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专题16
滑轮组问题考法与解法
知识点1：用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
（1）有用功W有用=Gh
（2）总功W总=Fs
（3）额外功W额外=W总—W有用
（4）
s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是动力F
移动的距离，
n是动滑轮上的绳子段数。
（5）滑轮组机械效率的求解
用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％=
(G
/
nF
)
×100％
知识点2：用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
（1）有用功W有用=
fs2
（2）总功W总=
F
s1
（3）额外功W额外=W总—W有用
（4）s1=
ns2
其中
s1是动力F
移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力，
n是动滑轮上的绳子段数。
（5）滑轮组机械效率的求解
用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％=
(fs2/
F
s1)
×100％
知识点3：探究滑轮组的机械效率实验
（1）原理：η=W有/W总
（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需
刻度尺、弹簧测力计。
（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。
（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
2）提升重物越重，做的有用功相对就多。
3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
【例题1】（2020四川南充）如图所示，重为2N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每个滑轮重为1N(不计绳重和摩擦)，B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是（　　）
A.
B匀速下降时，物体A受到3N的摩檫力
B.
拉力F的大小为4N
C.
拉力F的功率为3.6W
D.
B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
【答案】BC
【解析】A．由图通过动滑轮绳子段数n=3，不计绳重及摩擦时，B拉A的力
FA=(
GB+G动)=×(5N+1N)=2N
B匀速下降，物体A匀速向右运动时，受向右的拉力FA和向左的摩擦力作用，则
f=FA=2N
故A错误；
B．当使物体B以0.3m/s的速度上升时，物体A匀速向左运动，受向右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用，由于物体A的压力和接触面没有改变，则摩擦力大小不变，所以
F=FA+f=2N+2N=4N
故B正确；
C．绳子自由端移动的速度为vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s
所以拉力F的功率
P==FvA=4N×0.9m/s=3.6W
故C正确；
D．B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功
WF=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J
故D错误。
【对点练习】如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（
）
A．绳子自由端移动的距离是6m
B．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80W
D．滑轮组的机械效率是80％
【答案】D
【解析】（1）动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离是s=nh=2×2m=4m；
（2）需考虑G动，忽略绳重和摩擦F=(G+G动）/n
250N=(400N
+G动）/2
解得：G动=100N
（3）有用功：W有=Gh=400N×2m=800J
拉力F所做的总功：W总=Fs=250N×4m=1000J
η＝（W有用/W总）×100％　=G/n
F=400N/（2×250N）=80%
（4）P总=W总/t=1000J
/10s=100W
【例题2】（2020江苏连云港）用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
【答案】
(1)
36
(2)
300
(3)
83.3%
【解析】（1）由图可知，承担重物的绳子段数n=3，所以绳子自由端通过距离
s=3×1m=3m
总功W总=Fs=120N×3m=360J
拉力做功的功率
P==36W
（2）有用功为W有=Gh=300N×1m=300J
（3）滑轮组机械效率为
η==83.3%
【对点练习】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是　　J，滑轮组的机械效率是　　，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将　　（变大/变小/不变）。
【答案】100；80%；变大。
【解析】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，
绳子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m；
则在这个过程中拉力做的功：
W总=Fs=25N×4m=100J；
（2）拉力做的有用功：
W有=Gh=40N×2m=80J，
则滑轮组的机械效率：
η=
W有
/
W总×100%=80J/100J×100%=80%；
（3）由η=
W有
/
(W有+W额)
×100%=
Gh/（Gh+G动h）×100%=
G/（G+G动）×100%可知，
滑轮组的机械效率与动滑轮重和物体重有关，动滑轮重力不变，物体重力变大，机械效率将变大。
【例题3】（2020甘肃天水）在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）拉力的功率是多少？
（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
【答案】（1）拉力的功率是375W；
（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是60%；
（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到75%。
【分析】（1）由图可知连接动滑轮绳子的股数，根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，然后利用W＝Fs求出拉力做的功，最后根据P＝求出拉力的功率；
（2）由W有用＝Gh可求得有用功，利用η＝可求得机械效率；
（3）由F＝（G+G动）可求得动滑轮的重力，再利用F′＝（G′+G动）可求得最大物重，然后利用η＝＝＝求得此滑轮组的最大机械效率。
【解答】（1）由图知，n＝3，
则绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×10m＝30m，
拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×30m＝7500J，
则施加拉力的功率：
P＝＝＝375W；
