资源简介

(共44张PPT)
滑轮 机械效率
第二节
知识精讲
2
考点清单
重难点突破
实验突破—科学探究素养提升
3
实验 测量滑轮组的机械效率
贵州近年真题精选
1
贵州近年真题精选
命题点
1
滑轮、滑轮组的特点(黔东南州2023.10)
1. (2023黔东南州10题2分)如图所示为我州某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是___滑轮，它的作用是_____________．
改变力的方向
定
C
其他地市真题展示
2. (2022毕节12题3分)简单机械与人类的生产活动息息相关．以下关于简单机械的说法中不正确的是(　　)
A. 指甲剪是省力杠杆
B. 定滑轮不省力，但能改变力的方向
C. 滑轮组既省力，又省距离，还省功
D. 斜面的机械效率达不到100%
. . .
滑轮组绕线作图(黔西南州2021.16)
命题点
2
3. (2021黔西南州16题3分)用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图中画出重物G所受重力的示意图和滑轮组最省力的绳子绕法．
F
G
滑轮组相关计算(黔西南州3考，黔东南州3考)
命题点
3
4. (2021黔东南州7题3分)如图所示，用滑轮组提升重物时，5 s将重90 N的物体匀速提升了2 m，已知动滑轮重为10 N (不计绳重和摩擦)，则提升重物的过程中正确的是(　　)
A. 绳子自由端拉力F的大小为90 N
B. 提升物体的过程中，拉力F做的有用功为200 J
C. 绳子自由端拉力F的功率为36 W
D. 此滑轮组的机械效率为90%
D
5. (2020黔西南州11题2分)如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要用两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1___F2，机械效率ηA___ηB.(选填“＜”“＞”或“＝”)
<
＝
6. (2022黔西南州3题3分)如图所示，物体A和B所受重力都为160 N，不计滑轮重、绳重和摩擦，当分别用力匀速提升物体A和B时，FA为____N，FB为____N．若与A相连的滑轮重40 N，不计绳重和摩擦，此滑轮的机械效率是_____．
80
160
80%
7. (2023三州联考21题8分)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100 N，均匀实心金属块的密度为
8×103 kg/m3，金属块的质量为80 kg.绳重和摩擦、滑轮与轴的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升．
(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；
(2)在金属块未露出水面时，求人的拉力F；
(3)金属块在水中匀速上升2 m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功．
解：(1)因为金属块浸没水中，所以金属块排开水的体积
V排＝V金＝ ＝ ＝0.01 m3
金属块所受的浮力
F浮＝ρ水gV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m3＝100 N
(2)金属块受到重力、拉力、浮力匀速上升，
金属块所受拉力F拉＝G物－F浮
金属块所受重力G物＝m金g＝80 kg×10 N/kg＝800 N
由图知，动滑轮上绳子承担的段数n＝2，不计绳重
和摩擦、不计水对金属块的阻力，动滑轮上所受的
拉力为2F＝F拉＋G动，F拉＝G物－F浮
人拉力的大小为F＝ (G物－F浮＋G动)＝ ×(800 N－100 N＋100 N)＝400 N
(3)金属块在水中匀速上升2 m，绳子末端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m
人拉力做的功为W总＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J
8. (2023黔东南州25题8分)如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从长江底沿竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图像，A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为1×104 N，滑轮组的机械效率为75%，已知A的重力为3×104 N，A上升的速度始终为0.1 m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响)求：
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力；
(2)长方体A的体积；
(3)长方体A的密度；
(4)长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率．
(2)根据阿基米德原理可知，当物体浸没时，则
V物＝V排＝ ＝ ＝2 m3
(3)长方体A质量为 m＝ ＝ ＝3×103 kg
长方体A的密度为ρA＝ ＝ ＝1.5×103 kg/m3
解：(1)根据图像可知，长方体A未露出水面时受到的浮力
F浮＝G－F1＝3×104 N－1×104 N＝2×104 N
(4)长方体A离开水面后，根据η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%可得：n＝ ＝ ＝4
所以绳端移动的速度vF＝nvA＝4×0.1 m/s＝0.4 m/s
F的功率PF＝FvF＝1×104 N×0.4 m/s＝4×103 W
9. (2023六盘水9题2分)如图所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物体在水平桌面上以 0.1 m/s 的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为60 N(不计绳重、动滑轮重及摩擦)，F及其功率的大小分别为(　　)
A. 20 N　2 W B. 20 N　6 W
C. 60 N　2 W D. 30 N　6 W
B
其他地市真题展示
10. (2022安顺10题4分)工人借助如图所示的装置，在20 s内将重700 N的货物匀速提升了4 m，已知他对绳子的拉力为500 N．该过程中，工人所用装置的机械效率为_____，工人对绳子拉力的功率为____W.
