時(shí)間：2023-01-29 05:30:16
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇滑輪組的機(jī)械效率范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
“機(jī)械效率”是初中物理教學(xué)的難點(diǎn)之一，有關(guān)“滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算”是學(xué)生必須掌握的一類計(jì)算題型。而學(xué)生在做此類型的題目時(shí)，普遍感覺較難，出錯(cuò)率較高。因?yàn)闄C(jī)械效率的計(jì)算題是五花八門的，有已知其他物理量求機(jī)械效率的，有已知機(jī)械效率和相關(guān)物理量求其他物理量的，特別是有關(guān)滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算題，題型更是變化多樣，有求機(jī)械效率、判斷繩子的段數(shù)、拉力、物體重力、摩擦力、動(dòng)滑輪的重力、自由端或物體移動(dòng)的距離，等等。有些題目看似條件充足，而有些題目又特意設(shè)置了多余的條件（即干擾條件）。很多學(xué)生一看到此類題目就望而生畏，感動(dòng)無從下筆。其實(shí)這些變化無窮的題目的解題方法是有規(guī)律可循的，我在多年的教學(xué)實(shí)踐中，通過選擇幾道典型例題來幫助學(xué)生正確理解“滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算”并尋求解題方法規(guī)律，從而突破這個(gè)計(jì)算難點(diǎn)。
一、利用滑輪組提升物體
例題1：如圖，物體重為630N，在拉力F的作用下，物體以0.2m/s的速度勻速上升。
（1）若不計(jì)摩擦、繩重和動(dòng)滑輪的重，則拉力F為多少？機(jī)械效率為多少？
（2）若不計(jì)摩擦和繩重，動(dòng)滑輪重270N，則拉力F為多少？機(jī)械效率為多少？
（3）若拉力為400N，則機(jī)械效率為多少？此時(shí)拉力F的功率為多少？
分析與解：（1）若不計(jì)摩擦、繩重和動(dòng)滑輪的重，很明顯是一種理想情況，則拉力F=G=×630N=210N，由于是理想情況，額外功為零，因此機(jī)械效率為100％。（2）若不計(jì)摩擦和繩重，動(dòng)滑輪重270N，由于考慮動(dòng)滑輪的重，我們稱這種情況為半理想，則拉力F=（G+G）=（630N+270N）=300N，機(jī)械效率為η======70%。由上面計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，在沒有告訴物體和繩子移動(dòng)距離的情況下，甚至就算不知道拉力F，也可以計(jì)算出機(jī)械效率。（3）若拉力為400N，比半理想情況下的拉力300N還要大，所以摩擦和繩重要考慮，應(yīng)為實(shí)際情況，則機(jī)械效率為η=====52.5%。拉力F的功率為P=Fυ=Fnυ=400N×3×0.2m/s=240W。
現(xiàn)將上題中用到的公式整理如下：
提升物體理想：F=G，η=100%半理想：F=（G+G）η====?搖實(shí)際：η===S=nhυ=nυ
說明：上面公式中S=nh和υ=nυ在任何情況下都成立。
二、利用滑輪組水平拉物體
例題2：一輛汽車不小心開進(jìn)了泥潭中，司機(jī)取來一套滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出，如圖所示。若車重為8×10N，汽車受到的阻力為車重的0.03倍，汽車前進(jìn)的速度為0.1m/s，求：
（1）如不考慮滑輪與軸之間的摩擦，則拉力F為多少？機(jī)械效率為多少？
（2）若拉力為750N，則機(jī)械效率為多少？司機(jī)做功的功率為多少？
分析與解：（1）如不考慮滑輪與軸之間的摩擦，利用滑輪組水平拉的物體，不需要克服動(dòng)滑輪的自重，所以額外功為零，這是一種理想情況，所以拉力F=f=×（0.03×8×10N）=600N，因?yàn)轭~外功為零，所以η=100%。（2）若拉力為750N，比理想情況下的拉力600N要大，所以要考慮摩擦，則機(jī)械效率為η======80%。司機(jī)做功的功率為P=Fυ=Fnυ=750N×4×0.1m/s=300W。