（2）有用功W有用＝Gh＝450N×10m＝4500J，
机械效率η＝×100%＝×100%＝60%；
（3）由F＝（G+G动）可得，
动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝3×250N﹣450N＝300N；
由F＝（G+G动）可得，
最大物重G′＝nF′﹣G动＝3×400N﹣300N＝900N；
此滑轮组的最大机械效率η′＝＝＝＝＝75%。
【点评】本题考查了功的公式、功率公式及效率公式的应用等知识，掌握相关的公式及变形公式是解题的关键。
【对点练习】如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知
汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：
（1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？
【答案】（1）500N；（2）80%．
【解析】使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s′=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的n倍。
（1）绳子自由端移动的距离s=ns汽车=3×1m=3m，
绳子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m/s，
由P===Fv得，工人的拉力：F===500N；
（2）拉力所做总功：W总=Fs=500N×3m=1500J；
工人所做有用功：W有用=fs汽车=1200N×1m=1200J，
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%．
【例题4】（2020天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
蝇瑞移动的距离s/m
机械效率?
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
03
请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式（
）；
(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______?
【答案】
(1)
80.0%
(2)
(3)越高
(4)自重不同的滑轮
【解析】(1)第3次实验中，有用功W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
通过滑轮组所做的总功W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
滑轮组的机械效率
因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：
(2)分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
(3)猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。
【对点练习】某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：
（i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置
（ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；
（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；
（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；
（v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；
（vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素
回答以下问题：
（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是
。
（2）滑轮组机械效率的计算公式是η=
（用直接测得的物理量符号表示）。
（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有
（填序号，可能不止一项正确）。
A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小
B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大
C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同
D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同
E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大
F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小
【答案】（1）刻度尺；（2）Gh/Fs；（3）ADE。
【解析】（1）由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要测量高度的刻度尺；
（2）由滑轮组的图上可知，n=3
滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，
机械效率的表达式为η=
W有/W总=Gh/Fs；
（3）AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；
CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；
EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。故选ADE。
一、选择题
1.（2020山东聊城）如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A.
两物体上升的速度相同
B.
两种装置的机械效率相等
C.
两次提升物体所做的有用功相等
D.
两种装置中拉力做功的功率相等
【答案】D
【解析】A．由图可知，甲是定滑轮，乙是动滑轮，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，A物体上升的速度等于绳端移动的速度，B物体上升的速度是绳端移动的速度的一半，故A错误；
BCD．所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由W总=Fs可知总功相等，不计绳重和摩擦，甲图中物体的重力GA=F
乙图中物体的重力GB=2F-G动
A物体上升的高度hA=s
B物体上升的高度hB=s
A图中有用功W有甲=GAhA=Fs
乙图中有用功
W有乙=GBhB=(2F-G动)s=Fs-G动s
W有甲＞W有乙
甲图中机械效率
η甲=
乙图中机械效率
η乙=
η甲＞η乙
由P=可知两种装置中拉力做功的功率相等，故D正确，BC错误。
2.（2020湖南常德）如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，
F1做功600J，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2
做功为1000J。下列说法正确的是（　　）
A.
两个过程中的拉力F1=
3F2
B.
F1
做功的功率比F2做功的功率小
C.
滑轮组机械效率为40%
D.
