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专题18 滑轮、机械效率
一、选择题（共8小题）
1．下列有关力学知识描述正确的是（　　）
A．定滑轮实质上可以看成是省力杠杆
B．被拉开的弓具有弹性势能
C．提着滑板在水平路面上行走，人对滑板竖直向上的拉力对滑板做了功
D．铁轨下面铺放枕木是为了增大压强
2．（2022 湘西州）湘西自治州矮寨公路被修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（　　）
A．省力 B．省距离 C．省时间 D．省能量
3．（2022 宜宾）2021.7.1是庆祝中国共产党成立100周年大会在北京天安门广场隆重举行，伴随着嘹亮的国歌声，五星红旗冉冉升起。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，如图，该滑轮的作用是（　　）
A．增大绳子自由端移动的距离
B．减小拉力
C．改变拉力的方向
D．减少拉力做功
4．现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
5．A中的杠杆和物体处于静止状态，B、C、D中的物体被匀速吊起，所有物体重力均为G，不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦，则所用拉力F最小的是（　　）
A．B． C． D．
6．（2022 柳州）如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一端向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（　　）
A．仅将绳在两木棍上多绕1圈
B．仅将绳在两木棍上少绕1圈
C．仅增加绳的总长
D．仅减小绳的总长
7．（2023 雅安）“争创全国文明城市，建设活力魅力雅安”。雅安市启动了对部分老旧小区改造升级工程。工人利用滑轮组提升重480N的建筑材料，如图所示。已知工人对绳子的拉力F为200N，建筑材料在10s内匀速上升了5m，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．动滑轮所受重力为280N
B．滑轮组所做的有用功为3000J
C．拉力F的功率为300W
D．滑轮组的机械效率为75%
8．（2022 泸州）（多选）在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G＝600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L＝6m，斜面高h＝1.5m，斜面的机械效率η＝60%。下列叙述中正确的是（　　）
A．小孙推动货物所用推力大小为150N
B．货物受到斜面的摩擦力大小为100N
C．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大
D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高
二、填空题（共7小题）
9．（2022 甘肃）如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的　 　（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”）；属于　 　（选填“省力”、“费力”或“省功”）机械。
10．（2022 贺州）如图所示的滑轮为　 　（选填“动”或“定”）滑轮；若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦，用竖直向上的拉力F＝　 　N，可以匀速提升滑轮下重为100N的物体。
11．（2022 十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向　 　 ；斜面的机械效率为　 　 。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用　 　的方法可以提高斜面的机械效率。
12．（2023 陕西）如图，小明用沿斜面向上150N的推力，将总重为500N的小车匀速推到斜面顶端，用时20s。已知斜面高1.2m，长5m。此过程中小车移动的速度为　 　 m/s，小明推小车的功率为　 　 W，他做的有用功为　 　 J，该斜面的机械效率为　 　 。
13．（2023 德州）利用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直匀速提升3m，若滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为
　　m，拉力F＝ 　N，增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会　　（选填“提高”、“降低”或“不变”）。
14．（2023 宁夏）某校组织学生参观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图甲所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问：若潜水艇头部细，尾部粗，所受液体阻力是否不同。该同学选取完全相同的模型A和B，按照图乙组装并进行探究，所挂重物的质量均为0.5kg。（g＝10N/kg）
（1）图乙中两个滑轮为 　 　（选填“定滑轮”或“动滑轮”），作用是　 　；模型所受拉力是　 　N（忽略绳重和摩擦）。
（2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较 　 　。
（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做 　 　。
15．（2023 青海）某兴趣小组为“探究同一滑轮组的机械效率与什么因素有关”，设计了如图所示的实验装置，其中动滑轮的重力为20N，实验数据如表（不考虑绳重和摩擦）：