現(xiàn)將上題中用到的公式整理如下：
水平拉物體理想：F=f，η=100%實(shí)際：η====S=nSυ=nv
說明：在上面公式中，S=nS和υ=nυ在任何情況下都成立。
由上面總結(jié)的提升物體和水平拉物體的公式可知，在不知道物體和繩子移動(dòng)的距離的情況下，仍然能求出機(jī)械效率，并利用上述公式的變形還可以求出其他物理量，下面我們?cè)賮砜磶椎览}。
三、利用機(jī)械效率求拉力F
例題3：如圖，汽車與地面間的摩擦力為3000N，該滑輪組的機(jī)械效率為80％，求拉力F為多少？
分析與解：本題是水平拉物體的情況，又因?yàn)闄C(jī)械效率為80％，所以是實(shí)際情況，利用實(shí)際情況機(jī)械效率公式η====，可得變形公式F===1250N。
四、利用機(jī)械效率求動(dòng)滑輪的重G
例題4：如圖，物體重30N，此滑輪組的機(jī)械效率為60％。不計(jì)摩擦，求動(dòng)滑輪重。
分析與解：本題是豎直提升物體的情況，不計(jì)摩擦，求動(dòng)滑輪重，所以本題應(yīng)是半理想情況，根據(jù)提升物體中的半理想情況的公式η====，可得變形公式G===20N。
五、利用機(jī)械效率求繩子的股數(shù)n
例題5：滑輪組的機(jī)械效率為80％，利用此滑輪組，用100N的拉力勻速提起400N的重物，則承擔(dān)滑輪和重物總重的繩子的段數(shù)是多少？
分析與解：本題告訴了機(jī)械效率、拉力和物重，所以我們利用提升物體的實(shí)際情況的公式η===，可得變形公式n===5。
六、利用機(jī)械效率求物體與地面間的摩擦力f
例題6：如圖，一車手作用在繩子自由端的拉力F為1000N，滑輪組的機(jī)械效率為80％，求在此過程中，汽車所受的阻力。
分析與解：本題滑輪組的機(jī)械效率為80％，所以為水平拉物體中的實(shí)際情況，根據(jù)公式η====，可得變形公式f=ηFn=80%×1000N×3=2400N。
一、求解滑輪組問題前要明確的幾個(gè)概念
1.對(duì)“機(jī)械效率”概念的理解
有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率.因此要把握好對(duì)機(jī)械效率的理解，就必須對(duì)總功、有用功和額外功這三個(gè)概念的理解.（1）對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械而言， 總功是指動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功.一般情況下使用滑輪組做功時(shí)，動(dòng)力作用于繩子自由端.（2）有用功是運(yùn)用機(jī)械做功時(shí)對(duì)我們直接有用的功，是無論采取哪種方式都必須做的功. （3）額外功是并非我們需要但又不得不做的功.
2.對(duì)滑輪組裝配的理解
使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，關(guān)于滑輪組的組裝可以從兩個(gè)方面來理解.（1）要熟練掌握滑輪組的省力規(guī)律并能正確判斷繩子的段數(shù).滑輪組省力的基本規(guī)律是：使用滑輪組時(shí)，動(dòng)滑輪和重物由幾段繩子承擔(dān)，提起物體所用的力就是物重和動(dòng)滑輪重力的幾分之一（此前提是不計(jì)繩子的重力和滑輪軸心處的摩擦力）.（2）繩子的自由端和動(dòng)滑輪移動(dòng)的距離之間有一定的幾何關(guān)系.
二、使用滑輪組沿豎直方向提升重物時(shí)的情況
例1 裝卸工人用如圖1所示的滑輪組勻速提升重為1000 N的貨物，所用的拉力F為600 N，繩子自由端在50 s內(nèi)被拉下2 m，在此過程中，求：
（1） 拉力F所做的功；
（2）滑輪組的機(jī)械效率.
分析：①拉力即動(dòng)力，因此求拉力做的功就是求總功，
W拉=Fs=600 N×2 m=1200 J.
②方法一：已經(jīng)知道了W總，要求機(jī)械效率還需要知道W有，
從題中可以看出，只要知道了物重G和拉力F，即使不知道繩子移動(dòng)的距離s和物體上升的高度h，也可以求出滑輪組的機(jī)械效率.
