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滑轮组机械效率分类指导
机械效率是每年各地中考的考点，而关于滑轮组机械效率的计算又是考查的重点。求解滑轮组机械效率的问题有以下两种情况：
一、使用滑轮组在竖直方向提升物体
解题指导：使用滑轮组在竖直方向提升重物的过程中，克服物体重力所做的功是有用功，W有=G物h；在不计绳重和摩擦阻力的情况下，对动滑轮所做的功是额外功，W额=G动h，故W总=W有+W额= G物h+ G动h（或W总=Fs）。若滑轮组有n段绳子承担物重，则
机械效率（或
）。
例1工人师傅利用如图1所示的装置来提升重物，若物体重800N，每个滑轮重20N，不计绳重及摩擦，工人师傅需用_______N的拉力才能将重物匀速拉起，机械效率为_______（结果保留一位小数）。
解析 由图知，该滑轮组由“一定一动”组成，重物由2段绳子承担，在不计绳重及摩擦时，拉力；滑轮组的机械效率
（或
）。
答案 410 97.6%
二、使用滑轮组水平方向拉动物体
解题指导：使用滑轮组在水平方向拉动物体的过程中，克服物体与水平面之间的摩擦力所做的功是有用功，W有=fs物，拉力F所做的功是总功，W总=Fs绳，若滑轮组有n段绳子承担物体与地面间的摩擦力，则机械效率
。
例2如图2所示，物体A被滑轮组拉着在水平地面上5 s内匀速直线运动了2m，它受到地面的摩擦阻力是96N，绳端拉力F为40N，则A物体的运动速度是______m/s，拉力F的功率是_______W，该滑轮组的机械效率是_______。
解析 A物体的运动速度为；由图知，s绳=3s物=3×2m=6m，故拉力所做的功W=Fs绳=40N×6m=240J，拉力的功率（或绳子自由端移动的速度v绳=3v物=3×0.4m/s=1.2m/s，拉力的功率P=Fv绳=40N×1.2m/s=48W）；该滑轮组的机械效率为。
答案 0.4 48 80%
图1
图2第十二章 简单机械
考点一、杠杆的示意图及滑轮组的绕制
画杠杆示意图时，关键是力臂的画法：动力臂是支点到动力作用线的距离；阻力臂是支点到阻力作用线的距离。力臂是点到线的垂直线段。可以实线加大括号，也可以实线加箭头，虚线加大括号也行。画滑轮组绕线时，要领会题目要求，是最省力还是站在地上使用，抑或是给出了力与物重的大小关系，需通过公式计算出与动滑轮相连的绳子段数。
例1 在图1中，画出杠杆AB在图示位置静止时作用在A端点的最小力F的方向及其力臂l．
剖析：在A点施加力使杠杆在图示位置静止平衡时，当力臂最长时，所施加的力最小，杆长OA作为该力的力臂时，力臂最长，此时施加的力最小，力臂与力垂直，所以最小力与OA垂直，G的重力使杆沿顺时针转动，A点施加的力须使杆沿逆时针转动，故最小力方向斜向下。
答案：如图2所示。
考点二 杠杆平衡条件的应用及有关计算
杠杆平衡的条件是，利用它可以求其中的一个量，或者判断杠杆的某一个或几个条件发生变化后，是否还能仍然保持平衡，抑或是比较作用在杠杆上的两个力大小关系。解决这类问题，需要紧紧抓住平衡条件进行变形、判断、比较。
例2 如图3所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，当A端挂重物G1，B端挂G2时，杠杆平衡，此时OA恰好处于水平位置。AO=BO，杠杆重力不计，则（ ）
A. G1＜G2 B. G1＞G2
C. G1=G2 D.都有可能
剖析：AO=BO ，AO是G1的力臂，但G2的力臂小于BO，根据杠杆平衡条件可判断出G1＜G2。
答案：A
考点三 杠杆的分类
该题型是利用杠杆平衡条件，按照所施加动力与阻力的大小关系，把杠杆分成三类。如果动力臂大于阻力臂，即时，有，它是省力杠杆，特点是省力但费距离；若动力臂等于阻力臂，即，有，为等臂杠杆，特点是不省力，也不费距离；若，则有，是费力杠杆，特点是费力但省距离。
例3 图4是生活中常见的杠杆，其中属于生省力杠杆的是 （填写字母符号），其中属于费力杠杆的是 （填写字母符号）。
图4
