资源简介

知识概括
有用功、额外功、总功
有用功：为了达到目的必须做的功，
额外功：不是我们需要，又不得不做的功
总功：有用功与额外功之和，
机械效率：有用功与总功的比值，
滑轮组机械效率的测量原理：
随堂练习
要想提高滑轮组的机械效率，不能采用的方法是（?? ）
A.?减小机械间的摩擦??
B.?减少动滑轮的重力???
C.?增大所提重物的物重???
D.?减小所提重物的物重
如图所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦)(?? )
A.?改变绕绳方式
B.?减小动滑轮的质量
C.?减小提升重物的高度
D.?减小被提升物体的质量
同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低因素”时提出了下列假设：
①滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关
②滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关
③滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关
④滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关
然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设（??? ）
A.?① B.?② C.?③ D.?④
在下列有关机械效率说法中正确的是（? ）
A.?机械效率较大的，所做功少
B.?机械效率较大的，所做的额外功较少
C.?机械效率较大的，有用功和额外功的比值较大?
D.?机械效率较大的，额外功和有用功的比值较大
卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯，就两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是（?? ）
A.?都是有用功
B.?都是额外功
C.?对喝茶的人而言是有用功
D.?对卖茶杯的人而言是有用功
使用同一台吊车提起物体时，下列说法正确的是（?? ）
A.?额外功越少，机械效率就越高
B.?做总功越多，机械效率就越高
C.?有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高
D.?无论做多少功，机械效率都不变
如右图所示，甲、乙是同一滑轮组的不同绕法。用它们分别把同一重物匀速提升（绳重及摩擦均不计），下列说法正确的是（ ）
A.?甲较省功
B.?乙较省力
C.?甲的机械效率较高
D.?甲、乙的机械效率相同
如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA ， 则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ）
A.?f2FA B.?f3F C.?FA2F D.?G2F
有一人用一滑轮组分别将1000N和2000N的物体匀速提高相同的高度，动滑轮重200N，绳重及摩擦都不计，则在上述两种情况中（　　）
A.?人做的额外功相等
B.?滑轮组的机械效率相等
C.?人做的总功相等
D.?人做功的功率相等
乡镇居民建楼房地受条件限制，无法使用起重机吊建筑材料上楼，常用如图所示的装置．已知每根绳子能承受的最大拉力为500N，定滑轮的质量为0.5kg，动滑轮的质量为0.6kg，货箱重为15N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（? ）g=10N/kg．
A.?匀速吊起材料上楼，每次能吊的材料最多不能超过1031N
B.?使用的定滑轮质量越小，该装置的机械效率越高
C.?工人快速拉升与慢速拉升同样的材料相比，工人做功的功率相同
D.?若知道所吊材料受到的重力，匀速吊起材料上升10m，则可计算水平拉力F所做的功
如图所示的甲、乙两个固定斜面的高度相同，长度不同，表面粗糙程度相同。用沿斜面向上的力，将同一个小物体分别从两个斜面的底部匀速拉至顶端，则下列说法中正确的是（?? ）
A.?拉力F甲小于F乙
B.?两个拉力做的有用功不同
C.?斜面的机械效率η甲大于η乙
D.?接触面上产生的热量相同
如图所示，定滑轮重4N，动滑轮重2N。物体A在拉力F的作用下，2s内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了0.2m。如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果正确的是(? )
A.?绳子自由端移动速度为0.3m/s
B.?滑轮组的机械效率为60%
C.?拉力F的大小为7N
D.?拉力F的大小为5N
如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力 F=6N ，斜面长 s=1.2m 、斜面高 h=0.3m 。下列说法正确的是（? ）
A.?克服物体重力做功7.2J
B.?额外功为1.8J
C.?物体受到的摩擦力为2.25N
D.?斜面的机械效率为37.5%
用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度．若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是 （ ??）
A.?绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等