例2 某建筑工地用簡(jiǎn)易滑輪組將重4000 N的磚塊運(yùn)到離地4 m高的砌墻處，已知每個(gè)滑輪重100 N，滑輪摩擦和繩重以及動(dòng)滑輪下的掛網(wǎng)重忽略不計(jì).若提升磚塊的工人作用于繩的拉力最大為500 N，n=2.求：
①提升一次磚的最大重力；
②提升一次磚時(shí)滑輪組的最大機(jī)械效率；
③若全部完成提磚任務(wù)，工人利用此滑輪組至少做多少額外功.
分析：①因?yàn)椴挥?jì)繩重、掛網(wǎng)重和滑輪摩擦，
因此由F拉=
G物+G動(dòng)n
可得G磚 =nF-G動(dòng)=2×500 N-100 N=900 N.
②滑輪組的最大機(jī)械效率就是一次提升最重磚塊時(shí)的機(jī)械效率.
③由于不計(jì)繩重、掛網(wǎng)重和滑輪摩擦，所以額外功就是克服動(dòng)滑輪的重力所做的功， 而提升磚塊的次數(shù)：
例3 小明利用如圖2所示的裝置沿水平方向勻速拉動(dòng)一個(gè)重2000 N的物體時(shí)，物體受到地面的摩擦力為600 N，物體在5 s內(nèi)勻速移動(dòng)了1 m，作用在繩端的拉力為250 N，求：
[滑輪組的機(jī)械效率]
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.通過實(shí)驗(yàn)掌握測(cè)定機(jī)械效率的方法，領(lǐng)會(huì)控制變量法的應(yīng)用。
2.通過實(shí)驗(yàn)知道滑輪組的機(jī)械效率和物體所受重力的關(guān)系，知道提高測(cè)滑輪組的機(jī)械效率的方法。
二、實(shí)驗(yàn)器材
刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、滑輪組兩套、鐵架臺(tái)、細(xì)繩
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1.用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G的值，并記錄在表中。
2.按圖安裝好滑輪組，分別記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置。
3.勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高到某一位置處，在運(yùn)動(dòng)中從彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力F的數(shù)值。
4.用刻度尺分別測(cè)出鉤碼上升的高度（h）和細(xì)繩自由端通過的距離（s）。
5.根據(jù)W=Gh算出有用功，根據(jù)W=Fs算出拉力所做的功（即總功）W總，再用η=W有/W總=Gh/Fs計(jì)算機(jī)械效率。
6.改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中。
數(shù)據(jù)表格
■
四、交流討論
1.在提升鉤碼的過程中，應(yīng)注意什么？
要?jiǎng)蛩偬嵘^碼。
2.同一個(gè)滑輪組掛不同質(zhì)量的鉤碼時(shí)，機(jī)械效率相同嗎？
不相同，鉤碼質(zhì)量越大，機(jī)械效率越高。
3.如圖一，甲、乙兩個(gè)滑輪組都掛相同的鉤碼時(shí)，機(jī)械效率是否相同？
不相同，動(dòng)滑輪越多，機(jī)械效率越低。
4.滑輪組的機(jī)械效率都與哪些因素有關(guān)？
物體的重量，滑輪的重量。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
影響滑輪組的機(jī)械效率有關(guān)因素：（1）被提物體的重量，G越大，機(jī)械效率越高；（2）滑輪自重，滑輪組如果越多，雖然省力但是無用功多，機(jī)械效率越小；（3）繩與滑輪之間的摩擦。
無關(guān)因素：（1）繞線方式；（2）物體被提高的距離；（3）提物體的速度。
提高滑輪組機(jī)械效率的方法：增大物體的重量和減小動(dòng)滑輪的重量、摩擦等。
五、注意事項(xiàng)
1.實(shí)驗(yàn)中，如果我們使用的彈簧測(cè)力計(jì)量程較?。ɡ?N），那么重物（鉤碼）不可太少，否則示數(shù)過小，誤差較大。
2.按國(guó)家教委（原教育部）的教學(xué)儀器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用J2122型單滑輪組吊起9.8N的重物實(shí)驗(yàn)，其機(jī)械效率一般不低于90%，用雙并滑輪組吊起9.8N的重物實(shí)驗(yàn)，其機(jī)械效率不低于60%。若實(shí)驗(yàn)得出的機(jī)械效率太低，應(yīng)檢查滑輪的纜繩是否從滑輪槽中滑脫出來，或者線繩是否扭結(jié)。
3.以下因素會(huì)影響測(cè)力計(jì)讀數(shù)的準(zhǔn)確：測(cè)力計(jì)不是勻速地移動(dòng)；測(cè)力計(jì)指針與刻度板摩擦；重物擺動(dòng)。
六、實(shí)驗(yàn)拓展
為什么用雙并滑輪組實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率比用單滑輪組實(shí)驗(yàn)低？（如圖二）
提示：雙并滑輪組比單滑輪組的滑輪多，自重較大，而且滑輪在運(yùn)動(dòng)中要克服摩擦力消耗功，使總功變大，機(jī)械效率變低。
例一：某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝置分別如圖甲、乙、丙所示。
■
（1）比較第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)，可得結(jié)論：使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機(jī)械效率越__________。
（2）第3次實(shí)驗(yàn)中所做的有用功是__________J，機(jī)械效率是__________。
