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2021年中考物理总复习 专题11 简单机械
滑轮、滑轮组、机械效率
（知识点+例题）
一、滑轮：
1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮：
（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。如下左图所示。
（2）实质：是个等臂杠杆。（如下中图所示）
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。
（3）特点：不省力，但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等，S=h。（如上右图所示）
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）
【例题1】如图所示用的定滑轮的拉力F是20N，匀速提起物体A，不计摩擦，A的重力为 N。定滑轮实质是 杠杆。若在拉力F的作用下，物体A上升了2m，则拉力F做的功为 J。
【变式练习1】如图所示，甲物体重6N，乙物体重10N，弹簧秤重力及摩擦均不计。则当甲、乙两物体静止时，弹簧秤的读数为 N。
3.动滑轮
（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如下左图所示）
（2）实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如上中图所示）
图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，
根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出；
当重物竖直匀速向上时，F2=G物+G动，则。
（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。
（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍，即S=2h（如上右图所示）。
【例题2】某小组同学研究动滑轮的使用特点，他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码，如图（a）所示，再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙（G甲＞G乙＞G丙）缓慢提起相同钩码，如图（b）、（c）、（d）所示。请仔细观察图中的操作和弹簧测力计的示数，然后归纳得出结论。
（1）比较图（a）与（b）（或（a）与（c），或（a）与（d））两图可得： ；
（2）比较图（b）与（c）与（d）三图可得： 。
【变式练习2】如图所示，用两个滑轮匀速提起两个物体，甲、乙两个滑轮提起重物的质量相等，不计摩擦和绳重，若F1＞F2，则说明了( )
A.使用定滑轮比使用动滑轮省力
B.动滑轮的重力大于物体的重力
C.使用动滑轮不省力
D.动滑轮的重力小于物体的重力
【例题3】图中所示滑轮是 滑轮(填“动”或“定”)，若弹簧测力计示数为150N，滑轮重30N，则物体重 N(不计绳重和摩擦)。
【变式练习3】如图所示，物体A的重力为200N，当通过滑轮用力F拉着它在地面上匀速滑动时，它与地面间的摩擦力为30N，不计滑轮重及它与绳子间的摩擦，拉力F的大小为 N。
二、滑轮组：
1.定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
2.特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
注意：如果不忽略动滑轮的重量，则。
3.动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）
4.绳子端的速度与物体上升的速度关系：V绳=nV物
【例题4】如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计。用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是（　　）
A.50N B.60N
C.70N D.120N
【变式练习4】如图所示用滑轮组提起重物，动滑轮重力为60N，定滑轮的重力为30N；若不计摩擦，需要匀速提升重力为600N的物体，需要拉力为 N。如果要把重物提高1m，绳子自由端向上拉动的距离是______m。
三、滑轮组的计算：功率、机械效率：
1.不计动滑轮、绳重和摩擦：
2.忽略摩擦但不忽略动滑轮的重量：
3.绳子端的速度与物体上升的速度关系：
4.动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系：S=nh
5.机械效率：
（1）不计动滑轮、绳重和摩擦：
（2）忽略摩擦但不忽略动滑轮的重量：
6.额外功：W额=W总-W有用
7.外力F的功率：
【例题5】用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
A.利用滑轮组所做的有用功是450J
B.绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C.拉力的功率是99W
D.滑轮组的机械效率是80%
【变式练习5】工人利用如图所示的滑轮组将一个重为300N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2m，所用的拉力为150N。以下关于滑轮组的有关说法正确的是（不计绳重和摩擦）（　　）
A.10s内拉力F的功率为30W
B.动滑轮重150N，10s内滑轮组的机械效率约为66.7%
C.在匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械能不变
D.若再用该滑轮组竖直匀速提升750N的重物，机械效率不变
2021年中考物理总复习 专题11 简单机械
滑轮、滑轮组、机械效率
（知识点+例题）
一、滑轮：
1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮：
（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。如下左图所示。
（2）实质：是个等臂杠杆。（如下中图所示）
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件，可知，因为重物匀速上升可知，则，不省力。
（3）特点：不省力，但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等，S=h。（如上右图所示）
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）
【例题1】如图所示用的定滑轮的拉力F是20N，匀速提起物体A，不计摩擦，A的重力为 N。定滑轮实质是 杠杆。若在拉力F的作用下，物体A上升了2m，则拉力F做的功为 J。
【答案】20；等臂；40。
