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(共39张PPT)
第2节　滑轮、斜面及机械效率
第十一讲
真题链接
1.（2021江西）如图所示，物体A在拉力F的
作用下以0.1m/s的速度匀速上升，则绳子自由
端移动的速度是_________m/s；以动滑轮为参
照物，物体A是_________的。
滑轮（组）的计算
0.2
静止
2.（2020江西，多选）如图所示，将重6N的物体匀速拉高
20cm。在此过程中，不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，以
下说法正确的是（　 　）
A.绳子自由端被拉下1.2m
B.绳子对地面的拉力为1N
C.对物体所做的功为1.2J
D.横梁受到的拉力为9N
CD
3.（2016江西，多选）在测滑轮组的机械
效率的活动中，瑞瑞同学在与动滑轮相切
的细绳上做一标记A（如图甲所示），然
后用大小为F的拉力匀速竖直向上提升总
重力为G的钩码。当钩码上升的高度为H
时，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上做另一标记B，并测得A、B两点间的距离为2H（如图乙所示）。
机械效率的计算
以下所求物理量正确的是（　 　）
A.拉力所做的功W＝2FH
B.拉力所做的有用功W有用＝GH
C.该滑轮组的机械效率η＜1
D.该滑轮组的机械效率η＝
BCD
4.（2023江西）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子的质量为20kg，斜面长3m，高1.2m，g取10N/kg。
（1）求箱子受到的重力。
（2）求箱子受到的摩擦力。
解：（1）箱子受到的重力G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N
（2）推力所做的功W总＝Fs＝100N×3m＝300J
有用功W有＝Gh＝200N×1.2m＝240J
额外功W额＝W总－W有＝300J－240J＝60J
斜面对箱子的摩擦力f＝＝＝20N
（3）求斜面的机械效率。
（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法？
解：（3）斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%
（4）适当减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度。
1.滑轮（组）
考点扫描
滑轮和其他简单机械（10年3考）
定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
定滑轮 动滑轮 滑轮组
定义 轴固定不动的滑轮 轴可以随被吊物体一起运动的滑轮 把定滑轮和动滑轮组合在一起
实质 相当于一个 ①________杠杆 相当于动力臂是阻力臂2倍的②_________杠杆 /
特点 可以③_________ _______，但不省力，也不省距离 可以④_________，但费距离（不能改变力的方向） 既可以省力，又可以⑤________ _______
等臂
省力
改变力的
方向
省力
改变力
的方向
定滑轮 动滑轮 滑轮组
F与G的 关系 F＝G（不计绳重、摩擦） F＝G（不计动滑轮重、绳重及摩擦） F＝G（不计动滑轮重、绳重及摩擦）
s和h的关系 s＝h s＝2h s＝nh
2.其他简单机械
（1）斜面：斜面是一种⑥_________力、费距离的简单机械。例如：盘山公路、螺丝螺纹等。
（2）轮轴：由具有公共转轴的轮和轴组成，轮轴也可以看成是杠杆的变形。例如：门把手、方向盘、扳手等。
省
省力的机械要费距离，费力的机械能省距离。使用任何机械都不省功（功的原理）。
机械效率（10年4考）
三种功 有用功 我们需要的、有利用价值的、必须要做的功，叫做有用功，记作W有用
额外功 没有利用价值的但是又不得不做的功，叫做额外功，记作W额外
总功 有用功与额外功之和，叫做总功，记作
W总；W总＝⑦___________________
W有用＋W额外　
机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的⑧_________叫做机械效率，用符号η表示 竖直滑轮组 提高滑轮组机械效率的方法：增加⑨_________，减小动滑轮重、绳重，减小⑩_________等
比值
物重
摩擦
W有用＝Gh，W总＝F·s＝F·nh
η＝×100%
机械效率 水平滑轮组 提高滑轮组机械效率的方法： _________物体与地面间的摩擦， _________滑轮转轴处摩擦等
增大
减小
W有用＝fs，W总＝F·L＝F·ns
η＝×100%
机械效率 斜面 提高斜面机械效率的方法： _________斜面的倾斜程度， _________摩擦等
增大
减小
W有用＝Gh，W总＝Fs
η＝×100%
1.科学思维 （2023新余一模）如图所示的滑轮组，在不计绳重和摩擦的情况下，均将重力为G的物体匀速提升h的高度，且每个滑轮的重力都等于G0（G0＜G）。绳子自由端的拉力F1与F2的大小关系为
_________，甲装置的机械效率η1
与乙装置的机械效率η2的大小关
系为_________。
考向聚焦