B.?绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
C.?绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同
D.?绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同
如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度，已知 GA=2GB ，两个动滑轮的机械效率相等，忽略绳重和摩擦，拉力做功 W甲:W乙= ________。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率 η甲＇ ________ η乙＇ （选填“>”、“=”或“<”）
用相同的滑轮和绳子分别组成如图甲、乙所示的两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度．若不计绳重及摩擦，则动力F1________F2 ， 拉力对滑轮组做的功W1________W2（选填“＞”、“＜”或“=”）.若将甲图中的物重减小，则其机械效率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
如图所示，用两个完全相同的滑轮，匀速提升质量相等的物体．且物体质量大于滑轮质量，不计绳重和摩擦．比较甲、乙两种方式可知________更省力，________机械效率更高（均填“甲”或“乙”）
如图所示，小明用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为 0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，则该滑轮组的机械效率为________，人拉绳子做功的功率为________?W，动滑轮重为________?N，该滑轮组提升物体的越重，机械效率越________（填“高”或“低”）．
如图所示，用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度，物体重均为10N，滑轮重均为1N，不计绳重，所用的拉力分别是F1和F2 ， 机械效率分别是η1和η2 ， 则F1________F2 ， η1________η2 ． （选填“＞”、“＜”或“=”）
小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子和摩擦，如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象，根据图象可以知道动滑轮重为________?N，当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率是________。
在“探究斜面”的实验中
（1）设计实验：按如图所示的方式，将小车拉上斜面顶端，分别测出拉力F，小车沿斜面通过的距离s，小车和钩码总重力G，小车上升的高度h，比较Fs与________的大小关系．
（2）实验注意点是：应该沿________拉动小车，使小车做________运动．
（3）实验器材：斜面、小车、钩码、弹簧测力计和________等．
（4）实验过程：I用弹簧测力计测出小车和钩码的总重力G，将小车从斜面底部按要求拉到斜面顶部，读出拉力F的示数．II用刻度尺测出小车沿斜面运动的距离s，小车上升的高度h．III改变放置的钩码数量，从而改变车重，重复上述步骤两次．进行实验步骤III的目的是：________．
（5）实验记录：将相关实验数据记录于表格中，请你设计这个表格：
（6）交流论证：分析实验数据发现F?s与G?h近似相等．这说明使用斜面虽然省力，但却________距离．小芳所在的实验小组用木块代替小车，结果发现F?s明显大于G?h，你认为出现这一现象的主要原因是________．
如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置．小名猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小悦猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关.表格是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据.
（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做________运动．
（2）通过比较表格中“物块重”和“________”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械．
（3）表格实验数据验证了________（小名/小悦）的猜想，结论是：在其它条件一定时，斜面________，机械效率越高．
（4）第一次实验中，物块所受斜面的摩擦力为________N．
（5）请你进一步分析了实验数据，并结合所学物理知识，解决下列关于斜面的物理问题．图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑，该过程中斜面对木块的支持力________（做功/不做功）．木块到达斜面1、2底端时的速度分别为v1、v2 ， 若斜面光滑，则v1________v2（大于/小于/等于）；若斜面粗糙程度相同，则v1________v2（大于/小于/等于）．
如图甲是小萱“测滑轮组的机械效率”的实验装置，测得的实验数据如表：
（1）实验过程中，应竖直向上________拉动弹簧测力计，若以动滑轮为参照物，下面所挂的重物是________的；