【解析】拉力F是20N，匀速提起物体A；
因为是定滑轮，所以G=F=20N，定滑轮实质是等臂杠杆。动滑轮中，拉力移动的距离与物体上升的高度h之间有S=h=2m；所以W=FS=20N×2m=40J。
【变式练习1】如图所示，甲物体重6N，乙物体重10N，弹簧秤重力及摩擦均不计。则当甲、乙两物体静止时，弹簧秤的读数为 N。
【答案】6
【解析】当图中的装置静止时，它们受到的都是平衡力的作用。甲的重力为6N，它对弹簧秤的拉力就是6N，两侧拉力平衡，因此，乙端对弹簧秤的拉力也是6N，即弹簧测力计的示数为6N。
3.动滑轮
（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如下左图所示）
（2）实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。（如上中图所示）
图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，
根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出；
当重物竖直匀速向上时，F2=G物+G动，则。
（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。
（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍，即S=2h（如上右图所示）。
【例题2】某小组同学研究动滑轮的使用特点，他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码，如图（a）所示，再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙（G甲＞G乙＞G丙）缓慢提起相同钩码，如图（b）、（c）、（d）所示。请仔细观察图中的操作和弹簧测力计的示数，然后归纳得出结论。
（1）比较图（a）与（b）（或（a）与（c），或（a）与（d））两图可得： ；
（2）比较图（b）与（c）与（d）三图可得： 。
【答案】（1）使用动滑轮能省力，但不能改变用力方向；
（2）使用动滑轮（缓慢）提起相同重物，其他因素相同时，动滑轮的重力越小，所用的拉力越小。
【变式练习2】如图所示，用两个滑轮匀速提起两个物体，甲、乙两个滑轮提起重物的质量相等，不计摩擦和绳重，若F1＞F2，则说明了( )
A.使用定滑轮比使用动滑轮省力
B.动滑轮的重力大于物体的重力
C.使用动滑轮不省力
D.动滑轮的重力小于物体的重力
【答案】B
【解析】图甲中是动滑轮，所以；图乙中是定滑轮，所以F2=G物。又F1＞F2，所以；得到G动>G物。
【例题3】图中所示滑轮是 滑轮(填“动”或“定”)，若弹簧测力计示数为150N，滑轮重30N，则物体重 N(不计绳重和摩擦)。
【答案】动；270
【解析】如图所示滑轮的轴随着物体一起上升，是动滑轮；
∵
∴物体重力：G物=2F-G动=2×150N-30N=270N。
【变式练习3】如图所示，物体A的重力为200N，当通过滑轮用力F拉着它在地面上匀速滑动时，它与地面间的摩擦力为30N，不计滑轮重及它与绳子间的摩擦，拉力F的大小为 N。
【答案】60
【解析】由受力平衡得F=2f=2×30N=60N。
二、滑轮组：
1.定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
2.特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
注意：如果不忽略动滑轮的重量，则。
3.动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。如下图所示。（n表示承担物重绳子的段数）
4.绳子端的速度与物体上升的速度关系：V绳=nV物
【例题4】如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计。用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是（　　）
A.50N B.60N
C.70N D.120N
【答案】B
【解析】由图可知，绕在动滑轮上的绳子有2股，所以n=2；
∴。故选B。
【变式练习4】如图所示用滑轮组提起重物，动滑轮重力为60N，定滑轮的重力为30N；若不计摩擦，需要匀速提升重力为600N的物体，需要拉力为 N。如果要把重物提高1m，绳子自由端向上拉动的距离是______m。
【答案】220；3。
【解析】由图可知，绕在动滑轮上的绳子有3股，所以n=3；
∴；S=nh=3×1m=3m。
三、滑轮组的计算：功率、机械效率：
1.不计动滑轮、绳重和摩擦：
2.忽略摩擦但不忽略动滑轮的重量：
3.绳子端的速度与物体上升的速度关系：
4.动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系：S=nh
5.机械效率：
（1）不计动滑轮、绳重和摩擦：
（2）忽略摩擦但不忽略动滑轮的重量：
6.额外功：W额=W总-W有用
7.外力F的功率：
【例题5】用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（ ）
A.利用滑轮组所做的有用功是450J
B.绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C.拉力的功率是99W
D.滑轮组的机械效率是80%
【答案】C
【解析】利用滑轮组所做的有用功：W有=Gh=300N×3m=900J，故A错误；拉力做的功：
W总=（G物+G动）h=（300N+30N）×3m=990J；
拉力的功率：P=W总/t=990W/10s=99W，故C正确；
滑轮组的机械效率：，所以D错误。
【变式练习5】工人利用如图所示的滑轮组将一个重为300N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2m，所用的拉力为150N。以下关于滑轮组的有关说法正确的是（不计绳重和摩擦）（　　）
A.10s内拉力F的功率为30W
B.动滑轮重150N，10s内滑轮组的机械效率约为66.7%
C.在匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械能不变
D.若再用该滑轮组竖直匀速提升750N的重物，机械效率不变
【答案】B
【解析】由图可知，绕在动滑轮上的绳子有3股，所以n=3；
A.自由端（拉力F）移动的距离：S=nh=3×2m=6m；
∴拉力做功为：W总=FS=150N×6m=900J；
拉力的功率为：；故A错误；
B.不计绳重和摩擦，则有：；∴G动=nF-G物=3×150N-300N=150N；
有用功为：W有=Gh=300N×2m=600J；
∴机械效率：，故B正确；
C.在匀速提升重物的过程中，由于动能不变，重力势能变大，故滑轮组的机械能变大；故C错误；
D.若再用该滑轮组竖直匀速提升750N的重物，有用功变大，但额外功不变，故机械效率变大；故D错误。故选B。

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