F1＜F2
η1＜η2
2.物理学与工程实践 图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效示意图。当此“车梯”匀速提升重物时（　　）
A.该“车梯”承担物重的绳子有5股
B.绳端拉力F是物重G的
C.使用“车梯”可以省距离
D.增大物重，“车梯”的机械效率变高
D
3.全国视野 （2023广州）用滑轮组进行“一瓶水提升一个
人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高
0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30N，绳b对人的拉力为F2
＝480N。此过程中（　　）
A.有用功为300J
B.F1做的功等于F2做的功
C.F1做的功小于F2做的功
D.滑轮组的机械效率为80%
D
此类试题包括两种类型：一是利用滑轮组提升重物；二是利用滑轮组水平拉动物体。分析问题时，首先明确两点：哪个（些）是动滑轮，哪个（些）是定滑轮；动滑轮上承担物重或摩擦力的绳子有几段。再根据已知条件，运用功、功率、机械效率公式进行计算。
重难突破
有关滑轮组的功、功率、机械效率的综合运用
多角度设问 如图甲所示，每个滑轮重50N，用这个滑轮组把质量为40kg的重物在2s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦。（g取10N/kg）
（1）重物上升的速度为_________m/s。
（2）绳子自由端移动的距离为_________m。
（3）拉力F的大小为_________N，拉力做的功为_________J，拉力F的功率为_________W。
（4）滑轮组做的有用功为_________J，额外功为_________J，滑轮组的机械效率约为_________（结果精确到0.1%）。
1
6
150
900
450
800
100
88.9%
（5）若将滑轮组的绕线改为如图乙所示的情形，同种情况下，滑轮组的机械效率_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
不变
（2023荆州）一名同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s。已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中（　　）
A.绳子自由端移动的距离为3m
B.拉力做的有用功为500J
C.拉力做的额外功为150J
D.拉力做功的功率为25W
D
（2023景德镇质检）小陈同学用如图甲所示的两个滑轮组成滑轮组，在同一种组装方式下，匀速提升不同质量的重物，得到一系列拉力F与物重G的大小关系，并绘制出图乙所示的F－G图像（不计绳重及摩擦）。
（1）依据图像所提供的信息，计算图中动滑轮的重力大小。
解：不计绳重及摩擦，拉力F＝（G＋G动）
选取图像上两个特殊点（30，20）、（70，40）代入上式可得
20N＝×（30N＋G动）①
40N＝×（70N＋G动）②
联立①②解得G动＝10N，n＝2
（2）在图甲中画出滑轮组的绕绳方法。
解：由（1）可知动滑轮上承担物重的绳子股数n＝2，绕绳方法如图所示。
（3）当物重为90N时，求滑轮组的机械效率。
解：不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%
实验　测量滑轮组的机械效率（10年未考）

【实验原理】η＝×100%。
实验探究
【实验过程】
1.实验器材及操作
（1）实验器材：弹簧测力计、刻度尺、若干钩码、滑轮组、细绳、铁架台。
（2）应测物理量：钩码重力G、钩码被提升的高度h、拉力F、绳子自由端移动的距离s。
（3）弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动的目的是使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小。
2.控制变量法
（1）探究滑轮组的机械效率与钩码重力大小的关系，应控制同一滑轮组的绕线方式相同，改变滑轮组悬挂钩码的数量。
（2）探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系，应控制滑轮组悬挂钩码的数量相同，改变动滑轮的数量或换用重力不同的动滑轮。
3.数据分析及计算
（1）有用功的计算：W有＝Gh。（2）总功的计算：W总＝Fs。（3）机械效率的计算：η＝×100%＝×100%。
【实验结论】当动滑轮重一定时，物体越重，机械效率越高。当物重一定时，动滑轮越轻，机械效率越高。
【分析与论证】
1.提高机械效率的方法：（1）增加提升的物重。（2）减轻动滑轮的重力或减少动滑轮的个数。（3）减小摩擦。
2.滑轮组机械效率的大小与物体被提升的高度、滑轮组的绕线方式和提升物体的速度无关。
在“测滑轮组机械效率”的实验中，小华用大小相同的滑轮，组成如图甲所示的滑轮组进行实验，并把数据整理记录在表中。
实验 次序 滑轮 材质 钩码重 G/N 提升钩 码的高 度h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 总功 W总/J 机械效
率η