剖析：用钓鱼竿钓鱼时，无论是上扬钓鱼竿还是下压钓鱼竿，其动力臂都比阻力臂短，是费力杠杆；道钉撬用来撬起铁路上的大道钉，如果我们用手来拔，是万万拔不开的，它用较小的动力来克服较大的阻力，其动力臂远远长于阻力臂，是省力杠杆；筷子是费力杠杆，它可以缩小手指的活动范围达到省距离的目的；钢丝钳可以把坚硬的钢丝掐断，它是省力杠杆。
答案：BD AC
考点四 杠杆平衡条件的探究
它主要从装置的操作、设计目的、数据分析，总结结论等角度来考查。杠杆应该在水平位置平衡，支点选在杠杆的中心等，是为了消除杠杆本身重力及摩擦等因素对实验的影响，通过调节两端的平衡螺母使杠杆达到平衡。要多测几组数据，使获得的结论具有一般性。
关于此类题型，相信实验专题中会有更详尽的讲解，不再例举。
考点五 动滑轮、定滑轮及滑轮组的省力情况
动滑轮可以省一半的力，但不能改变动力方向，即须竖直向上匀速拉动测力计，拉力才等于阻力的一半，但费2倍的距离，即，；定滑轮不省力，也不费距离，有，；滑轮组中有几段绳子与动滑轮相连，提起重物所需要的力就是物重的几分之一，即：，同时有。
例4 如图5所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是 。若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力F1、F2、F3方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是 。
剖析：提升重物时，甲和丙两个滑轮的位置是固定不动的，乙滑轮随着物体一起上升，故乙为动滑轮，甲、丙为定滑轮。动滑轮省一半的力，定滑轮不省力，但能改变动力的方向，所以用它们分别沿图示力的方向匀速提起同一物体时，甲、丙两个用力相同，等于物重，乙图的拉力是物重的二分之一，三个力的大小关系为：F1=F3>F2。
答案：乙 F1=F3>F2
考点六 有用功、总功和机械效率的判断与计算
有用功是利用机械完成某项工作时必须做的那部分功，总功是完成工作所做的全部功，它等于有用功与额外功之和，总功也是作用在机械上的动力所做的功。机械效率公式为：。
例5 如图6所示，为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为0.6kg，小明用2.4N的拉力竖直向上匀速拉动细绳（绳重和摩擦忽略不计，g取10N/kg）．
（1）若钩码2s内上升0.1m，则钩码上升的速度为多少？
（2）小明拉力做功的功率的是多少？该滑轮组的机械效率是多少？（结果保留一位小数）
（3）当钩码总重力为12N时，该滑轮组的机械效率为多大？（结果保留一位小数）．
剖析：由题目的图片可看出，承担物重的绳子段数为3，n=3，（1）根据速度公式，可直接算出钩码上升的速度。（2）因为匀速提升重物，所以小明的功率可以用公式P=Fv来计算，要注意这里的速度是绳子自由端移动的速度，它是钩码上升速度的n倍。小明做的有用功是克服钩码重力做的功，总功是拉力做的功，带入效率公式即可求出滑轮组的机械效率大小。（3）钩码重力变化后，滑轮组的机械效率也会发生变化，但绳子段数n、动滑轮重不变，故先据第一次实验的数据，通过滑轮组省力情况公式算出动滑轮重，再进行钩码重增大后的机械效率计算。
答案：（1）钩码上升的速度为：；（2）滑轮组承担物重的绳子段数n=3，绳子自由端移动距离s=3h，绳子移动速度为：，小明拉力做功的功率为：；钩码的总重：，此时滑轮组的机械效率为：；由于不计绳重与摩擦，可求得动滑轮重为：。（3）当钩码总重力为12N时，小明匀速提升它需要的拉力是：， 此时滑轮组的机械效率为：。
例6 如图7所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绳重和摩擦可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中 （ ）
A．甲图省力，机械效率甲图大
B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率乙图大
D．乙图省力，机械效率一样大
剖析：假设用这两个滑轮组提升相同的重物到相同高度，那么两次的有用功相同，又因为不计绳重和摩擦，动滑轮重相等，额外功也相同，所以总功大小也一样，根据滑轮组机械效率公式可知，两个图的机械效率一样大，但是甲图中有三段绳子承担物重，乙图中只有两段绳子承担物重，所以甲图更省力，但是它也更费距离。