实验次数 拉力F/N 物体的重力G/N 机械效率η
1 40 60 75%
2 60 100 83.3%
3 80 140 87.5%
4 100 180
根据表中记录的实验数据计算第4次实验中滑轮组的机械效率是　 　%，同一滑轮组的机械效率与　　有关。
三、作图、实验探究题（共5小题）
16．（2023 常州）用滑轮组提升物体如图，请画出最省力的绳子绕法。
17．（2022 金昌）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
18．（2022 兰州）小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
（1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 　 　；
（2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向　 　拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为　　 （选填“A”、“B”或“C”）点。
实验次数 物重G/N 弹簧测力计示数F/N
1 1.0 0.7
2 1.5 1.0
3 2.0 1.3
19．（2022 海南）小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究。
（1）测量斜面的机械效率，需要的测量工具是 　 　、　 　。
（2）请设计出实验数据记录表。
（3）准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关。则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持
　 　不变，这里采用的科学研究方法是 　 　。
20．（2022 襄阳）某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。
实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移动距离 s/cm 机械效率 η
1 1.0 10 0.6 30 55.6%
2 2.0 10 1.0 30
3 4.0 10 1.6 30 83.3%
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上　 　拉动弹簧测力计；
（2）第二次实验中，滑轮组的机械效率为　 　；
（3）分析1、2、3次实验数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物越
　　（选填“重”或“轻”），滑轮组的机械效率越高；
（4）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”）。
四、计算题（共2小题）
21．（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，已知箱子质量为20kg，斜面长3m，斜面高1.2m，g＝10N/kg。求：
（1）箱子受到的重力；
（2）箱子受到的摩擦力；
（3）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。
22．（2023 襄阳）某建筑工地上一台升降机的厢体连同货物的总重为1.5×104N，在10s内货物被匀速提升了10m。求：
（1）升降机在10s内做的总功是多少？
（2）升降机的总功率是多大？
（3）如果货物重为1.2×104N，则此过程中升降机的机械效率多大？
1．【答案】B
【分析】（1）定滑轮实质上是杠杆，动力臂、阻力臂都是滑轮半径，所以属于等臂杠杆；（2）物体发生弹性形变，具有弹性势能；（3）做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可；（4）减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积；在受力面积一定时，减小压力。
【解答】解：A、定滑轮可以改变力的方向但不能省力，因为定滑轮实质上是一个变形了的等臂杠杆，故A错误；B、被拉开的弓发生弹性形变，弓具有弹性势能，故B正确；C、提着滑板在水平路上前行，人给滑板一个向上的力，滑板向上没有移动距离，人对滑板没有做功，故C错误；D、铁轨铺在枕木上，是为了在压力一定时，增大受力面积来减小铁轨对路基的压强，故D错误。
【点评】本题考查了定滑轮的实质、弹性势能、功和压强等知识点，难度不大，属于基础题。
2．【答案】A
【分析】盘山公路的本质是变形的斜面，而使用斜面的目的就是省力，方法就是通过增大斜面的长度。
【解答】解：山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，而盘山公路是变形的斜面，根据功的原理Gh＝Fs可知，斜面增大长度可以减小车辆向上行驶的牵引力。故选：A。
【点评】知道几种简单机械，了解它们的使用原理是解答此类题目的关键。
3．【答案】C
【分析】轴固定不动的滑轮叫定滑轮，使用定滑轮可以改变用力方向，但不能省力。
【解答】解：旗杆顶部滑轮的轴不动，是一个定滑轮，它能改变动力的方向，但不能省力。故选：C。
【点评】此题考查了定滑轮的工作特点，是基础性题目。
4．【答案】B
【分析】A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，由此得出结论；B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，根据杠杆的平衡条件可得出结论；C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小，由此可得出结论；D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，由此可得出结论。