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 塑料 2 0.1 0.2 0.8 0.3 ① ②
（1）本实验需要的测量工具除了如图甲所示的之外，还需要_______。
（2）测量过程中，竖直向上_________拉动弹簧测力计。
（3）表中①处的正确数据是_________，表中②处的正确数据是_________。
刻度尺
匀速
0.24
83%
（4）比较第1、2两次实验可知：使用同一滑轮组提升不同的钩码，钩码越重，滑轮组的机械效率越_______。
（5）比较第2、3两次实验可推测，若将铝质滑轮更换为体积大小相同的铁质滑轮，再次将重2N的钩码提升0.1m，则滑轮组的机械效率可能为_______（填序号）。
A.72%　　B.67%　　C.53%
高
C
（6）【实验推理】实验表明：额外功越小，总功越接近有用功。通过进一步推理可得出：假如没有额外功，总功等于有用功。可见，使用任何机械都_________。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是_________。
A.光的反射定律 B.牛顿第一定律
C.阿基米德原理 D.焦耳定律
不省功
B
（7）【实验评估】不计绳重和摩擦，只按照如图乙所示的绕绳方法组装滑轮组，并提升相同重力的物体。对比图甲和图乙所示的滑轮组的机械效率，可知η甲________（选填“大于”“小于”或“等于”）η乙。
等于(共44张PPT)
第1节　杠　杆
第十一讲
课标要求
真题链接
1.（2023江西节选）某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学，他们参观了世界上先进的古代排水系统之一。如图所示的是福寿沟的工作原理简化示意图，其中有一个独特的设计——水窗。当江水水位低于水窗时，城内水通过福寿沟将水窗冲开流入江中，该水窗类似于_________（填简单机械名称）。
杠杆及其应用
杠杆
2.（2022江西）明代学者宋应星（江西
人）著有《天工开物》，如图所示的是
书中描绘的古代劳动人民用桔槔汲水的
场景。桔槔属于________（选填“杠杆”
“滑轮”或“轮轴”）；使用时，机械
效率η_________（选填“＞”“＜”或“＝”）1。
杠杆
＜
3.（2017江西）如图所示的是小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景。此时扫帚属于________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。平时用力扫地，通过___________的方法来增大摩擦，可使地面打扫得更干净。
费力　
增大压力
4.（2021江西）【探究名称】探究杠杆的平衡条件。
【猜想与假设】
猜想一：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
猜想二：动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离
探究杠杆平衡条件
【设计实验与进行实验】
（1）如图甲所示，应将杠杆两端的平衡螺母向_________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图乙所示，小明同学挂上钩码并调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，记录的数据如表。
（3）改变钩码的_________和钩码的位置，重复上述实验两次，记录的数据如表。
左
个数
实验次序 动力F1/N OB间距离/cm 阻力F2/N OA间距离/cm
小明 1 1.0 5 0.5 10
2 1.5 10 1.0 15
3 1.0 10 2.0 5
小红和小明 4 0.8 15 1.0 10
5 1.4 15 1.0 10
【分析与论证】根据小明同学的数据可验证猜想________
（选填“一”“二”或“一和二”）是正确的。而小红同
学认为小明同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的
作用点的距离，具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力
的________进行实验。于是，小红同学协助小明同学按图
丙方式进行实验，获得表中后两组数据。综合分析表中数
据可验证猜想________是错误的。若要验证另一种猜想是
否正确，必须添加的测量工具是_________。
通过以上探究，小明同学真正理解了力臂是支点到______
_________的距离。
一和二
方向
二
刻度尺
力的作
用线
5.（2019江西）如图所示的是小鹰和小华同学探究杠杆平衡条件的实验装置。
（1）实验前，小鹰和小华同学发现实验装置如图甲所示。为了使杠杆在水平位置平衡，他们应将左端的平衡螺母向左调节或将右端的平衡螺母向_________（选填“左”或“右”）调节。
左
（2）实验中，两名同学在杠杆的左右两侧加挂钩码，如图
乙所示。如果两人决定只改变左侧钩码的位置，则向_____
移动，才能使杠杆在水平位置重新平衡。改变钩码的个数
及位置，并进行多次实验。
（3）实验后，两名同学将所得的数据进行分析处理，最终
得到杠杆的平衡条件为____________________________。