答案：B
图2
图1
图3
A．钓鱼竿
B．道钉撬
C．筷子
D．钢丝钳
甲 图5 乙 丙
图6
图7
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1杠杆应用再探究
晓东学习小组的同学们知道杆秤也是一种杠杆后，决定利用身边的物品制作一个杆秤。
他们觉得教室里旧扫把的竹杆很直且质量较轻，找来一根细绳系在竹竿上作为提纽，还找了一个标有500ml的矿泉水瓶，向瓶内装满水，系上绳子作为秤砣，这样就做成了一个杆秤。
下面是测量杨柳书包的质量的操作过程：李铭手提细绳，杨柳将书包用细绳系在竹竿的一端，在竹竿的另一端移动矿泉水瓶，直至竹竿水平静止（如图甲所示）。细绳系在竹竿上的地方为杠杆的支点，然后分别用刻度尺测量支点到书包的距离为动力臂L1，支点到矿泉水瓶的距离为阻力臂L2（如图乙所示）。
他们的分析如下：先根据m=ρV计算出瓶内水的质量，再根据G=mg算出瓶内水的重力，也就是秤砣的重力。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，有G包L1=G瓶L2，则书包的重力表达式G包=G瓶L2/L1，再根据m包=G包/g算出书包的质量。
测量结果是否正确呢？章丽拿着书包到学校食堂用电子秤测了测，发现两次测量的数据有很大的不同，为什么会有这么大的差异呢？
是不是选做杆杆的竹竿质量较大，还是矿泉水瓶有一定质量，会使测量的结果偏小呢？最后他们认定造成这么大差异的主要原因是矿泉水瓶有一定质量。因为阻力和阻力臂相乘，如果阻力算小了，其乘积变小，在动力臂不变时，动力必然会小，造成测量的书包重力变小，导致质量变小。
章丽想：“如果找一个质量固定的物体来做秤砣岂不更好！”于是他们到实验室找老师借了一个质量为500g的钩码，一测量，和用电子秤测量的数据基本吻合。
杨柳说：“既然可以测量物体质量，如果多一杯水，那就可以测量密度比水大的金属密度。”
他们又找来一块金属，用细线将竹竿系在O点吊起，然后将金属块挂在竹竿左端C处，将钩码挂在竹竿右端，调节钩码的位置，使竹竿在水平位置平衡，此时钩码挂在竹竿上的位置为D，用刻度尺测出OD的长度L0D（如图丙）。此时根据杠杆的平衡条件有G金属LCO=G码L0D；推理有：ρ金属V金属gLCO=G码L0D。
再把金属块浸没在水中，把钩码从D处移动到E处，竹竿再次在水平位置平衡，用刻度尺测出OE的长度LOE。此时金属块受到了重力和浮力，根据杠杆的平衡条件有（G金属-F金浮）LCO=G码L码推导有：（ρ金属V金属g-ρ水gV金属）LCO=G码L1。
最后利用上述测量出的物理量和水的密度ρ水，计算金属块密度。他们推导出的金属密度表达式：ρ金属= ① 。
他们忘记了写表达式了，请你帮忙补上去。
李铭说：“既然能够测固体的密度，那也可以测液体的密度”。李铭说出了他的办法：只需要在测量金属密度的步骤基础上增加一步即可（如图丁）。下面是他们测出液体密度的部分实验步骤，请你按照他们的实验思路，将步骤补充完整。
（1）用细线将竹竿系在O点吊起，将金属块挂在竹竿左端C处，将钩码挂在竹竿右端，调节钩码的位置，使竹竿在水平位置平衡，此时钩码挂在竹竿上的位置为D，用刻度尺测出OD的长度L0D；
（2）将适量水倒入烧杯（水的密度为ρ水为已知），将金属块B浸没在水中且不碰烧杯，把钩码从D处移动到E处时，竹竿在水平位置再次平衡，用刻度尺 ② ，将金属块B取出，用抹布擦干；
（3）将适量液体倒入另一烧杯，将金属块浸没入液体中且不碰烧杯，将钩码从E处移动到F处时，硬棒再次在水平位置平衡，用刻度尺 ③ ，将金属块B取出，用抹布擦干；
（4）利用上述测出的物理量和水的密度计算出液体的密度。液体密度的表达式为：ρ液= ④ 。
参考答案：①ρ水L0D/（L0D-LOE） ②测出OE的长度LOE ③测出OF的长度LOF、
④（L0D-LOF）ρ水/（L0D-LOE）制作翻跟头魔丸
一、实验器材：
支架1个，有机玻璃槽1个，两头圆形的塑料圆柱体（魔丸）1个，钢珠1个
二、实验设计：