（3）第3次實(shí)驗(yàn)中動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)比第2次實(shí)驗(yàn)多，動(dòng)滑輪自重增大，對(duì)動(dòng)滑輪所做的額外功__________（選填“增大”或“減小”），因而，由第2、3次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪自重大小有關(guān)。
（4）綜合上述結(jié)論，提高機(jī)械效率的方法有增大有用功，__________額外功（選填“增大”或“減小”）。
參考答案：（1）高；（2）0.4 72.7%；（3）增大；（4）減小
例二：實(shí)驗(yàn)題
1.（2011年福建省福州第29題，4分）如圖一所示，在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，物體重為5.4N。
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)要豎直向上且________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。若物體上升高度為10cm，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖一中所示，是 N，則滑輪組的機(jī)械效率是______。
（2）若僅增加物體的重，該滑輪組的機(jī)械效率將________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。（不計(jì)摩擦）
2.測(cè)定如圖二所示的滑輪組的機(jī)械效率。
（1）實(shí)驗(yàn)所需器材除鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、滑輪、鐵架臺(tái)外，還需要_____和______。
（2）如果將兩個(gè)1N的鉤碼勻速提升10cm，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是0.81N，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表：
■
（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，求此滑輪組的機(jī)械效率，寫出計(jì)算過程。
參考答案：
1.（1）勻速，2.4，75%；（2）增大
2.（1）細(xì)繩，刻度尺，（2）2，0.8，10，30
（3）W有=Gh=2N×10m=20J
W總=Fs=0.8N×30m=24J η=■=■=83.3%
[測(cè)定斜面的機(jī)械效率]
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.理解總功和有用功的意義，并知道利用斜面拉物體時(shí)其測(cè)定的方法。
2.學(xué)會(huì)機(jī)械效率的測(cè)定方法，領(lǐng)會(huì)控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
3.通過實(shí)驗(yàn)，總結(jié)提高斜面的機(jī)械效率的方法。
二、實(shí)驗(yàn)器材
彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、斜面、小木塊。
三、實(shí)驗(yàn)原理
將物體沿斜面拉動(dòng)，測(cè)出此過程中的總功并計(jì)算出相應(yīng)的有用功，運(yùn)用公式η=W有/W總=Gh/Fs就可以得出斜面的機(jī)械效率。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.用刻度尺測(cè)出斜面長(zhǎng)S和斜面高h(yuǎn)，將數(shù)據(jù)記錄在表1中。
2.用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重量G，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。
3.用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊沿斜面勻速上升，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。
4.改變木板的傾斜程度，重做上面的實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。
5.計(jì)算各次實(shí)驗(yàn)中斜面的機(jī)械效率，并進(jìn)行比較。
6.改用粗糙程度不同的斜面，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1～3，將數(shù)據(jù)記錄在表格2中，計(jì)算各次實(shí)驗(yàn)中斜面的機(jī)械效率，并進(jìn)行比較。
五、記錄數(shù)據(jù)表格
1.斜面的機(jī)械效率跟傾斜程度關(guān)系
表1
■
2.斜面的機(jī)械效率跟粗糙程度關(guān)系
表2
■
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
1.斜面光滑程度相同時(shí)，斜面傾斜程度越大，斜面機(jī)械效越高，但越費(fèi)力。
2.斜面傾斜角度相同時(shí)，斜面越粗糙，機(jī)械效率越低。
例三：長(zhǎng)1000m、高250m的斜坡，將一輛重6×103N的礦車以2m/s的速度由坡底拉到坡頂，如果拉力是2×103N，求：
（1）由坡底到達(dá)坡頂所用的時(shí)間；
（2）拉力做的有用功；
（3）拉力做功的功率；
（4）利用此斜面做功的機(jī)械效率。
參考答案：（1）500s；（2）1.5×106J；（3）4×103W；（4）75%
例四：探究斜面的機(jī)械效率
如圖所示，該實(shí)驗(yàn)器材有：不同的三個(gè)斜面、小車、________和________.