F2
做功的距离为3h
【答案】D
【解析】A．F1做功600J，由
可知
由图可知，滑轮组的绳子股数n=3，所以绳子自由端移动的距离s2=3h，F2做功1000J，由
可知
所以
，故A错误；
B．题中没有给出两次运动的时间，所以无法比较两个力做功的功率，故B错误；
C．因为用F1的力将物体B匀速提升，所以物体B的重力G等于拉力F1，所以滑轮组的有用功为
滑轮组的总功等于拉力F2做的功，即
所以滑轮组的机械效率
故C错误；
D．由图可知，滑轮组的绳子股数n=3，所以绳子自由端移动的距离s2=3h，即F2
做功的距离为3h，故D正确。
3．（2020衡阳模拟）如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则（　　）
A．箱子的重力势能增大
B．动滑轮的重力为100
N
C．工人施加的拉力做的功为300
J
D．滑轮组的机械效率为66.7%
【答案】ABD
【解析】（1）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；
（2）知道箱子的质量，根据G=mg求出重力，由图可知，滑轮组绳子的有效股数，利用F=（G+G动）求出动滑轮的重力；
（3）由图可知绳子的有效股数为2，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出工人做的总功；
（4）根据W=Gh求出有用功，然后根据η=求出此滑轮组的机械效率。
A．箱子被匀速提升，高度增加，质量不变，重力势能增加，故A正确；
B．箱子受到的重力：
G=mg=20kg×10N/kg=200N；
由图可知，n=2，则由F=（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动=nF﹣G=2×150N﹣200N=100N；故B正确；
C．由图可知，n=2，绳端移动的距离s=nh=2×2m=4m，
工人做的总功：W总=Fs=150N×4m=600J；故C错误；
D．有用功：W有=Gh=200N×2m=400J
滑轮组的机械效率：η==≈66.7%．故D正确。
二、填空题
4.（2020滨州模拟）如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力F=　　N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高．则滑轮组的机械效率是　　．（取g=10N/kg）
【答案】850；80%．
【解析】从图上可以看出，图中有定滑和一个动滑轮，已知质量，根据G=mg计算出重力再利用动滑轮的特点分析；使用动滑轮省一半的力，要费一倍的距离，即F移动的距离是20m，根据W=Fs计算；上一步计算出来的是总功，物体升高10m做的功是有用功，根据W有=Gh求出有用功，再利用η=×100%可求滑轮组机械效率．
（1）由图可知，承担动滑轮和物体总的重力的绳子的股数n=3，
物体和动滑轮的总重力：G=（m轮+m材料）g=（15kg+240kg）×10N/kg=2550N，
不考虑绳重和摩擦，则竖着向上的拉力：
F=G=×2550N=850N
（2）拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg×10N/kg×10m=24000J
拉力移动的距离：s=3h=3×10m=30m
实际拉力为1000N，则拉力做的总功：W总=F′s=1000N×30m=30000J
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%．
5.（2020天水模拟）利用图中的滑轮组提升重物A（物体A重1600
N），滑轮组的机械效率为80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力F为_____N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率____．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】500N，变大
【解析】已知：G＝1600N，机械效率η＝80%
设提升时，物体上升h．
根据图，拉力上升高度为S＝4h
η＝＝　　F＝＝＝500N
分析物重对机械效率的影响
η＝＝＝＝
若h、W额不变，G增大，η提高．
6.（2020河北石家庄模拟）如图中，物体A重50N，物体B重30N，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动．如果在物体A上加一个水平向左的力F2拉动　物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，2s内拉力F2所做的功是________J．（滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计）
【答案】12J
【解析】拉力的功W＝Fs，要正确求出功，必须求出拉力和拉力移动的距离，这就和滑轮组的受力分析综合起来了．
已知：GA＝50N，GB＝30N，vB＝0.1
m/s，t＝2s．求：W
A向右运动，受向右拉力F1和向左的摩擦力f，A匀速运动：f＝Fl．
与B相连的滑轮上方共有3根绳子承担物重GB．
∴　F1＝GB＝×30＝10
f＝F1＝10N
当A向左运动时，A受向左的拉力F2和向右的摩擦力f及向右的绳子拉力F1．
F2＝f＋F1（F1=GB＝10N），f大小不变
∴　F2＝10N＋10N＝20N
在2s内，物体上升距离h＝vB×t＝0.1m/s×2s＝0.2m
拉力移动距离s＝3h＝3×0.2m＝0.6m
拉力做的功W＝F2s＝20N×0.6m＝12J
8.（2020贵州黔西南）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有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。（填“>”“=”或“<”）
【答案】(1)<
(2)
=
【解析】（1）由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为
，
所以
（2）不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即。
三、实验探究题
8.（2020湖北襄阳模拟）同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：
猜想一:滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；