1．如图所示，将魔丸平放在有机玻璃槽的一端，抬起有魔丸的这端，观察魔丸怎样运动至另一端。反复多次。
现象：魔丸翻滚着运动到另一端。
2．将有机玻璃槽的中间架在支架上，用手控制两端的高低，观察魔丸的运动。
现象：魔丸翻滚着在玻璃槽内来回运动。
三、探究问题：
1．魔丸为什么会像翻跟头似的运动而不是直接滑动下去？
答：因为魔丸内部的钢珠使魔丸的重心前后移动，魔丸围绕着重心转动，所以魔丸像翻跟头似的运动。
2．猜想一下魔丸内部的结构会是怎样的？
答：魔丸内部有一颗钢珠，直径差不多是魔丸长度的一半。
3．试分析魔丸运动时重心的变化以及能量的转换情况。
答：当魔丸翻滚时重心不断地向魔丸前端移动。钢珠的重力势能不断地转化为魔丸翻滚的动能。
注意事项：
不要将有机玻璃槽倾斜得过大（接近竖直），以免圆柱体内的钢珠砸坏玻璃槽的两端。
木棒因何平衡
　　把一根光滑的木棒像图1那样放在分开的两手的食指上。现在相向移动两个手指，直到合并在一起为止。非常奇怪，两个手指碰在一起的时候，木棒还保持着平衡，并没有掉下来。你可以把这个实验重复做几次，并且每次变换手指一开始放的位置，可是结果总是一样：木棒最后总是平衡着。如果不用木棒，而是用画图的尺、有杖头的手杖、打弹子的棒、擦地板的刷子，也能得到同样的结果。
　　这种出人意料的结果是怎样得到的呢？
　　原来，木棒平衡在合并在一起的两个手指上的时候，两个手指显然是在木棒的重心下面（如果从重心引出的一条竖直向下的线能够通过支持物的支撑面里，那么这物体就在平衡状态中）。
　　在两个手指分开的时候，离木棒重心近的那个手指，负重比较大，压力大，离重心近的那个手指一定会比离重心远的手指受到更大的摩擦力。因此离重心近的手指就不在木棒下面滑动；滑动的总是那个离重心远的手指。一旦滑动的那个手指比不滑动的那一个更接近重心的时候，就换了一个手指滑动了。经过几次这样的交换，两个手指就并在一起。因为每次只有一个离重心比较远的手指在移动位置，所以两个手指最后碰在一起的地方，必然是在木棒重心的下面。
　　我们用擦地板的刷子再做一次（如图2甲），并且同时提出这样一个问题：如果在两个手指碰在一起的地方把刷子切成两段，再把它们分别放在天平的两个托盘里，如图2乙，那么，哪一头会比较重些──是柄的那一头，还是刷子那一头？
　　看来，刷子的两部分既然能在手指上平衡，那么在天平上也应当能够平衡。可是事实上，刷子的那一头比较重。这又是什么道理呢？原来当刷子平衡在手指上的时候，手指和刷子接触的点为杠杆的支点，支点在左边的部分重心离支点较远，力臂较大；而支点右边的部分重心离支点较近，力臂L右较小，由杠杆平衡条件G左l左=G右l右可知，l左＞l右， G左＜G右。把左右两段分别放在等臂的托盘天平上时（如图2乙），应该是刷子那端下沉。
　　我们还可以置备一些棒，它们重心的位置各不相同，把这些棒在重心地方切成长短不同的两段。把每根棒的两部分放在天平上，你一定会非常惊奇，原来短的一段总比长的一段要重些。
（指导老师：山东 刘其波）
图1
图2极端法解杠杆题
有些杠杆题若用常规方法来解答，其过程不仅繁琐，而且复杂，但若能改变思维，则往往能收到意想不到的效果，下面便向同学们介绍一种解答杠杆题的妙法——“极端法”。下面便列举该法在杠杆解题中的几处应用。
例1 如图1所示的轻质杠杆，AOA.杠杆仍保持平衡 B.A端向下倾斜
C.B端向下倾斜 D.无法判断
解析 假设将G1从A移至O点，则支点O左端已不再受力了，力与力臂乘积为O，而G2在移动相同距离时却还未到达O点，支点右端力与力臂乘积不为0，所以B端将向下倾斜
答案 C。
点拔 此题若用常规方法来解答则应先判断两边力的大小，然后列出两边钩码都向支点移动相同的距离时力与力臂的乘积，通过比较它们的大小才能判断出正确的结论。但这样分析运算起来比较繁杂，相比之下使用“极端法”明显使解答过程变为简单快捷了。
例2 如图2所示的杠杆处于平衡状态，且每个钩码相同，如将两侧的钩码各减去一个，则杠杆将（ ）
A.仍然平衡 B.左端下沉
C.右端下沉 D.无法确定
解析 假设将两侧的钩码各减去两个，（该假设符合题目要求）则支点右侧无钩码，而左侧还剩下2个，由杠杆平衡条件可知，杠杆将会向左端下沉。
答案 B。