1.研究斜面的機(jī)械效率與斜面光滑程度的關(guān)系：
在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)選用三個(gè)________相同而________不同的斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只有這樣才能得出斜面的機(jī)械效率與斜面光滑程度的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出的物理量有：小車的重力，斜面的_____及斜面的______，小車在三個(gè)不同斜面向上______運(yùn)動(dòng)時(shí)的三個(gè)拉力的大小最后計(jì)算出有用功和總功，從而算出不同斜面的機(jī)械效率。
結(jié)論：__________________________________________。
2.研究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系：
在此實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用三個(gè)_____相同而______不同的斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)出不同斜面的______以及小車在不同斜面上______運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力大小，通過計(jì)算，最后得出結(jié)論。
結(jié)論：_________________________________________。
3.該實(shí)驗(yàn)說明斜面的機(jī)械效率與斜面的______和______有關(guān)。
參考答案：彈簧測(cè)力計(jì)；刻度尺
1.傾斜程度；光滑程度；長(zhǎng)；高；勻速；在傾斜程度相同的條件下，斜面越光滑，其機(jī)械效率越高。
2.光滑程度；傾斜程度；長(zhǎng)和高；勻速；在光滑程度相同條件下，斜面越陡，機(jī)械效率越高。
3.光滑程度；傾斜程度。
例四：為了證實(shí)其中的部分猜想，學(xué)習(xí)了機(jī)械效率知識(shí)后，某物理興趣小組的同學(xué)對(duì)“斜面的機(jī)城效率跟什么因素有關(guān)”這一課題提出了一些猜想：A.跟斜面的粗糙程度有關(guān)；B.跟斜面的傾斜程度有關(guān)；C.跟物體的重力有關(guān)；D.跟斜面的長(zhǎng)度有關(guān)。
小明同學(xué)設(shè)計(jì)方案并用相同材料的斜面和物塊進(jìn)行探究，下表反映了他的探究過程。
■
1.請(qǐng)你替小明在表中兩個(gè)空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)
2.通過對(duì)比________兩次（填實(shí)驗(yàn)次數(shù)的序號(hào)）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證猜想A.
3.通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)①③數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：當(dāng)其他條件一定時(shí)，斜面傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效越_______。
知識(shí)回放：滑輪組的繞線問題應(yīng)先確定所需繩子段數(shù)，題目中一般會(huì)指出繩子的重力及繩子與滑輪之間的摩擦不計(jì)，以下是兩種情況的具體分析。
1.提升重物：如圖1，有幾段繩子與動(dòng)滑輪相連，拉力F拉就等于物體和動(dòng)滑輪總重力的幾分之一， 即F拉=（G物+G動(dòng)），所以，繩子段數(shù)n=。
2.水平牽引物體：如圖2，有幾段繩子與動(dòng)滑輪相連，拉力F就等于摩擦力的幾分之一，即F=f摩，所以，繩子的段數(shù)n = 。
以上兩種情況求n時(shí)，如果不能整除，則需要采用“進(jìn)尾法”，即無論小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字是多大，都要向整數(shù)進(jìn)一位。
如果繩子段數(shù)n為奇數(shù)，則繩子起始位置應(yīng)系在動(dòng)滑輪的掛鉤上，然后再往定滑輪邊框上繞線；如果繩子段數(shù)n為偶數(shù)，則繩子起始端系在定滑輪的掛鉤上，然后再往動(dòng)滑輪的掛鉤上繞線，簡(jiǎn)稱“奇動(dòng)偶定”。
例1 一根繩子只能承受100 N的力，要把330 N的物體拉起，怎樣組裝滑輪組？（滑輪重、繩重及摩擦均不計(jì)）
解析 滑輪重、繩重及摩擦均不計(jì)的情況下，拉力是物重的幾分之一，那么物重就由幾段繩子來承擔(dān)， 即n===3.3≈4（進(jìn)尾法）。
因此，動(dòng)滑輪需要2個(gè)，定滑輪可以是一個(gè)，也可以是2個(gè)，滑輪組的組裝方法有兩種（如圖3甲、乙）。
考點(diǎn)二、影響滑輪組機(jī)械效率的因素
用滑輪組勻速提升重物時(shí)，不計(jì)繩重及摩擦，根據(jù)機(jī)械效率的定義，由此可分析，影響滑輪組機(jī)械效率的因素有物體的重力G物、動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)。
例2 如圖4所示，相同的滑輪用不同的繞法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不計(jì)，在物體勻速上升的過程中（ ）
A.甲圖省力，機(jī)械效率甲圖大 B.甲圖省力，機(jī)械效率一樣大