（2）第三次实验中，额外功是________J，滑轮组的机械效率是________；
（3）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为________W；
（4）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重越________，滑轮组的机械效率越高；
（5）若所用的滑轮和被提升物体的重力都保持不变，只改变滑轮组的绕线方式，则滑轮组的机械效率________（选填“改变”或“不变”）；
（6）提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更轻巧，若如图甲装置中动滑轮的重为G1，用它提升一个重物，滑轮组的机械效率为75%；改用一个轻质材料制作的重为G2的动滑轮后，再提升同一个重物，滑轮组的机械效率提高到了80%，忽略绳重和摩擦的影响，则G2与G1之比为G2∶G1=________；
（7）小谢在小萱实验的基础上，再增加一个滑轮进行实验，如图乙所示，这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时（忽略绳重和摩擦），它们的机械效率________（选填“相同”或“不相同”）。
如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞沉船的作业中，在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了0.4m3；在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了1m3．沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为F1、F2， 且F1与F2之比为3：7．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计，动滑轮的重力不能忽略．（水的密度取1.0×103kg/m3? g取10N/kg）求：
（1）沉船的重力；
（2）沉船浸没水中受到的浮力；
（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组AB的机械效率．
如图甲所示，是某打捞船所用起重装置的示意图。在某次打捞作业中，物体在不可伸长的轻绳作用下，从水底以0.5m/s的速度竖直向上匀速运动至离开水面高度3m的位置，此打捞过程中物体受到轻绳的拉力F随时间变化的图象如图乙所示，物体离开水面后匀速上升3m的过程中，与电动机连接的绳子所受的拉力为2×103N．已知水的密度为1.0×103kg/m2 ， 取g＝10N/kg。不计水和空气的阻力。求
（1）物体的体积及浸没在水中所受的浮力。
（2）物体的质量和密度。
（3）水底的深度及水对水底的压强。
（4）物体离开水面后匀速上升3m的过程中，滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。
如图所示，小明用500N竖直向下的拉力F能匀速提起一箱重1200N的货物，已知货物的底面积是300cm2 ， 小明的体重为600N，不计绳重和摩擦。求：
（1）此时滑轮组的机械效率；
（2）动滑轮的重力；
（3）若小明改用最大拉力（绳子没有断裂）提两箱相同的货物，结果没有把货物提起来，此时货物对地面的压强为多少？（两箱货物竖直叠放，与地面接触面积仍为300cm2）
如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B．完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力．已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，（g＝10N/kg）．求：
（1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少．
（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A的密度是多少．
（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时，物体B最多露出多少体积时绳子将断裂．
答案
1.【答案】 D
2.【答案】 B
3.【答案】 B
4.【答案】 C
5.【答案】 D
6.【答案】 C
7.【答案】 D
8.【答案】 C
9.【答案】 A
10.【答案】 D
11.【答案】 A
12.【答案】 D
13.【答案】 C
14.【答案】 A
15.【答案】 2:1；<
16.【答案】＞；=；变小
17.【答案】甲；乙
18.【答案】80%；75；150；高
19.【答案】 ＞；＞
20.【答案】 20；90%
21.【答案】 （1）Gh
（2）斜面向上；匀速
（3）刻度尺
（4）进行多次实验，得出普遍结论
（5）解：设计表格如下：
次数
拉力F/N
拉力移动距离s/m
Fs
重力G/N
斜面高度h/m
Gh
1
2
3
（6）费；克服摩擦力做了额外功
【答案】
（1）匀速直线
（2）拉力
（3）小悦；倾斜程度越大（或越陡）
（4）3.5
（5）不做功；等于；大于
23.【答案】 （1）匀速；静止
（2）0.14；74.1%
（3）0.54
（4）大
（5）不变
（6）3∶4
（7）相同