猜想二:滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关；
猜想三:滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
猜想四:滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：
（1）在表中填上四次实验的绳子的股数n和机械效率。
（2）根据实验____和____(填①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关；
（3）根据实验②和④可知，滑轮组的机械效率与________________________无关；
（4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越______；
（5）要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关应该选用_______(填“同一”或“不同”)滑轮组，提升_______(填“相同”或“不同”)的高度去研究。
【答案】（1）3
66.7%
3
79.8%
3
66.7%
2
80%
（2）①
②
（3）承重绳子段数（4）小
(5)
同一
不同
【解析】（1）根据η=×100﹪=Gh/Fs×100﹪计算滑轮组的机械效率；（2）要探究机械效率与物重的关系，需保持动滑轮重相同；（3）分析实验②和④数据中的相同点和不同点，根据机械效率的大小得出结论；（4）机械效率与动滑轮重之间的关系：提升相同的重物，有用功相同，动滑轮越重，做的额外功越多，机械效率越低；（5）要探究机械效率与物体被提升的高度之间的关系，应保持其它因素相同，提升的高度不同．
四、综合应用题
9．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N．求：
（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
【答案】（1）物体上升的高度为0.5m；
（2）滑轮组的机械效率为90%；
（3）拉力的功率为90W。
【解析】（1）由v＝可得，物体上升的高度：
h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝90%；
（3）拉力端移动距离s＝3h＝3×0.5m＝1.5m，
总功：W总＝Fs＝300N×3h＝300N×1.5m＝450J，
拉力的功率：P＝＝＝90W。
10．（2020苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
【答案】（1）奶奶所做的功是1440J；
（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；
（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。
【解析】（1）奶奶所做的功：
W＝Fs＝240N×6m＝1440J；
（2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：
G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：
G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，
动滑轮（含座椅）的质量：
m动＝＝＝12kg；
（3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。
11.（2020绵阳模拟）如图所示，物体A的质量为50kg．当力F为100N时，物体A恰能匀速前进．若物体A前进0.5m所用时间为10s，（不计绳和滑轮重）求：
（1）物体A的重力．（2）物体A受到的摩擦力．
（3）力F做的功．
（4）力F做的功率？
【答案】（1）490N　　（2）200N　（3）100N　　（4）10W
【解析】（1）A的重力：G＝mg＝50kg×9.8N/kg＝490N
（2）A匀速前进：f＝2F＝200N
（3）10s，物体A前进：s1＝0.5m
拉力F向前移动距离：s2＝2×0.5m＝1m
力F做功：W＝Fs2＝100N×1m＝100J
（4）力F功率：P＝＝＝10W
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滑轮组问题考法与解法
知识点1：用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
（1）有用功W有用=Gh
（2）总功W总=Fs
（3）额外功W额外=W总—W有用
（4）
s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是动力F
移动的距离，
n是动滑轮上的绳子段数。
（5）滑轮组机械效率的求解
用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％=
(G
/
nF
)
×100％
知识点2：用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
（1）有用功W有用=
fs2
（2）总功W总=
F
s1
（3）额外功W额外=W总—W有用
（4）s1=
ns2
其中
s1是动力F
移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力，
n是动滑轮上的绳子段数。
（5）滑轮组机械效率的求解
用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％=
(fs2/
F
s1)
×100％
知识点3：探究滑轮组的机械效率实验
（1）原理：η=W有/W总
（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需
刻度尺、弹簧测力计。
（4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。
（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
2）提升重物越重，做的有用功相对就多。
3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
【例题1】（2020四川南充）如图所示，重为2N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每个滑轮重为1N(不计绳重和摩擦)，B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是（　　）
A.