【解答】解：A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确；C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据v可知，甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。
【点评】本题主要考查定滑轮的工作特点，功的计算，其中熟练掌握定滑轮的工作特点是解题的关键。
5．【答案】D
【分析】（1）根据杠杆平衡公式：F1l1＝F2l2分析；
（2）不计摩擦和滑轮重力，使用滑轮组时，有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是物重的几分之一，因此承担动滑轮和物体的重的绳子段数越多越省力。
【解答】解：A、图中，动力臂为阻力臂的一半，所以动力为阻力的2倍，即F＝2G；B、图中为定滑轮，不省力，所以F＝G；C、图中有2段绳子承担物体的重，所以FG；D、图中有3段绳子承担物体的重，所以FG；
综上，D图中所用拉力F最小。故选：D。
【点评】本题的关键有二：一是承担物重的绳子股数的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），二是利用好不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力和物重的关系FG。
6．【答案】A
【分析】使用滑轮组时，承担物重的动滑轮的股数越多越省力。
【解答】解：AB、仅将绳在两木棍上多绕1圈，这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大，女孩更省力，可能使女孩获胜；同理可知，仅将绳在两木棍上少绕1圈，不能使女孩获胜，故A正确，B错误；CD、改变绳的总长，不能改变力的大小，故CD错误。
【点评】本题考查了滑轮组的工作特点，属于基础题。
7．【答案】C
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用F（G+G动）求出动滑轮的重力；（2）根据W有＝Gh求出滑轮组做的有用功；（3）根据W总＝Fs＝Fnh求出滑轮组做的总功，利用P求出拉力做功的功率；（4）根据η求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：A、由图可知动滑轮上承重绳子的股数为n＝3，根据F（G+G动）可知，动滑轮的重力为G动＝3F﹣G物＝3×200N﹣480N＝120N，故A错误；B、滑轮组做的有用功为W有＝G物h＝480N×5m＝2400J，故B错误；C、拉力做的功为W总＝Fs＝Fnh＝200N×3×5m＝3000J，拉力F的功率为：P300W，故C正确；D、滑轮组的机械效率为：η100%＝80%，故D错误。
【点评】本题考查了功率公式、做功公式和滑轮组拉力公式以及滑轮组机械效率公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。
8．【答案】BD
【分析】A、根据W有用＝Gh得出有用功，根据W总得出总功，根据F推得出小孙推动货物所用推力； B、根据W额外＝W总﹣W有用得出额外功，根据f得出货物受到斜面的摩擦力；C、滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，若增大推行速度，货物对斜面的压力大小和接触面的粗糙程度均不变，据此分析；D、若h不变、减小L，物体对斜面的压力减小，斜面对物体的摩擦力减小，额外功减小，有用功不变，根据W总＝W有用+W额外可知，总功减小，根据η可知斜面的机械效率将的变化情况。
【解答】解：A、有用功W有用＝Gh＝600N×1.5m＝900J，总功W总1500J，小孙推动货物所用推力F推250N，故A错误；
B、额外功W额外＝W总﹣W有用＝1500J﹣900J＝600J，货物受到斜面的摩擦力f100N，故B正确；C、滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，若增大推行速度，货物对斜面的压力大小和接触面的粗糙程度均不变，则货物受到的摩擦力将不变，故C错误；D、若h不变、减小L，物体对斜面的压力减小，斜面对物体的摩擦力减小，额外功减小，有用功不变，根据W总＝W有用+W额外可知，总功减小，根据η可知斜面的机械效率将升高，故D正确。
【点评】本题考查功和机械效率的计算，综合性强，难度适中。
9．【答案】斜面；省力。
【分析】简单机械包括：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等，斜面是省力机械，斜坡属于斜面。
【解答】解：图中是生活中常见的斜坡，斜坡相当于简单机械中的斜面，使用它可以省力。
【点评】本题考查生活中的简单机械斜面，是一道基础题。
10．【答案】动；50。
【分析】（1）使用时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮；轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮；（2）动滑轮的特点是可以省一半力，但费一倍的距离。
【解答】解：（1）由图可知，该滑轮随物体一起移动，为动滑轮；
（2）使用动滑轮能省一半力，若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦，则拉力：FG100N＝50N。
【点评】本题考查了滑轮的判断和动滑轮拉力的简单计算，是一道基础题目。
11．【答案】下；80%；减小斜面粗糙程度。
【分析】（1）滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反或与物体的运动趋势相反；（2）由于斜面与水平地面夹角为30°，由数学知识知s＝2h，根据效率公式η算出斜面的效率；
（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，根据控制变量法分析出提高斜面的机械效率的方法。