点拔 将两侧的钩码各减去一个后，若使用常规法分析，虽然左边剩下的钩码比右边的多，即左边钩码对杠杆的拉力大于右边钩码对杠杆的拉力，但由于左边拉力的力臂小于右边拉力的力臂，到底力与力臂的乘积谁更大，在短时间内是难以得出结论的，而使用“极端法”就一目了然了， 极大的提高了解题速度。
图1
图2滑轮需分清 效率要算对
对于滑轮部分的知识，同学们应该关注对动、定滑轮的辨识，组装滑轮组及相关的简单计算等；对于机械效率部分的知识，同学们应该弄清有用功、总功和额外功的含义，了解与机械效率有关的因素。
知识点一、滑轮的类别
由定义、特点区分定滑轮、动滑轮。（1）定滑轮是使用时轴固定不动的滑轮。其特点是不省力，但能改变力的方向，给工作带来方便。（2）轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。其特点是能省一半的力，但不能改变用力的方向，省了力但要费距离。
例1 观察图1中甲、乙两图人们利用简单机械的情景。其中，甲的目的是 ___ ，乙的目的是 _____ 。
解析 由图知，甲中的滑轮的轴随重物一起移动，属于动滑轮，其目的是省力；乙中的滑轮使用时轴固定不动，属于定滑轮，其目的是改变施力的方向。
答案：省力；改变施力的方向。
方法技巧：分析题图滑轮的使用情况，根据定义确定动、定滑轮是解题的关键。
知识点二、滑轮组
确定承担物重的绳子根数的方法：绳子的股数是指“直接承担”物重的绳子股数。一般情况下，可先看动滑轮个数n，再看动滑轮中间挂钩是否使用。若使用动滑轮的挂钩，承重股数为2n+1；不使用动滑轮的挂钩，承重股数为2n。也可以在动、定滑轮之间画一条线，将它们分开，只数动滑轮上绳子的股数。如图2所示，甲图中n=4，乙图中n=5。有一种特殊情况，绳子自由端也承重，如丙图所示，此时n=3。
图2
例2 如图3所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重为50N，定滑轮总重力为40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时人需用力（ ）
A．200N
B．210N
C．250N 图3
D．262.5N
解析 由题图知，人在吊篮里拉着绳子不动，绳子自由端承担着物重。所以承担物重的绳子总数n=5，拉力F=（G物+G人+G动）/n=(400N+600N+50N)/5=210N。
答案：B。
方法技巧：这类题目关键是弄清承担物重的绳子的股数。在本题中明确绳子自由端承担物重决定着解题的成败。
知识点三、滑轮组的绕制
确定绳子固定端的挂点的方法——“奇动偶定”：当n为奇数时，绳子的固定挂点应挂在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，绳子的固定挂点应挂在定滑轮的挂钩上。
例3 用滑轮组提升重物，请在图4甲中画出拉力F＝G/3的绳子的绕法。（不计动滑轮重、绳重和摩擦）
解析 因为F＝G/3，所以承担物重的绳子根数n=3根。n为奇数，绳子的固定挂点应挂在动滑轮的挂钩上，然后绳子依次绕过定滑轮和动滑轮即可。
答案：如图4乙所示。
点拨：理解题中要求，根据F＝G/3判断承担物重的绳子根数是解题的关键。
知识点四、滑轮组的机械效率 图4
例4 若两钩码重2N，提升高度为h，每个动滑轮重0.5N，求图5甲、乙中两滑轮组的机械效率（绳子质量和摩擦不计）。
　　解析：
　　
　　
甲 乙
图5
甲 乙探究影响斜面机械效率的因素
通过学习，晓东小组知道除了杠杆、滑轮之外，斜面也是一种简单机械，决定探究“影响斜面机械效率的因素”。还是分成两组：晓东和章丽一组，杨柳和李铭一组，先各自准备，后集中展示。
晓东和章丽提出了三种不同的猜想：
A.斜面越倾斜，斜面机械效率越大；
B.斜面越倾斜，斜面机械效率越小；
C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关。
他们首先进行理论分析和实验设计：