右
动力×动力臂＝阻力×阻力臂　
6.（2015江西）探究杠杆的平衡条件。
【提出问题】如图甲所示的是一种常见的杆秤，此时它在水平位置平衡。
发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉。他认为杠杆的水平平衡状态可以通过改变作用在杠杆上的_________来实现。
发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平平衡状态，说明通过改变__________的长短也可以使杠杆处于水平平衡的状态。
那么，杠杆在满足什么条件时才平衡呢？
力
力臂
【制订计划与设计实验】
实验前，轻质杠杆处于如图乙所示的状态。使用时，应将杠杆的平衡螺母向_________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。这样做的好处是__________
____________。
右
方便直接
测出力臂
【实验结论】如图丙所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是________________
___________________。
动力×动力臂＝
阻力×阻力臂
1.杠杆及其平衡条件
考点扫描
杠杆（10年8考）
定义 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒 图示
五 要 素 （1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用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：从支点到①_____________的距离，用L1（或l1）表示 （5）阻力臂：从支点到②_____________的距离，用L2（或l2）表示
动力作用线
阻力作用线
杠杆平衡 杠杆在力的作用下处于静止状态或绕支点匀速转动
杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。表达式：
③ _______________
F1L1＝F2L2　
杠杆平衡时最小动力问题：根据杠杆平衡条件，要使动力最小，动力臂必须最长，从支点到动力作用点的距离为最长动力臂。
2.杠杆的分类
杠杆类型 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆
示意图
力臂的关系 L1④_______L2 L1⑤_______L2 L1⑥_______L2
＞
＜
＝
力的关系 F1＜F2 F1＞F2 F1＝F2
特点 省力、费 ⑦_________ 　费力、省 ⑧_________ 既不省力，也不省距离
应用举例 动滑轮、手推车、花枝剪刀等 起重臂、人的前臂、理发的剪刀、钓鱼竿、筷子、镊子等 天平、定滑轮、跷跷板等
距离　
距离　
判断杠杆类型的关键是确定动力臂与阻力臂的大小关系。
1. 如图所示，仰卧起坐和俯卧撑都是锻炼身体
的方式。做仰卧起坐时人体可以近似看成是_________杠
杆，做俯卧撑时人体可以近似看成是_________杠杆。（均选填“省力”“费力”或“等臂”）
考向聚焦
费力
省力
2.物理观念 （2023抚州八校模拟）如图所示的是我们日常生活中常见的汤勺，其勺柄印有凹凸不平的花纹，在美观的同时还能起到_________摩擦的作用；用汤勺舀汤时，汤勺可以看作是一个_________杠杆。
增大
费力
3.教材图片 如图所示的是工地搬运砖头的独轮车，人抬起
车把时，车体可以看成一个杠杆。关于这个杠杆，下列说
法正确的是（　　）
A.砖头的位置远离车轮时抬起更费力
B.此独轮车相当于一个费力杠杆
C.轮子与地面接触的点O是杠杆的支点
D.砖头受到的重力是杠杆的阻力
A
4.全国视野 （2023北京）如图所示的是小强利用器械进行锻炼时的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA∶OB＝3∶2。在A端用细绳悬挂重300N的配重，他在B端施加竖直方向的力F1，AB水平平衡，此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量，他将固定点移动到A端，AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力使AB再次水平平衡，此时，他对水平地面的压力为F3，压强为p。已知小强重650N，两只脚与地面的总接
触面积为400cm2。不计横杆重与绳重，
下列判断正确的是（　　）
A.F1为200N B.F2为1100N
C.F3为830N D.p为11750Pa
C
力臂是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。在实际应用中，同学们会产生以下错误认识：（1）认为力臂长等于某一部分杠杆长，原因是将力臂理解为从支点到力的作用点的距离；（2）从支点向力的作用线引垂线后，误认为从力的作用点到垂足间的距离是力臂。
重难突破
杠杆力臂作图
（多选）下列关于杠杆的作图，正确的是
（　 　）
ABD
A.作用在鱼竿上的阻力及其力臂
B.施加在门把手上的力F的力臂
C.作用在杠杆上的动力F的力臂
