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第2课时　滑轮、滑轮组、斜面及机械效率
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考点一　滑轮
类型 图示 实质 特点 F移动距离(s)和G移动距离(h)的关系 F和G的关系(忽略滑轮重、绳重及摩擦)
定滑轮 等臂杠杆 可以改变力的方向，但不能省力 s＝h F1＝G
动滑轮 动力臂为阻力臂2倍的杠杆 可以省力，但不能改变力的方向 s＝2h F2＝G
滑轮组 — 既可以省力，又可以改变力的方向 s＝nh(n表示承担重物的绳子段数) F3＝G
考点二　斜面
1．由于斜面的长度总是大于高度，所以拉力总是小于物体的重力，即使用斜面可以省力．
2．斜面高度相同时，斜面越长越省力．
考点三　机械效率
1．有用功、额外功、总功和机械效率的物理意义
概念 含义 公式
有用功 使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功．一般来说，机械对物体所做的功是有用功 W有用＝G物h
额外功 对人们没用但又不得不做的功叫额外功．一般来说，克服机械自身的重力或机械间摩擦所做的功是额外功 W额外＝G动h(滑轮组)
总功 外力对机械所做的功是总功，在数值上等于有用功与额外功的总和 W总＝W有用＋W额外或W总＝Fs
机械效率 有用功跟总功的比值叫作机械效率．由于使用任何机械都要做额外功，所以机械效率总是小于1且没有单位 η＝
2.功、功率和机械效率之间没有必然的联系．做功多的，功率不一定快，机械效率不一定高；功率快的，做功不一定多，机械效率不一定高．
3．影响滑轮组机械效率的因素：动滑轮重、物重、绳重和摩擦．
提高滑轮组机械效率的方法：增大物重，减小动滑轮重、绳重和摩擦．
斜面机械效率的影响因素：斜面倾斜程度和粗糙程度．当斜面的倾斜程度越大，斜面越光滑时，斜面机械效率越高．
4．常见机械的机械效率
图示 有用功 总功 机械效率
物体上升高度为h时所做的功W有用＝Gh 拉力F移动s所做的功W总＝Fs η＝＝
物体G上升高度为h时所做的功W有用＝Gh　 拉力F移动s所做的功W总＝Fs，s＝h η＝＝＝
物体G上升高度为h时所做的功W有用＝Gh　　 拉力F移动s所做的功W总＝Fs，s＝nh(n为承担动滑轮绳子的段数) η＝＝＝
克服摩擦力所做的功W有用＝fs物 拉力F移动s所做的功W总＝Fs＝Fns物(n为承担动滑轮绳子的段数) η＝＝＝＝
INCLUDEPICTURE "深化辨析FS.tif" INCLUDEPICTURE "../../江西中考总复习物理/深化辨析FS.tif" \* MERGEFORMAT
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)
1．使用简单机械可以省功．(　　)
2．动滑轮一定能省一半的力．(　　)
3．机械效率越高的机械越省力．(　　)
4．滑轮组既可以省力又可以改变力的方向．(　　)
5．增大物体被提升的高度，可以提高滑轮组的机械效率．(　　)
6．不管如何改进机械的性能，都不可能使机械效率达到100%.(　　)
7．使用定滑轮的目的是改变力的方向．(　　)
8．有用功一定时，增大额外功会降低机械效率．(　　)
答案：1.×　2.×　3.×　4.√　5.×　6.√
7．√　8.√
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滑轮的特点
?方法指导
1．滑轮组绳子段数n的确定：在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，将定滑轮和动滑轮隔开，然后再数出与动滑轮相连的绳子段数．如下图所示：
2．根据承担物重的绳子段数n的奇偶性确定绳子固定端的位置，即“奇动偶定”：
(1)n为奇数，绳子的固定端在动滑轮上；
(2)n为偶数，绳子的固定端在定滑轮上．
3．滑轮组绳子段数n与受力情况：
(1)不计摩擦和机械本身的重力时，F＝ G物；
(2)只考虑动滑轮的重力，不计摩擦和绳重时，F＝.