要判断斜面的倾斜程度是否与斜面的机械效率有关，必须测量斜面在不同倾斜程度下的机械效率；而要测量效率，首先要弄清把物体匀速拉到斜面顶端时所做的有用功和总功；而有用功是不用斜面直接用手将物体提升一定高度所做的功，即W有=Gh，所以要测量有用功，必须用弹簧测力计测出物体的重力G，用刻度尺测出物体上升的高度h；总功是使用斜面将物体匀速提升到相同高度时所做的功，即W总=FL，所以要用弹簧测力计测出将物体沿斜面从底端匀速拉倒顶端时的拉力F，用刻度尺测出物体在斜面上移动的距离L。
他们搭建了一个如图所示的斜面，在不同的倾斜程度下做了三次实验。
每次实验时，使用的是同一块斜面，沿斜面被拉到顶端的也是同一个木块；改变斜面的倾斜程度是指改变斜面与水平面的夹角；他们还特别注意在实验时把物体沿着斜面往上拉动时匀速而缓慢。
他们进一步讨论到实验中可能出现的六个物理量：被拉物体的重力G、弹簧测力计的拉力F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h。
你认为实验必须测量的物理量有哪些，请你告诉他们： ① （只填所测物理量符号）；再请你帮助他们写出用需要测量的物理量符号表示斜面的机械效率的计算公式：η= ② 。
他们接着进行分析：如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值应该保持不变。如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，这说明实验前的猜想A是 ③ （选填“正确”或“错误”）的。
杨柳和李铭提供了一个实验表格，然后边实验边纪录边讲解。
实验次数 斜面倾角 斜面材料 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W/J 总功W/J 机械效率η
1 30° 玻璃 7 0.5 4.9 1 3.5 4.9 71.4%
2 30° 木板 7 0.5 6.0 1 3.5
3 30° 毛巾 7 0.5 6.5 1 3.5 6.5 53.8%
4 20° 木板 7 0.34 4.9 1 2.38 4.9 48.6%
5 15° 毛巾 7 0.26 5.1 1 1.82 5.1 35.7%
下面是他们的分析过程，如有遗漏的地方，请你帮助补充完成：
（1）在第2次实验中，拉力做的总功是 ④ J，斜面的机械效率是 ⑤ ；
（2）对比1、2、3次实验数据，可以得出的结论是：当其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率就越 ⑥ 。
（3）分析1、4、5次实验数据得出：斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越大。你认为他们的结论正确吗？如果不正确，存在什么问题？ ⑦ 。
（4）实验中他们还发现：斜面材料相同时，斜面倾角越小，斜面越 ⑧ （选填“省力”或“费力”）。
综合两组同学的实验，得出的实验结论为：
斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关。在斜面粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高；在斜面倾斜程度一定时，斜面越光滑（粗糙程度越小），斜面机械效率越高。
参考答案：①G、F、s、h ②Gh/Fs ③正确 ④6 ⑤58.3% ⑥小
⑦不正确，没有控制斜面的粗糙程度相同 ⑧省力“滑轮”分析三法
一、根据滑轮的实质分析
例1 如图1所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A. F1最小 B. F2最小
C. F3最小 D.F1、F2、F3的大小相等
解析 由于定滑轮实质是等臂杠杆，力F1、F2、F3方向不同，但力臂相同，所以大小相同。
答案 D。
点拨 定滑轮实质是等臂杠杆，定滑轮工作时，无论拉力方向如何，拉力的力臂不变，拉力的大小也不变；动滑轮实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，所以利用单个动滑轮至少可以省一半的力。
二、根据滑轮的作用分析
例2 某建筑工地使用如图2所示装置搬运建筑材料，用此装置将一块重为320kg的建筑材料提升5m。则这个过程中，拖拉机的拉力大小为___________N，拖拉机移动的距离为________m。