C.乙圖省力，機(jī)械效率乙圖大 D.乙圖省力，機(jī)械效率一樣大
解析 由甲、乙兩圖可知：承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n甲=3，n乙=2。由摩擦力忽略不計(jì)，得甲、乙兩圖中繩子的拉力大小分別為：F甲=（G物+G動(dòng)），F(xiàn)乙=（G物+G動(dòng)）。因?yàn)橹匚锖蛣?dòng)滑輪相同，所以繩子拉力大小F甲
考點(diǎn)三、機(jī)械效率的計(jì)算
根據(jù)機(jī)械效率的定義，機(jī)械效率的計(jì)算公式是，當(dāng)不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，該公式可變?yōu)?。其中G為物重，G動(dòng)為動(dòng)滑輪的重力，h為重物升高的高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端移動(dòng)的距離，n為承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)。
例3 在小型建筑工地，常用簡(jiǎn)易的起重設(shè)備豎直吊運(yùn)建筑材料，其工作原理相當(dāng)于如圖5所示的滑輪組。某次將總重G為4 000 N的磚塊勻速吊運(yùn)到高為10 m的樓上，用時(shí)40 s，卷揚(yáng)機(jī)提供的拉力F為2 500 N。求在此過程中：
（1）拉力F所做的有用功；
（2）拉力F的功和功率；
（3）滑輪組的機(jī)械效率。
分析 由滑輪組的結(jié)構(gòu)可以看出，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n=2，則拉力F移動(dòng)的距離s=2h，
解 （1）拉力F所做的有用功W有=Gh=4 000 N×10 m=4×104 J。
（2）拉力F移動(dòng)的距離s=2h=2×10 m=20 m，
拉力F所做的總功W總=Fs=2 500 N×20 m=5×104 J，
拉力F做功的功率P=■=■=1 250 W。
（3）滑輪組的機(jī)械效率。
考點(diǎn)四、實(shí)驗(yàn)：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
對(duì)“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)的考查，通常包括以下兩方面的內(nèi)容。
1.考查實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)的收集、分析與處理
例4 某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖6。
（1）通過表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是用__________（填“甲”或“乙”）圖做的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2是用__________（填“甲”或“乙”）圖做的實(shí)驗(yàn)。
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)豎直向上_________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
（3）請(qǐng)將表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整。（百分號(hào)前保留整數(shù)）
（4）通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率__________。
（5）比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得出結(jié)論：使用同一滑輪組時(shí)，__________，可以提高滑輪組的機(jī)械效率。
解析 （1）實(shí)驗(yàn)1中拉力移動(dòng)的距離是物體和動(dòng)滑輪移動(dòng)距離的3倍，因此動(dòng)滑輪被3根繩子承擔(dān)，甲圖符合要求。
（2）為了讓彈簧測(cè)力計(jì)獲得穩(wěn)定的數(shù)值，應(yīng)勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)。
（3）第二次實(shí)驗(yàn)中拉力的有用功W有=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J，
拉力做的總功W總=Fs=1.4 N×0.5 m=0.7 J，
滑輪組的機(jī)械效率；
②第三次實(shí)驗(yàn)中拉力的有用功W有=Gh=6 N×0.1 m=0.6 J，
拉力做的總功W總=Fs=2.4 N×0.3 m=0.72 J，
滑輪組的機(jī)械效率為。
（4）74%>57%，說明提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越低。
（5）83%>74%，說明使用同一滑輪組，提升重物的重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高，因此增加鉤碼的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率。
答案：（1）甲；乙 （2）勻速 （3）57%；83% （4）越低 （5）增加鉤碼的重力。
2.對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行糾錯(cuò)、評(píng)估及擴(kuò)展性探究。