【解答】解：（1）快递员用力将货物沿斜面匀速推上车厢时，摩擦力与推力的方向相反，所以摩擦力的方向是沿斜面向下；
（2）由于斜面与水平地面夹角为30°，由数学知识知s＝2h，斜面的效率为：η100%＝80%；
（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，在不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用减小斜面粗糙程度的方法可以提高斜面的机械效率。
【点评】本题考查了摩擦力的方向、机械效率的计算以及提高机械效率的方法等知识，明确斜面长度与斜面高度的关系是解题的关键。
12．【答案】0.25；37.5；600；80%。
【分析】根据速度公式可计算出小车移动的速度；将小车直接提到高处所做的功就是有用功，沿斜面推小车到顶端所做的功是总功；然后应用相应的公式算出各空的答案即可。
【解答】解：小车移动的速度：v0.25m/s；
人做的功即总功：W总＝Fs＝150N×5m＝750J；
人做功的功率：P37.5W；
人做的有用功：W有＝Gh＝500N×1.2m＝600J；
斜面机械效率：η100%100%＝80%。
【点评】本题考查了功的计算、功率的计算、机械效率的计算等知识，计算时分析准确物理量之间的对应关系，然后运用公式进行计算即可。
13．【答案】9；100；提高。
【分析】（1）由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动距离s＝3h；（2）不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η，据此求动滑轮重力，再利用拉力F（G+G动）求出拉力；
（3）提高机械效率的方法是：增大有用功和减小额外功。
【解答】解：（1）由图可知，n＝3，绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×3m＝9m；
（2）不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率率η80%，解得动滑轮重力：G动＝60N；
则拉力F（G+G动）（240N+60N）＝100N；
（3）整个滑轮组保持不变，即额外功不变，物体重力逐渐增大，即有用功增大，机械效率就提高。
【点评】本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、机械效率的计算，知道滑轮组绳子的有效股数是关键。
14．【答案】（1）定滑轮；改变力的方向；5；（2）小；（3）转换法。
【分析】（1）使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮不省力，但是可以改变力的方向。实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆（等臂杠杆）。根据F＝G＝mg求出模型所受拉力。
（2）根据控制变量法分析模型所受液体阻力大小与模型运动快慢的关系，得出结论；
（3）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】解：（1）图乙中两个滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮，作用是改变力的方向；使用定滑轮不省力，因此模型所受拉力是：
F＝G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N；
（2）所挂重物的质量相等，模型所受拉力相等，重物同时开始下落，一段时间后发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较小；
（3）实验中液体阻力大小不易直接测量，是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做转换法。
【点评】此题考查了定滑轮及其工作特点、拉力的计算、转换法等知识点，难度不大，属基础题。
15．【答案】90；物重。
【分析】（1）根据实验数据可知有用功和总功，根据η100%求出对应的机械效率；
（2）根据表中的数据分析，注意控制变量。
【解答】解：（1）由图可知有两段绳子承担物重和滑轮重，故s＝2h，F拉＝100N，则滑轮组的机械效率：η100%100%＝90%；
（2）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组匀速提升不同重物，重物越重，机械效率越高。
【点评】本题考查滑轮组的机械效率以及影响机械效率的因素，难度不大。
16．【答案】如图所示
【分析】要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法。若n为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若n为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：“奇动偶定”。
【解答】解：n为奇数时，承担物重的有3段绳子，此时最省力，根据奇动偶定，绳子的固定端在动滑轮上，如答案图所示。
【点评】滑轮组的组装有两种方法，从定滑轮绕起或从动滑轮绕起。从动滑轮开始绕，承担物重的绳子段数多。
17．【答案】如图所示
【分析】与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如答案图所示。
【点评】对于滑轮组的组装与绕线方法，要看清题目的每一个要求，灵活运用，不能死记硬背最省力的绕线方法。
18．【答案】（1）滑轮的自重；（2）匀速；A。
【分析】（1）实验中如果忽略滑轮自重和摩擦力的大小，使用动滑轮能省一半的力，如果考虑动滑轮自重，则F（G动+G物）；
（2）使用动滑轮时，只有匀速竖直向上拉，拉力的力臂才等于滑轮的直径，也使得弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小。