B匀速下降时，物体A受到3N的摩檫力
B.
拉力F的大小为4N
C.
拉力F的功率为3.6W
D.
B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
【对点练习】如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（
）
A．绳子自由端移动的距离是6m
B．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80W
D．滑轮组的机械效率是80％
【例题2】（2020江苏连云港）用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
【对点练习】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是　　J，滑轮组的机械效率是　　，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将　　（变大/变小/不变）。
【例题3】（2020甘肃天水）在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）拉力的功率是多少？
（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
【对点练习】如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知
汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：
（1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？
【例题4】（2020天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
蝇瑞移动的距离s/m
机械效率?
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
03
请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式（
）；
(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______?
【对点练习】某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：
（i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置
（ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；
（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；
（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；
（v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；
（vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素
回答以下问题：
（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是
。
（2）滑轮组机械效率的计算公式是η=
（用直接测得的物理量符号表示）。
（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有
（填序号，可能不止一项正确）。
A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小
B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大
C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同
D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同
E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大
F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小
一、选择题
1.（2020山东聊城）如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A.
两物体上升的速度相同
B.
两种装置的机械效率相等
C.
两次提升物体所做的有用功相等
D.
两种装置中拉力做功的功率相等
2.（2020湖南常德）如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，
F1做功600J，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2
做功为1000J。下列说法正确的是（　　）
A.
两个过程中的拉力F1=
3F2
B.
F1
做功的功率比F2做功的功率小
C.
滑轮组机械效率为40%
D.
F2
做功的距离为3h
3．（2020衡阳模拟）如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则（　　）
A．箱子的重力势能增大
B．动滑轮的重力为100
N
C．工人施加的拉力做的功为300
J
D．滑轮组的机械效率为66.7%
二、填空题
4.（2020滨州模拟）如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力F=　　N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高．则滑轮组的机械效率是　　．（取g=10N/kg）
5.（2020天水模拟）利用图中的滑轮组提升重物A（物体A重1600
N），滑轮组的机械效率为80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的拉力F为_____N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率____．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
6.（2020河北石家庄模拟）如图中，物体A重50N，物体B重30N，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动．如果在物体A上加一个水平向左的力F2拉动　物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，2s内拉力F2所做的功是________J．（滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计）
8.（2020贵州黔西南）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有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。（填“>”“=”或“<”）
三、实验探究题
8.（2020湖北襄阳模拟）同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：
猜想一:滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；
猜想二:滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关；
猜想三:滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
猜想四:滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表：
（1）在表中填上四次实验的绳子的股数n和机械效率。
（2）根据实验____和____(填①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关；
（3）根据实验②和④可知，滑轮组的机械效率与________________________无关；
（4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越______；
（5）要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关应该选用_______(填“同一”或“不同”)滑轮组，提升_______(填“相同”或“不同”)的高度去研究。
四、综合应用题
9．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N．求：
（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
10．（2020苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
11.（2020绵阳模拟）如图所示，物体A的质量为50kg．当力F为100N时，物体A恰能匀速前进．若物体A前进0.5m所用时间为10s，（不计绳和滑轮重）求：
（1）物体A的重力．（2）物体A受到的摩擦力．
（3）力F做的功．
（4）力F做的功率？
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