4．n与绳端移动距离s的关系：s＝nh(h为物体被提升的高度).
?典例集训
1．如图所示的装置中，物重均为300 N，并处于静止状态，不计动滑轮重及轮与轴的摩擦，则拉力F1＝________N，拉力F2＝________N，拉力F3＝________N.
答案：150　100　75
2．如图所示，在竖直向上大小为10 N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0.2 m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则重物A的重力大小为________N，滑轮上升的速度为________m/s.
答案：5　0.1
机械效率的相关计算
类型1 滑轮组机械效率的计算
?方法指导
求滑轮组机械效率的一般步骤：
(1)先判断与动滑轮连接的绳子段数n，利用s＝nh求拉力F端移动的距离；
(2)利用W总＝Fs求总功，竖直方向的滑轮组利用W＝Gh求有用功(注意：水平方向的滑轮组，有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，即W有用＝fs物)；
(3)根据η＝求机械效率．
?典例集训
3．如图所示，工人通过滑轮组提升货物，已知每个滑轮重50 N，质量为40 kg的货物在2 s内被匀速提升2 m，该过程中不计绳重和摩擦．请回答下列问题(g取10 N/kg)：
(1)货物上升的速度为________m/s，绳子自由端移动的距离为________m.
(2)拉力F的大小为________N，拉力做的功为________J，拉力F的功率为________W.
(3)该过程中有用功为________J，额外功为________J，滑轮组的机械效率为________(百分号前保留一位小数).
(4)若再用该滑轮组提升质量为60 kg的货物，则其机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”).
(5)若绳子所能承受的最大拉力为250 N，则此滑轮组能提升货物的质量最大为________kg.
答案：(1)1　6　(2)150　900　450
(3)800　100　88.9%　(4)变大　(5)70　
4．两个滑轮按如图所示的方式组合，用6 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N．(不计滑轮重及其摩擦)求：
(1)定滑轮是________(选填“A”或“B”)，绳子自由端移动的距离是________m.
(2)拉力F做的功为________J.
(3)拉力F做功的功率为________W.
(4)滑轮组的机械效率为________．
答案：(1)B　2　(2)12　(3)2.4　(4)75%
类型2 斜面机械效率的计算
?方法指导
利用W总＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再利用W有用＝Gh求出有用功；最后利用机械效率的计算公式η＝求出斜面的效率．
?典例集训
5．用如图所示的装置将一个重200 N的木箱M匀速拉到3 m高的平台上，固定斜面长5 m，用F＝150 N的力拉绳子，木箱由底端上升到顶端用时25 s．不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，拉木箱的绳子始终与斜面平行．求：
(1)拉力F的功率；
(2)整个装置的机械效率；
(3)木箱受到斜面的摩擦力的大小．
解：(1)拉力F做的总功W总＝Fs＝150 N×5 m＝750 J
拉力F的功率P＝＝＝30 W.
(2)由题意可知，拉力F做的有用功
W有用＝Gh＝200 N×3 m＝600 J
所以整个装置的机械效率η＝＝＝0.8＝80%.
(3)由题意可知，拉力F做的额外功W额外＝W总－W有用＝750 J－600 J＝150 J
由W＝Fs可得，木箱受到斜面的摩擦力的大小f＝＝＝30 N．
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1．判断：下面是同学们所画的两种情况下的示意图，请判断他们画得是否正确．
eq \o(\s\up7(),\s\do5(甲))　 eq \o(\s\up7(),\s\do5(乙))
(1)(2018·T18，节选)作用在杠杆上动力F的力臂l(图甲).(　　)
(2)(2022·T14，节选)动力F的力臂l(图乙).(　　)
答案：(1)×　(2)×
2．(2022·T1)明代学者宋应星(江西人)著有《天工开物》．如图所示，这是书中描绘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.
答案：杠杆　<
3．(2023·T8，节选)某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学，参观了世界上先进的古代排水系统．如图所示，这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).
