平衡。
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2的数据记录在表格中。
(3)改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2，再做几次实验，将数据记录在表格中。
3．实验结论
杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，用字母表示为F1l1＝F2l2。
水平
例　小海用图1甲所示装置探究杠杆的平衡条件，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5 N。
图1
(1)实验中，杠杆在水平位置平衡最便于测量________，在调节杠杆水平平衡时，如果杠杆左端下沉应将平衡螺母向______调节。
力臂
右
(2)如图1乙所示，杠杆已经平衡。如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动5 cm，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的________和力臂有关。
大小
(3)小海在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，进行了4次实验。杠杆平衡时的部分数据已填入表中，其中图1丙是第4次杠杆平衡时的情景，请将杠杆右侧的阻力数值填入表中。分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是F1l1______F2l2。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1 0.20 2 0.10
2 2 0.15 2 0.15
3 2 0.15 1.5 0.20
4 1.5 0.10 ________ 0.15
(4)实验中多次改变力和力臂的大小，目的是________________。
＝
1
寻找普遍规律
拓展设问：
(5)小海与小兰对实验过程进行交流，产生了一个新的问题：若支点不在杠杆的中点，并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力，会出现什么现象 于是他们共同进行了如图1丁的探究。
①画出图1丁中F1的动力臂l1；
②多次改变拉力F1的作用点在杠杆上的位置进行实验，发现杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2的，其原因可能是____________________________。
杠杆自重对杠杆平衡有影响
(6)如图2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段________(选填“OA”“OB”或“AB”)，此时杠杆________(选填“仍能”或“不能”)保持平衡。
图2
OA
仍能
命题点1
杠杆的五要素
1．(2020·益阳)如图所示是指甲剪的示意图，F是剪指甲时施加的一个力，则关于指甲剪的下列说法正确的是(　 　)
A．指甲剪只由一个杠杆组成
B．指甲剪由两个杠杆组成
C．对杠杆ABC，若以B为支点，则动力臂是L
D．对杠杆ABC，若以B为支点，则动力臂是BC
C
命题点2
杠杆类型的判断
2．(2025·长沙)下列属于费力杠杆的是(　 　)
C
命题点3
杠杆的平衡条件及其应用
3．(2023·常德)如图所示是锅炉保险阀门的示意图。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会被拉开。如OB＝2 m，OA＝0.5 m，阀门的底面积S＝2 cm2，锅炉内气体压强的安全值p＝6×105 Pa(杠杆和阀门的重力以及摩擦均不计，p0＝1×105 Pa)，则B处所挂重物的重力是(　 　)
A．20 N
B．25 N
C．30 N
D．120 N
B
命题点4
杠杆作图
4．(2023·衡阳)桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力的示意图，并画出动力的力臂l1。
5．(2024·长沙)为撬起大石头，小明以O为支点架好撬棒，如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头，请画出这个力的示意图。
命题点5
探究杠杆的平衡条件
6．(2024·湖南)小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”实验，实验室提供了如图所示的杠杆(支点为O)、支架、10个钩码(每个重0.5 N)。
(1)如图甲所示，实验开始前，应向______端调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；挂上钩码后，每次都要让杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于直接读取____________。
右
力臂大小
(2)小明取2个钩码，挂在支点左侧某处，再取4个钩码挂在支点的______侧进行实验，使杠杆在水平位置平衡后，记录下数据。
(3)完成三次实验后分析数据，他们得出了杠杆的平衡条件。下表主要呈现了第3次实验的数据。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 动力臂l2/cm
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
右
小明在第3次实验的基础上，在支点左侧20.0 cm处继续加钩码直到F1为 3.5 N，如图乙所示，但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成F1为3.5 N的第4次实验，她应该通过______________，使杠杆再次在水平位置平衡(请结合具体数据进行说明，可保留一位小数)。
当F1为3.5 N时，F2最大为1.5 N，l2最大为25.0 cm，根据杠杆平衡条件可得，l1＝≤≈10.7 cm，可将F1向右移动至10.7 cm处。
向右移动F1

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