解析 图中两个滑轮在物体运动时其轴的位置不变，所以都是定滑轮。因为使用定滑轮不省力，拖拉机的拉力等于建筑材料的重力，即F=mg=320kg× 10N/kg=3200 N。又因为定滑轮不省距离也不费距离，所以拖拉机移动的距离等于建筑材料上升的高度，即s=h=5m。
答案 3200 5。
点拨 定滑轮工作时，轴的位置不动。定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。
三、根据“力的平衡”分析
例3 如图3所示，在竖直向上大小为10N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升.已知重物A上升速度为0.2m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（ ）
A．20N 0.4m/s B．20N 0.1m/s
C．5N 0.4m/s D．5N 0.1m/s
解析 图中滑轮是动滑轮，但拉力作用在动滑轮轴上，物体对滑轮的
拉力作用在滑轮轮边上。如图4所示，以滑轮为研究对象进行受力分析，滑轮匀速运动，受平衡力作用，则，所以物体的重力GA=1/2F=5N。滑轮上升的速度为重物A上升速度二分之一，即0.1m/s。
答案 D。
点拨 当拉力作用在动滑轮的轴上时，这时动滑轮不再省力，而
是费力，但可以省一半的距离。
图1
图2
图3
图4汽车起重机的小秘密
知识引入
如图1所示的汽车起重机可是名副其实的“大力士”，他可以毫不吃力地吊起成吨的货物，并能按照指令放在指定的位置。汽车起重机的这种超凡能力，为大型货物的搬运提供了便利。汽车起重机为何会拥有如此巨大的力量呢？原来，是吊臂上的轮子在“捣鬼”。不只是汽车起重机，还有好多机械都具备这样的能力，扫扫下面这个二维码，你会发现它们的队伍是如此庞大。
概念分析
一、滑轮
滑轮是个周边有槽，能绕轴转动的小轮，滑轮是一种变形的杠杆。它可以持续旋转，因此可以看做是连续旋转的杠杆。
（一） 定滑轮和动滑轮
1.定滑轮
（1）概念：使用时，轴固定不动的滑轮，叫做定滑轮。
（2）特点：定滑轮不省力，但可以改变动力的方向，且不费距离。忽略摩擦时有，F=G，s=h成立。F是施加在定滑轮上的动力，G是被提升的物重，s是绳子自由端移动的距离，h是重物被提升的高度。
（3）实质：定滑轮可看做一个变形杠杆，如图2所示，定滑轮的轴相当于支点O，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，，根据杠杆平衡条件得：。所以，定滑轮的实质是一个等臂杠杆，它不省力也不费力，不省距离也不费距离。
2.动滑轮
（1）概念：使用时，滑轮的轴随物体一起运动，这样的滑轮叫做动滑轮。
（2）特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向，且费距离。有，成立。
（3）实质：动滑轮也可看做一个变形杠杆，如图3所示。支点O在动滑轮的边缘上，动力臂是轮的直径，阻力臂是轮的半径，动力臂为阻力臂的2倍，即，根据杠杆平衡条件可得，能省一半的力。因此动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
3.定滑轮和动滑轮的比较
滑轮 定滑轮 动滑轮
物重 G G
拉力 大小
方向 朝不同方向均可 竖直向上
钩码上升高度 h h
拉力（绳子自由端）移动距离 s=h s=2h
省力情况 不省力 省一半力
改变用力的方向情况 能改变用力的方向 不能改变用力的方向
实质 等臂杠杆 的省力杠杆
实例 旗杆顶端的轮子 起重机的起重吊臂上的滑轮
说明：上述表格中的省力情况是不计动滑轮重、绳重和摩擦时才成立的。生活中还有哪些定滑轮和动滑轮呢？
（二）滑轮组
1.组成：滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的，可以达到既省力又改变力方向的目的，但同时需要多移动距离。使用中的省力效果决定于承担物重的绳子段数。