答案：杠杆
4．(2025·T13，多选)如图所示，是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成．当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田．下列说法正确的是(　　)
A．即使筒车转速加快，其机械效率也总是小于1
B．竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变
C．竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能
D．水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功
答案：AC
5．(2020·T18，多选)如图所示，将重6 N的物体匀速拉高20 cm，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1.2 m
B．绳子对地面的拉力为1 N
C．对物体所做的功为1.2 J
D．横梁受到的拉力为9 N
答案：CD第2课时　滑轮、滑轮组、斜面及机械效率
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考点一　滑轮
类型 图示 实质 特点 F移动距离(s)和G移动距离(h)的关系 F和G的关系(忽略滑轮重、绳重及摩擦)
定滑轮 等臂杠杆 可以改变力的方向，但不能省力 s＝ F1＝
动滑轮 动力臂为阻力臂2倍的杠杆 可以省力，但不能改变力的方向 s＝ F2＝
滑轮组 — 既可以省力，又可以改变力的方向 s＝ (n表示承担重物的绳子段数) F3＝
考点二　斜面
1．由于斜面的长度总是大于高度，所以拉力总是小于物体的重力，即使用斜面可以 ．
2．斜面高度相同时，斜面越长越 ．
考点三　机械效率
1．有用功、额外功、总功和机械效率的物理意义
概念 含义 公式
有用功 使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功．一般来说，机械对物体所做的功是有用功 W有用＝
额外功 对人们没用但又不得不做的功叫额外功．一般来说，克服机械自身的重力或机械间摩擦所做的功是额外功 W额外＝G动h(滑轮组)
总功 外力对机械所做的功是总功，在数值上等于 功与 功的总和 W总＝ ＋W额外或W总＝Fs
机械效率 跟 的比值叫作机械效率．由于使用任何机械都要做额外功，所以机械效率总是小于 且没有 η＝
2.功、功率和机械效率之间没有必然的联系．做功多的，功率不一定快，机械效率不一定高；功率快的，做功不一定多，机械效率不一定高．
3．影响滑轮组机械效率的因素：动滑轮重、物重、绳重和摩擦．
提高滑轮组机械效率的方法：增大 ，减小 、绳重和摩擦．
斜面机械效率的影响因素：斜面倾斜程度和粗糙程度．当斜面的倾斜程度越大，斜面越光滑时，斜面机械效率越高．
4．常见机械的机械效率
图示 有用功 总功 机械效率
物体上升高度为h时所做的功W有用＝Gh 拉力F移动s所做的功W总＝Fs η＝＝
物体G上升高度为h时所做的功W有用＝Gh　 拉力F移动s所做的功W总＝Fs，s＝h η＝＝＝
物体G上升高度为h时所做的功W有用＝Gh　　 拉力F移动s所做的功W总＝Fs，s＝nh(n为承担动滑轮绳子的段数) η＝＝＝
克服摩擦力所做的功W有用＝fs物 拉力F移动s所做的功W总＝Fs＝Fns物(n为承担动滑轮绳子的段数) η＝＝＝＝
INCLUDEPICTURE "深化辨析FS.tif" INCLUDEPICTURE "../../江西中考总复习物理/深化辨析FS.tif" \* MERGEFORMAT
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)
1．使用简单机械可以省功．(　　)
2．动滑轮一定能省一半的力．(　　)
3．机械效率越高的机械越省力．(　　)
4．滑轮组既可以省力又可以改变力的方向．(　　)
5．增大物体被提升的高度，可以提高滑轮组的机械效率．(　　)
6．不管如何改进机械的性能，都不可能使机械效率达到100%.(　　)
7．使用定滑轮的目的是改变力的方向．(　　)
8．有用功一定时，增大额外功会降低机械效率．(　　)
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滑轮的特点
?方法指导
1．滑轮组绳子段数n的确定：在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，将定滑轮和动滑轮隔开，然后再数出与动滑轮相连的绳子段数．如下图所示：
2．根据承担物重的绳子段数n的奇偶性确定绳子固定端的位置，即“奇动偶定”：
(1)n为奇数，绳子的固定端在动滑轮上；
(2)n为偶数，绳子的固定端在定滑轮上．
3．滑轮组绳子段数n与受力情况：
(1)不计摩擦和机械本身的重力时，F＝ G物；
(2)只考虑动滑轮的重力，不计摩擦和绳重时，F＝.