200
70%
11. (2020黔南州21题7分)如图所示，某建筑工地用起重机将质量为3.6 t的货箱以0.5 m/s的速度匀速提升，吊臂上的滑轮组如图所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为80%.(g＝10 N/kg)求：
(1)在10 s内货箱上升的高度；
(2)货箱的重力；
(3)吊臂上电动机拉力F的大小；
(4)依然利用此机械提升质量为
4.1 t的货箱，求此时滑轮组的机械效率．
(3)由η＝ ＝ ＝ ＝ 得，
拉力F的大小为F＝ ＝ ＝1.5×104 N
解：(1)10 s内货箱上升的高度h＝v货t＝0.5 m/s×10 s＝5 m
(2)货箱的重力G货＝mg＝3.6×103 kg×10 N/kg＝3.6×104 N
(4)由于物体的总重由3段绳子承担，则3F＝G货＋G动
动滑轮的重力G动＝3F－G货＝3×1.5×104 N－3.6×104 N＝9×103 N
当提升质量为4.1 t货箱时，滑轮组的机械效率为η′＝ ＝ ＝
＝ ＝ ＝82%
测量滑轮组的机械效率(黔西南州2022.18，黔东南州2022.18)　
命题点
4
12. (2022三州联考18题8分)如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图．他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200 g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，这个过程用时2秒，弹簧测力计对绳的拉力为F.请你
根据这个同学做的实验完成下列问题：
(1)准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、
弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是_____．
天平
(2)如图，由刻度尺读数可知，钩码上升的距离是_____cm.
(3)若弹簧测力计的读数为1.2 N，则这个动滑轮的机械效率是______；拉力F做功的功率是_____W.
10.0
83.3%
0.12
简单机械
滑轮
杠杆
定义
五要素
平衡条件：F1L1=F2L2
杠杆分类
定滑轮
动滑轮
滑轮组
等臂杠杆
特点
省力杠杆
特点
机械效率
的相关计算
特点
简单
机械
使用轮轴或斜面
能省力但费距离
有用功、额外
功、总功
定义、公式
提高机械效
率的方法
机械效率总小于1
知识精讲
考点清单
滑轮 图示 定义 实质 特点 F移动距离(s)和G物移动距离(h)的关系 F和G物的关系(忽略滑轮重及摩擦)
定滑轮 轴的位置固定不动的滑轮 ____ 杠杆 可以改变________，但______ ______ F甲＝____
一、滑轮
力的方向
等臂
不省力
s＝h
G物
滑轮 图示 定义 实质 特点 F移动距离(s)和G物移动距离(h)的关系 F和G物的关系(忽略滑轮重及摩擦)
动滑轮 轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮 ____ 杠杆 可以_____，但不能改变_________ ________ F乙＝____
省力
省力
力的方向
s＝2h
滑轮 图示 定义 实质 特点 F移动距离(s)和G物移动距离(h)的关系 F和G物的关系(忽略滑轮重及摩擦)
滑轮组 n＝3 把定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组 既可以____ 又可以_____ _________ ________ F丙＝____
判断滑轮组提升物体时绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条水平虚线(如上图滑轮组)，与动滑轮相连的绳子段数即为承担重物的绳子段数n. s＝3h
省力
力的方向
改变
二、其他简单机械
1、轮轴：省力，___距离．(如门把手、方向盘)
2、斜面：___力，___距离；高度相同，斜面越长越___力.
省
费
费
省
三、机械效率的相关计算
机械 类型 有用功 总功 机械效率 提高效率的方法(考虑摩擦)
(拉动物体上升h) W有＝_____ W总＝Fs＝________＝Gh＋G动h(忽略绳重及摩擦)，s＝____ η＝ ＝_______＝ 或η＝ ＝ 增加物重；减小动滑轮重；减小摩擦
(忽略绳重及摩擦)
W有＋W额
Gh
nh
机械类型 有用功 总功 机械效率 提高效率的方法(考虑摩擦)
(拉动木块前进s) W有＝____ W总＝Fns η＝ ＝____ 减小摩擦
(拉动物体上升h) W有＝Gh W总＝Fs＝Gh＋fs η＝ ＝____或η＝ 增大斜面倾
斜程度；减
小摩擦
fs
注：使用任何机械都不能省功，机械效率η总小于1.
