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滑轮、斜面及机械效率
项
目
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＝_____
考点一　滑轮
h
G
项
目
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)
动
滑
轮
?
省力
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＝______
?
2h
nh
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__________．
省力
省力
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)
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
G物h
概念
含义
公式
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＝_______
有用
额外
W有用
有用功
总功
1
单位
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．
4．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．
物重
动滑轮重
5．常见机械的机械效率
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”．
(1)滑轮组既可以省力又可以省功．(　　)
(2)功率越小的机械，其机械效率越低．(　　)
(3)增大滑轮组提升物体的高度，滑轮组机械效率不变．(　　)
(4)即使不断改进机械的性能，机械效率也无法达到100%.(　　)
×
×
√
√
2．如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为(　　)
A．F1＞F2
B．F3＞F4
C．F1＜F4
D．F1＝F2＝F3＝F4
√
3．如图所示的两个滑轮中，属于动滑轮的是图__________，若滑轮的自重和摩擦不计，当分别用力F1、F2匀速提起同一物体时，则F1、F2的大小关系是F1__________F2.
乙
大于
4．如图所示，工人师傅用沿斜面向上的1 000 N的推力，将重为2 000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端．已知斜面长4 m、高1.5 m，则此过程中工人做的有用功为______ J，该斜面的机械效率为_______．使用斜面可以__________ (选填“省力”或“省功”).
3000
75%
省力
滑轮的特点　
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．如图所示：
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.
150
100
75
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.
5
0.1
两个滑轮按如图所示的方式组合，用10 N的拉力F拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动0.5 m，滑轮组的机械效率为90%.物体克服摩擦力所做的功为________J.
9
一辆质量是2×103 kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出．已知整个过程中，水平拉力F是600 N，汽车沿水平方向匀速移动了3 m，不计机械自重和摩擦，汽车受到的阻力大小为________N，绳端移动的距离为________m.
1 200
6
　用如图所示的电动起重机将3 000 N的货物提高4 m，起重机对货物做的有用功是________J；它的电动机功率为3 000 W，此过程用时10 s，起重机的机械效率为________%.
机械效率的相关计算
12 000
40
　(2024·西宁)如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960 N的物体M在水平面上做匀速直线运动．物体所受的摩擦力是物重的0.1，绳子自由端的水平拉力为40 N，物体M移动的距离为4 m(不计绳重和滑轮重).则(　　)
A．物体M所受的拉力为960 N
B．绳子自由端移动的距离是8 m
C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160 J
D．滑轮组的机械效率是80%
√
(2025·西宁)工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10 s内将重200 N的物体匀速提升3 m，工人竖直向上的拉力为80 N，则下列说法错误的是(　　)
A．工人所做的有用功是600 J
B．工人所做的总功是720 J
C．工人做功的功率是72 W
D．滑轮组的机械效率为62.5%
√
√
1．使用如图所示的装置来提升重物时，既能省力又能改变力的方向的装置是(　　)
2．如图所示，三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的关系是(　　)
?
?
A.F1＞F2＞F3　 B．F1＜F2＜F3
C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3
√
3．(2025·西宁检测)用如图所示的装置提升重为900 N的物体A，动滑轮重为100 N．在电动机对绳子的拉力F作用下，物体A在10 s内竖直匀速上升了2 m．在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A．物体A上升的速度为0.4 m/s
B．滑轮组的有用功为2 000 J
C．拉力F的功率为100 W
D．滑轮组的机械效率为90%
√
4．用图示的滑轮组将重为3.6 N的物体竖直向上匀速提升0.5 m，拉力F的大小为1.5 N，则该滑轮组的机械效率为________．
80%
5．如图所示，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2 m，所用拉力F＝100 N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为________J.
320
6．如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600 N的物体从斜面底部匀速推到顶部(不考虑物体的大小).已知斜面长L＝3 m，高h＝1.5 m．若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为________J.
1 500
7．用沿斜面向上大小为3.5 N的力将一个重为4.9 N的物体从斜面底端匀速拉到顶端．已知斜面长为2 m，高为1 m，则该过程中斜面的机械效率为________．
70%
√
[基础保分练]
1．(2024·江苏盐城)下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是(　　)
2．(2024·河南)如图所示，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一高台，不计绳重及滑轮的摩擦．下列说法正确的是(　　)
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
√
3．(2024·四川自贡)如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动了5 s，弹簧测力计的示数为8 N(不计滑轮和绳子之间的摩擦)，拉力F做功的功率为(　　)