4．n与绳端移动距离s的关系：s＝nh(h为物体被提升的高度).
?典例集训
1．如图所示的装置中，物重均为300 N，并处于静止状态，不计动滑轮重及轮与轴的摩擦，则拉力F1＝________N，拉力F2＝________N，拉力F3＝________N.
2．如图所示，在竖直向上大小为10 N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0.2 m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则重物A的重力大小为________N，滑轮上升的速度为________m/s.
机械效率的相关计算
类型1 滑轮组机械效率的计算
?方法指导
求滑轮组机械效率的一般步骤：
(1)先判断与动滑轮连接的绳子段数n，利用s＝nh求拉力F端移动的距离；
(2)利用W总＝Fs求总功，竖直方向的滑轮组利用W＝Gh求有用功(注意：水平方向的滑轮组，有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，即W有用＝fs物)；
(3)根据η＝求机械效率．
?
典例集训
3．如图所示，工人通过滑轮组提升货物，已知每个滑轮重50 N，质量为40 kg的货物在2 s内被匀速提升2 m，该过程中不计绳重和摩擦．请回答下列问题(g取10 N/kg)：
(1)货物上升的速度为________m/s，绳子自由端移动的距离为________m.
(2)拉力F的大小为________N，拉力做的功为________J，拉力F的功率为________W.
(3)该过程中有用功为________J，额外功为________J，滑轮组的机械效率为________(百分号前保留一位小数).
(4)若再用该滑轮组提升质量为60 kg的货物，则其机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”).
(5)若绳子所能承受的最大拉力为250 N，则此滑轮组能提升货物的质量最大为________kg.
4．两个滑轮按如图所示的方式组合，用6 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N．(不计滑轮重及其摩擦)求：
(1)定滑轮是________(选填“A”或“B”)，绳子自由端移动的距离是________m.
(2)拉力F做的功为________J.
(3)拉力F做功的功率为________W.
(4)滑轮组的机械效率为________．
类型2 斜面机械效率的计算
?方法指导
利用W总＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再利用W有用＝Gh求出有用功；最后利用机械效率的计算公式η＝求出斜面的效率．
?典例集训
5．用如图所示的装置将一个重200 N的木箱M匀速拉到3 m高的平台上，固定斜面长5 m，用F＝150 N的力拉绳子，木箱由底端上升到顶端用时25 s．不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，拉木箱的绳子始终与斜面平行．求：
(1)拉力F的功率；
(2)整个装置的机械效率；
(3)木箱受到斜面的摩擦力的大小．
INCLUDEPICTURE "真题在线明晰考向S.TIF" INCLUDEPICTURE "../../江西中考总复习物理/真题在线明晰考向S.TIF" \* MERGEFORMAT
1．判断：下面是同学们所画的两种情况下的示意图，请判断他们画得是否正确．
eq \o(\s\up7(),\s\do5(甲))　 eq \o(\s\up7(),\s\do5(乙))
(1)(2018·T18，节选)作用在杠杆上动力F的力臂l(图甲).(　　)
(2)(2022·T14，节选)动力F的力臂l(图乙).(　　)
2．(2022·T1)明代学者宋应星(江西人)著有《天工开物》．如图所示，这是书中描绘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.
3．(2023·T8，节选)某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学，参观了世界上先进的古代排水系统．如图所示，这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).
4．(2025·T13，多选)如图所示，是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成．当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田．下列说法正确的是(　　)
A．即使筒车转速加快，其机械效率也总是小于1
B．竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变
C．竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能
D．水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功
5．(2020·T18，多选)如图所示，将重6 N的物体匀速拉高20 cm，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1.2 m
B．绳子对地面的拉力为1 N
C．对物体所做的功为1.2 J
D．横梁受到的拉力为9 N

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