重难点突破
一、滑轮组的相关计算(黔西南州3考，黔东南州2考)
类型1　滑轮组简单计算
例1 工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组在20 s内将重物匀速提升了2 m，工人所用拉力为150 N，所提
货物重为360 N，若不计绳重和摩擦．求：
(1)提升时绳自由端移动的速度是___m/s；动滑轮的
重力是___N；
一题多设问
90
0.3
(2)该装置做的有用功是____J ，拉力做的总功是____J ；
(3)滑轮组的机械效率是_____，拉力做功的功率是___W；
(4)若再用该滑轮组提升质量为70 kg的货物，则其机械效率_____(选填“变大”“变小”或“不变”)．
720
900
80%
45
变大
变式　(改变滑轮放置方向)建筑工人用如图所示的滑轮组，在4 s内将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动2 m的过程中，所用拉力的大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍，求：
(1)绳子自由端沿水平方向移动了__m，物体受到的拉力为____N；
(2)拉力F的功率为____W，滑轮组的机械效率为_____．
375
4
600
80%
类型2　滑轮组结合浮力相关计算
方法指导
1.模型分解：浮力模型＋滑轮组模型；
2.受力分析：物体浸没在水中，受竖直向下的重力、绳子对其竖直向上的拉力以及竖直向上的浮力；
3.求浮力(浮力模型)：根据阿基米德原理求出浮力大小；
4.求物体所受拉力：物体匀速上升，此时物体所受拉力(拉力＝重力－浮力)，其对应做的功为有用功；
5.求滑轮各相关物理量：根据滑轮组的特点求解有用功、总功、功率、机械效率等．
例2 如图所示是用起重机打捞水中物体的示意图．吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮质量为300 kg，绳重及摩擦、水对物体的阻力均不计．现在用此起重机从水中把密度为2.5×103 kg/m3、体积为0.8 m3的物体匀速提起．若起重机打捞水中物体的过程中，物体完全浸没在水中．现将物体在5 s内匀速提升1 m，在此过程中，求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)物体受到的浮力；
(2)物体受到的重力；
(3)绳子对物体的拉力F物；
一题多设问
(4)拉力F的大小；
(5)拉力F所做的有用功的功率；
(6)拉力F做的功；
(7)此过程中滑轮组的机械效率．
解：(1)物体完全浸没在水中时，所以V排＝V，则物体受到的浮力
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.8 m3＝8×103 N
(2)物体的质量m＝ρV＝2.5×103 kg/m3×0.8 m3＝2×103 kg
物体的重力G＝mg＝2×103 kg×10 N/kg＝2×104 N
(3)绳子对物体的拉力F物＝G－F浮＝2×104 N－0.8×104 N＝1.2×104 N
(4)动滑轮的重力G动＝m动g＝300 kg×10 N/kg＝3×103 N
由图可知，n＝3，绳重及摩擦不计时，拉力F的大小
F＝ (F物＋G动)＝ ×(1.2×104 N＋3×103 N)＝5×103 N
(5)拉力F所做的有用功为W有＝F物h＝1.2×104 N×1 m＝1.2×104 J
拉力F所做的有用功的功率P＝ ＝ ＝2.4×103 W
(6)物体上升的高度为h＝1 m，则绳子末端通过的距离s＝3h＝3 m
由(4)可知绳子的拉力为F＝5×103 N
则拉力F做的功W＝Fs＝5×103 N×3 m＝1.5×104 J
(7)此过程中滑轮组的机械效率η＝ ×100%＝ ×100%＝80%
二、斜面
例3　如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m．用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝
10 s．求：
(1)有用功W有为____J，拉力做功的功率为___W；
(2)物体受到的摩擦力为____N；该斜面的机械效率为_____．
40
300
12.5
75%
实验突破—科学探究素养提升
测量滑轮组的机械效率
(黔西南州2022.18，黔东南州2022.18)
实验
一题多设问
例　小明在做“测滑轮组机械效率”的实验，实验装置如图所示.
设计与进行实验
(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的测量器材是_______.实验中应沿竖直方向________________缓慢拉动弹簧测力计.
(2)小明发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测
力计示数不稳定，应该静止读数．你认为他的
想法_______(选填“正确”或“不正确”)，因为他
没有考虑到______________对滑轮组机械效率
的影响.
匀速(或匀速直线)
刻度尺
不正确
摩擦力(或摩擦)
分析数据，总结结论
(3)测得实验数据如下表，第4次实验时所做的有用功为____J，滑轮组的机械效率是_____.
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η/%
1 4 0.1 2.7 0.2 74
2 4 0.1 1.8 0.3 74
3 8 0.1 3.1 0.3 86
4 8 0.1 2.5 0.4
0.8
80%
(4)分析表中数据可知第3次实验是用___(选填“丙”或“丁”)图所示装置做的实验．
(5)通过比较_____两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关．
丙
1、2
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η/%
1 4 0.1 2.7 0.2 74
2 4 0.1 1.8 0.3 74
3 8 0.1 3.1 0.3 86
4 8 0.1 2.5 0.4
(6)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越___．
(7)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率_____．
大
越大
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η/%
1 4 0.1 2.7 0.2 74
2 4 0.1 1.8 0.3 74
3 8 0.1 3.1 0.3 86
4 8 0.1 2.5 0.4
依据是_________________________________________________________
_____.
分析与评估
(8)(2023宜昌改编)小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率．小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了．你认为_____的看法是正确的，你判断的
小明
由η＝ 可知，机械效率与重物被提升的高度
无关
(9)(2023丹东改编)若在图乙实验中，拉力
方向与竖直方向有一定夹角，那么测得的
滑轮组的机械效率将会_____(选填“变大”
“变小”或“不变”)．
(10)(2021遂宁)为了提高滑轮组机械效率节
约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有_______.(多选，填序号)
A. 减轻动滑轮重 B. 增加所提物体重
C. 机械加润滑油 D. 增加重物上升高度
ABC
不变

展开更多......

收起↑