?
A．1.6 W B．8 W
C．3.2 W D．16 W
√
4．(2024·四川南充)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，将重450 N的货物匀速吊起2 m高．每只滑轮重为50 N，绳自由端的拉力的大小分别为F1和F2，若不计绳重和摩擦，F1________(选填“大于”“等于”或“小于”)F2，甲滑轮组的机械效率为________．
大于
90%
5．一名建筑工人用如图所示的滑轮组将一个重为450 N的货物，在10 s内沿竖直方向匀速提升了4 m，建筑工人所用的拉力是300 N.则该建筑工人所做的有用功是________J，建筑工人做功的功率是________W，该滑轮组的机械效率是________．
1 800
240
75%
6．如图所示，工人用300 N的拉力，在12 s内将重为480 N的物体竖直向上匀速提升了2 m．此过程中，工人所做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________，拉力做功的功率为________W.
960
80%
100
7．人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900 N的物体匀速提升6 m，用时15 s，则所做的有用功为________J，拉力做的功W随时间t变化的图像如图乙所示，滑轮组的机械效率是________．






?
甲　　　　　乙
5 400
90%
8．(2024·四川广安)房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体．如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为________．如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施为：________(选填序号).
①增加物体的重力
②增加提升物体的高度
③减小动滑轮的重力
80%
①③
9．使用如图所示的机械装置，某人从井里提升78 kg的重物，在10 s内沿水平地面向右匀速行走了8 m，该人拉绳子的力是400 N，绳重与摩擦忽略不计，g取10 N/kg.求：
(1)物体上升的速度；
(2)拉力的功率；
(3)该装置的机械效率；
(4)动滑轮的重力．
10．某建筑工人用300 N的拉力，在25 s内将重力为800 N的水泥利用滑轮组匀速提高4 m，如图所示．若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
(1)动滑轮的重力；
(2)工人做功的功率；
(3)该装置的机械效率．(结果精确到0.1%)
[综合提升练]
11．(2024·重庆)建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45 kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4 s内缓慢上升0.8 m，工人所用的拉力为500 N，g取10 N/kg.下列说法正确的是(　　)
A.该装置做的有用功为400 J
B．该装置的机械效率为90%
C．绳子自由端移动的平均速度为0.4 m/s
D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变
√
12．(2024·江苏连云港)用如图所示滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m，拉力F大小为120 N，有用功为________J，滑轮组的机械效率为________(精确到0.1%).
300
83.3%
13．(2024·陕西)工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为________滑轮．已知滑轮重80 N，货篮重120 N，不计绳重及摩擦．工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为________N．若绳子能承受的最大拉力为520 N，每根钢条重100 N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为________．
动
100
80%
14．(2024·果洛州二模)生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料．如图所示，物料及桶总重为550 N，工人质量为80 kg，工人的双脚与水平地面接触面积为400 cm2，30 s内工人用300 N的力将物料及桶缓缓匀速提升了6 m.图中拉力的方向近似认为是竖直方向，g取10 N/kg.求：
(1)物料及桶上升的速度，拉力做功的功率；
(2)这段时间内克服摩擦、绳重做的功为120 J，则滑轮组中的动滑轮的重力；
(3)在匀速提升物料过程中工人对地面的压强．
15．(2024·西宁二模)某校科技小组设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50 N，物体A的密度为1.5×103 kg/m3，体积为0.04 m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升(A始终未露出水面)，不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：
(1)物体A的下表面距水面2 m时，水对A的下表面的压强；
解：物体A的下表面距水面 2 m时，水对A的下表面的
压强为
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 m＝2×104 Pa.
(2)物体A的重力；
(3)A浸没在水中所受浮力；
(4)A露出水面前，滑轮组的机械效率．
16．如图甲所示是我国自主研制的全球最大集装箱船舶“地中海伊琳娜”号，该货船是当之无愧的“海上巨无霸”和“带货之王”．(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)
(1)若货船满载排水量为3.2×105t，则该货船满
载正常航行时所受浮力为多少？
解：由阿基米德原理可知，货船满载正常航
行时所受浮力为
F浮＝G排＝m排g＝3.2×105×103kg×10 N/kg＝3.2×109N.
(2)水下6 m处船体受到水的压强是多大？
解：水下6 m处船体受到水的压强为
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10 N/kg×6 m＝6×104Pa.
(3)该货船利用如图乙所示的塔式起重机装载集装箱，当把重约9×104N的一个集装箱匀速吊起3 m时，绳端的拉力F为4×104N.求此过程中起重机的机械效率．

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