【解答】解：（1）由表中数据可知，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。其主要原因是没有考虑滑轮的自重；
（2）使用动滑轮提升物体时，只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使得弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小，此时动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆，支点是A点。
【点评】有许多物理中的结论是建立在理想模型条件下得出的，在实际的应用中会出现与结论不一致，是受到了客观条件的影响，而不能说结论有错误。某个结论的得出是有一定的前提条件的。
19．【答案】（1）弹簧测力计；刻度尺；（2）如图所示；（3）斜面粗糙程度；控制变量法。
【分析】（1）机械效率涉及力和移动距离，所以需要弹簧测力计和刻度尺；
（2）斜面的机械效率是否与倾斜程度是否有关，需要记录倾斜角度和机械效率相关的物理量；
（3）对探究实验“斜面的机械效率是否与倾斜程度有关”，改变某一个变量，控制其他量不变看最终结果是否会有影响，这种方法叫做控制变量法。
【解答】解：（1）机械效率涉及力和移动距离，所以需要弹簧测力计和刻度尺。
（2）斜面的机械效率是否与倾斜程度是否有关，需要记录倾斜角度和机械效率相关的物理量，表格如答案图所示。
（3）探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，应保持其他量不变，包括斜面粗糙程度不变，改变倾斜程度分析机械效率的变化，这种方法叫做控制变量法；
【点评】本题考查了控制变量法的应用，难度不大。
20．【答案】（1）匀速；（2）66.7%；（3）重；（4）不变。
【分析】（1）只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据公式η可计算出机械效率；
（3）分析1、2、3次实验的相同量和不同量，根据控制变量法分析解答，得出结论；
（4）影响机械效率的只有摩擦力、绳子重力、动滑轮重力。
【解答】解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；
（2）由表中数据可知，不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率：
η2100%≈66.7%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
（4）影响机械效率的只有摩擦力、绳子重力、动滑轮重力，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不变。
【点评】本题是测量滑轮组机械效率的实验，考查了实验注意事项、滑轮组的省力公式、功和机械效率的计算以及数据分析。
21．【答案】（1）箱子受到的重力为200N；
（2）箱子受到的摩擦力为20N；
（3）斜面的机械效率为80%；
（4）减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度，都可以省力。
【分析】（1）知道箱子的质量，利用G＝mg求箱子受到的重力；
（2）利用W＝Fs求推力所做的总功，利用W＝Gh求推力做的有用功，沿斜面推动箱子，克服斜面对箱子的摩擦力做的功是额外功，其大小等于总功减去有用功，再利用W额＝fs求箱子受到的摩擦力；
（3）斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（4）使用斜面时，在斜面高一定时，斜面越长越省力；减小斜面的粗糙程度可以省力。
【解答】解：（1）箱子受到的重力：G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N；
（2）推力所做的总功：W总＝Fs＝100N×3m＝300J，
推力做的有用功：W有用＝Gh＝200N×1.2m＝240J，
沿斜面推动箱子，克服斜面对箱子的摩擦力做的功是额外功，
W额＝W总﹣W有＝300J﹣240J＝60J
由W额＝fs可得箱子受到的摩擦力：f20N；
（3）斜面的机械效率：η100%100%＝80%；
（4）减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度，都可以省力。
答：（1）箱子受到的重力为200N；
（2）箱子受到的摩擦力为20N；
（3）斜面的机械效率为80%；
（4）减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度，都可以省力。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、摩擦力、机械效率的计算，其中计算斜面对箱子的摩擦力时，要通过额外功来计算，特别要注意斜面对箱子的摩擦力与推力不是一对平衡力。
22．【答案】（1）升降机在10s内做的总功是1.5×105J；
（2）升降机的总功率是1.5×104W；
（3）升降机的机械效率为80%
【分析】（1）根据公式W＝Gh来计算升降机的升降机做的功；
（2）根据公式P即可计算升降机做功的功率；
（3）根据公式W＝Gh计算有用功，根据机械效率公式求出机械效率的大小。
【解答】解：（1）升降机做的总功为：W总＝Gh＝1.5×104N×10m＝1.5×105J；
（2）升降机的电动机做功的功率为：P1.5×104W；
（3）该过程中所做的有用功为：W有＝G'h＝1.2×104N×10m＝1.2×105J；
升降机的机械效率为：η80%。
答：（1）升降机在10s内做的总功是1.5×105J；
（2）升降机的总功率是1.5×104W；
（3）升降机的机械效率为80%。
【点评】本题考查了有用功、总功、功率和机械效率的计算，属于简单的计算题。

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