2.省力特点：用滑轮组提起重物时，动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一。可用公式表示为：。
说明：上面的公式是忽略了动滑轮重、绳重和摩擦得出的结果，若动滑轮重不能忽略，则公式变化为：。
（三）轮轴和斜面
1.轮轴：由一个轴和一个大轮组成，轮轴的实质也可看做是杠杆的变形。轮的半径为R，轴的半径为r。动力施加在轮上，阻力施加在轴上，根据杠杆平衡条件就有：，由于，所以，使用轮轴省力，也能改变力的方向，但要费距离。
2.斜面：斜面是一种可以省力，但费距离的简单机械。如图4，当斜面高度h一定时，斜面越长越省力。如果忽略摩擦，理想情况下的斜面公式为：。
图4
二、机械效率
（一）有用功和额外功
1.有用功：为了达到工作目的必须做的有用的功，用表示。比如提水上楼，对水做的功就是有用功。
2.额外功：人们为达到工作目的时，对完成工作无意义，却又不能不做的那部分功，叫做额外功，用表示。提水上楼时，对桶做的功就是额外功。
常见做额外功的几种原因：
（1）提升物体时，克服机械自重、容器重力等做的功，比如提水时克服桶重做的功；（2）克服机械的各部分之间的摩擦所做的功，比如使用滑轮组提升重物时，克服轮与轴之间的摩擦、绳子与轮之间的摩擦所做的功。
3.总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用表示。总功、有用功和额外功之间的关系为：。总功是使用机械时，作用在机械上的动力所做的功，。
（二）机械效率
1.机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。写成公式为：。
说明：（1）机械效率是有用功与总功之比，它只有大小没有单位。由于额外功总是存在的，所以有用功总是小于总功，机械效率总是小于1，通常用百分数表示。
（2）机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时，不能只考虑一个因素。当总功一定时，有用功越多，或额外功越少，机械效率越高；当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率越高；当额外功一定时，总功越多，有用功所占比例越大，机械效率越高。
（3）机械效率是标志机械性能好坏的一个主要参数，机械效率越高，性能越好。
（4）机械效率高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度无关。
（5）机械效率不是固定不变的。同一机械在不同的做功过程中，其机械效率往往会不同。
2.机械效率的测量：
（1）滑轮组机械效率：实验过程中，必须匀速提升钩码，且在提升过程中读取测力计示数。结论：同一滑轮组的机械效率不是固定不变的，与被提升的物重有关，物重增大，机械效率增大；还跟动滑轮重有关，动滑轮越重，机械效率越低；另外机械效率还与摩擦、绳重等因素有关。
（2）斜面机械效率：拉动小车时拉力沿着斜面，且使小车做匀速直线运动。结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，还与物体与斜面之间的摩擦力有关。斜面越陡，机械效率越高；摩擦力越大，机械效率越低。
方法总结
1.滑轮组确定承担物重的绳子段数n的方法：用手按住滑轮组的定滑轮部分，数一数与动滑轮相连的绳子段数有多少，它就是承担物重的绳子段数n。
2.计算机械效率时，公式对于滑轮组不同情况下的表达式总结：
（1）用滑轮组提升重物时，；如果不计绳重和摩擦，机械效率也可以表示为：。
（2）用滑轮组水平拉动物体匀速前进时，其机械效率为：，其中f为物体与水平面之间的摩擦力，F为拉力，n为承担摩擦力的绳子段数。
图1
生产生活中使用滑轮的其他“大力士”机械的视频或图片及名称，重点部位圈标介绍。
图2
图3
生活中的定滑轮图片或小视频及简介。
生活中的动滑轮图片或小视频及简介。
考题中常见滑轮组。
生活中的轮轴图片或小视频及简介。
生活中的斜面图片或小视频及简介，如盘山公路。

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