D.作用在杠杆上的FA的力臂及杠杆平衡时作用在B端的最小力FB
（2023郴州）如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图。
杠杆的动态平衡问题，因题目条件的各种不同表述，显得繁杂。但其实只要抓住杠杆平衡条件“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”作为判断依据，便可分析杠杆平衡条件中的力、力臂的变化及变化趋势，使杠杆动态平衡问题迎刃而解。
杠杆的动态平衡问题
（2023广元）如图所示，杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动，OB＝2BA，在B点悬挂一个10N的重物G，在A点施加竖直向上的动力F1，使杠杆OBA水平平衡（杠杆重力及摩擦均忽略不计）。下列说法正确的是
（　　）
A.在A点施加竖直向上的力F1时，该杠杆是费力杠杆
B.作用在A点的力F1的大小为5N
C.若重物的悬挂点B向O点移动，要使杠杆水平平衡，F1应变小
D.若将作用于A点的力F1变为图中的力F2，要使杠杆水平平衡，F2应小于F1
C
如图所示，杠杆处于水平平衡状态。若在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相同的钩码，则杠杆
（　　）
A.仍然平衡
B.右端下降
C.左端下降
D.匀速转动
C
实验　探究杠杆的平衡条件（10年3考，2022年版课标要求学生必做实验）

【设计与进行实验】
1.实验装置（如图甲所示）
实验探究
2.实验操作
（1）实验前，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，调节方法“左高左调，右高右调”。注意：平衡后，实验过程中不能再调节平衡螺母。
（2）实验开始前需调节杠杆在水平位置平衡的目的：①消除杠杆自重对实验的影响；②便于测量力臂。选择杠杆中点作为支点的原因是消除杠杆自重对实验的影响。
（3）调节钩码的位置和数量，使杠杆再次水平平衡，并多次重复实验。
3.实验表格设计及数据记录
实验次序 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1
2
3
【分析实验现象和数据】
1.将钩码换成弹簧测力计的好处：能直接测出拉力的大小，实验操作更方便。
2.如图乙所示，弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计的示数变大，因为拉力的力臂变小。
3.测量多组数据的目的是避免实验的偶然性，使得出的结论具有普遍性。
【分析与论证】实验结论：杠杆的平衡条件是动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1l1＝F2l2）。
小勇利用铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、若干钩码（每个钩码的质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆在图甲所示位置静止，则此时杠杆处于_________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。
（2）为了便于测量_________（选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向_________（选填“左”或“右”）端调节。
平衡
力臂
左
（3）使杠杆在水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂_________个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后从两边各取下一个钩码，杠杆_________（选填“左”或“右”）端将下沉。
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段距离至如图丙所示位置。在旋转过程中，若杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。原因是_________________。
2
左
变大
拉力的力臂变短　
（5）在探究过程中，进行多次实验的目的是________　______________________。
（6）实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力× _________＝_________×阻力臂。
避免偶
然性，得出普遍结论
动力臂
阻力
（7）【实验拓展】利用图丁探究杠杆平衡的条件，用
弹簧测力计竖直向上拉杠杆，使其处于水平平衡状态时总
是得出F1L1≠F2L2。原因是_________________________。
杠杆自身重力对实验有影响　
（8）【结论与应用】图戊是小猴、小兔分萝卜过程的两张漫画。看似取得了皆大欢喜的结果，但根据杠杆的平衡条件可知，猴子分得的萝卜重力_________（选填“大于”“小于”或“等于”）兔子分得的萝卜重力。
大于

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