24.【答案】 解：（1）在沉船全部露出水面匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了1m3 ， 则打捞平台增大的浮力：F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N，即沉船的重力为G=104N；（2）在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了0.4m3；则打捞平台增大的浮力：F浮1=ρgV排1=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4×103N；所以沉船浸没水中受到的浮力为F浮2=G﹣F浮1=104N﹣4×103N=6×103N；（3）根据受力分析可得，沉船浸没在水中匀速上升的过程中F1=13（F拉1+G动），沉船全部露出水面匀速上升的过程中，F2=13（F拉2+G动），因为F1：F2=3：7，解得：G动=500N，沉船全部露出水面后匀速上升过程中，滑轮组AB的机械效率：η=×100%≈95.2%．答：（1）沉船的重力为104N；（2）沉船浸没水中受到的浮力为：6×103N；（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组AB的机械效率为95.2%．
25.【答案】 （1）解：由图乙可知，第13s时物体全部露出水面，此时物体受到的拉力：
F2＝G＝5×103N，
前10s内物体浸没水中，此时物体受到的拉力：F1＝G﹣F浮＝3×103N。
则物体浸没在水中时所受的浮力：
F浮＝G﹣F1＝5×103N﹣3×103N＝2×103N，
由阿基米德原理可知物体的体积：
V＝V排═ F浮ρ水g ＝ 2×103N1×103kg/m3×10N/kg ＝0.2m3；
答：物体的体积为0.2m3 ， 浸没在水中所受的浮力为2×103N；
（2）解：物体的质量：
m═ Gg ＝ 5×103N10N/kg ＝500kg，
物体的密度：
ρ物═ mV ＝ 500kg0.2m3 ＝2.5×103kg/m3；
答：物体的质量为500kg，密度为2.5×103kg/m3；
（3）解：物体从水底至完全露出水面的时间t＝13s，由v＝ st 可得水底的深度：
h＝vt＝0.5m/s×13s＝6.5m，
则水对水底的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.5m＝6.5×104Pa；
答：水底的深度为6.5m，水对水底的压强为6.5×104Pa；
（4）解：由图甲可知，承担动滑轮绳子的段数n＝3，绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的3倍，即s＝3h＝3×3m＝9m
故绳子自由端拉力做的总功：
W总＝Fs＝2×103N×9m＝1.8×104J，
有用功：W有＝Gh＝5×103N×3m＝1.5×104J，
滑轮组的机械效率：
η═ W有用W总 ＝ 1.5×104J1.8×104J ×100%≈83.3%。
答：物体离开水面后匀速上升3m的过程中，滑轮组的机械效率为83.3%。
26.【答案】 （1）解:∵有3段绳子与动滑轮相连，∴当物体升高的高度为h时，绳子自由端移动的距离为s＝3h，∴克服箱子的重力做的有用功为：W有＝Gh＝1200N × ?h，绳子上的拉力做的总功为：W总＝Fs＝500N × 3h，∴滑轮组的机械效率为：η＝ W有W总× 100 %＝1200N×h500N×3h× 100 % ＝80 %
（2）解:动滑轮的重力为：G动＝3F ?G ＝3 × 500N ? 1200N＝300N；
（3）解:∵小明的体重为600N，∴小明作用在绳子上的最大拉力为600N，∴此时滑轮组对货物的拉力为：F拉＝3F大 ? G动＝3 × 600N ? 300N＝1500N，∴货物对地面的压力为：F压＝2G ? ?F拉＝2 × 1200N ? 1500N＝900N，∵两箱货物径直叠放，与地面接触面积为300cm2＝0.03m2 ， ∴货物对地面的压强为：p＝ F压S＝900N0.03m2 ＝30000Pa.
27.【答案】 （1）解：滑轮的重力是：G动＝m动g＝20kg×10Nkg＝200N
由图知道，有三段绳子承担物重，n＝3， F=400N=1n(GA+G动)=13(GA+200N)
所以，物体A的重力是：GA＝1000N
绳子自由端移动的速度是：v＝nv'＝3×＝0.5m/s＝1.5m/s；
工人拉力的功率是：P＝Fv＝400N×1.5m/s＝600W
答：物体A的重力是1000N，工人拉力的功率是600W
（2）解：物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力是 ：F'＝GA﹣F浮＝1000N﹣ρ水gVA ，
滑轮组的机械效率是： η=W有用W总=F′h(F′+G动)h =75%
代入数据解得：VA＝4×10﹣2m3
又因为GA＝ρAgVA ， 所以，ρA＝2.5×103kg/m3
答：物体A的密度是2.5×103kg/m3 ．
（3）解：物体B的重力是：GB＝ρBgVB＝2.5×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣3m3＝1250N
绳子即将断裂时的拉力是： F=13(GB?F浮′+G动)=400N
解得：F'浮＝250N，
由阿基米德原理知道，此时排开水的体积是： V排=F′浮ρ水g=250N1.0×103kg/m3×10N/kg ＝2.5×10﹣2m3＝25dm3
物体B最多露出的体积是：V露＝VB﹣V排＝50dm3﹣25dm3＝25dm3 ．
答：物体B最多露出25dm3时绳子将断裂．

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