例5 小雪和小紅在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，一起組裝好如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置。
（1）小紅_______向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，并由彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力為0.5 N，同時(shí)小雪用刻度尺測(cè)出鉤碼提升的高度為0.1 m，以上測(cè)量準(zhǔn)確無誤，其他被測(cè)物理量和計(jì)算的數(shù)據(jù)如下表：
（2）小雪和小紅測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率為100%，他們意識(shí)到出現(xiàn)了錯(cuò)誤，請(qǐng)你幫助找出原因______________________。
（3）該滑輪組的機(jī)械效率實(shí)際為_________________。
（4）若提升的鉤碼重力增加到6 N，則該滑輪組的機(jī)械效率將________
_______。（填變化情況）
（5）有同學(xué)想進(jìn)一步探究滑輪組的機(jī)械效率是否與滑輪組中細(xì)繩的繞法有關(guān)。根據(jù)探究目的，他們先通過實(shí)驗(yàn)測(cè)算出如圖8所示的滑輪組的機(jī)械效率，請(qǐng)你在圖9中畫出下一步實(shí)驗(yàn)所需的組裝圖。
解析 （1）測(cè)量滑輪組的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該豎直勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；
（2）動(dòng)滑輪被5根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的5倍，因此彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度錯(cuò)了，應(yīng)為0.5 m；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：，
例1下面是“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的一些實(shí)驗(yàn)步驟：
A． 算出每次的有用功W有用、總功W總、機(jī)械效率η,并填入表格。
B． 用刻度尺測(cè)出鉤碼提升的高度h和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離S。
C． 換用不同的鉤碼，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格。
D． 勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，從彈簧測(cè)力計(jì)讀出拉力F的值，并記下鉤和彈簧測(cè)力計(jì)的位置。
E． 安裝好滑輪組，記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置。
（1）請(qǐng)將上述實(shí)驗(yàn)步驟按合理的順序排列，并將步驟前的字母符號(hào)填在橫線上：。
（2）請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。
方法點(diǎn)撥這道題學(xué)生只要認(rèn)真做過該實(shí)驗(yàn)，回因憶實(shí)驗(yàn)的過程，實(shí)驗(yàn)步驟就不難填寫。再根據(jù)測(cè)量的物理量和所求的物理量設(shè)計(jì)表格，同時(shí)注意表頭上物理量的符號(hào)和單位。
參能考答案（1）實(shí)驗(yàn)步驟：EDBCA
（2）表格如下：
復(fù)習(xí)策略復(fù)習(xí)時(shí)要搞清楚“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)的原理、器材、實(shí)驗(yàn)步驟、測(cè)量方法、表格設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)填寫、計(jì)算公式，形成清晰的網(wǎng)絡(luò)，這樣解決這類問題就迎刃而解。
二、實(shí)物連線和數(shù)值計(jì)算
例2在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。
（1） 在表格的空格處，填入合適的數(shù)據(jù)。
（2） 在圖中用筆畫線代替細(xì)線組裝滑輪組。
（3） 第1次實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率為。
（4） 如果將重為3N的鉤碼掛在同一滑輪組下，根據(jù)題中已有的信息可以估計(jì)出這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率值應(yīng)在 范圍內(nèi)。
方法點(diǎn)撥對(duì)滑輪組進(jìn)行裝配的實(shí)物連線，首先要知道吊起動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)。本道題通過繩子自由端被拉長(zhǎng)的距離與重物上升的高度之間的比例關(guān)系，確定繩子股數(shù)，再根據(jù)繩子起始點(diǎn)“偶定奇動(dòng)”的原則，順勢(shì)進(jìn)行連線》根據(jù)機(jī)械效率的定義計(jì)算出滑輪組的機(jī)械效率。
答案（1）40（2）略（3）66.7%（4）66.7%＜η＜72.7%
復(fù)習(xí)策略對(duì)滑輪組進(jìn)行裝配的復(fù)習(xí)中，強(qiáng)調(diào)根據(jù)繩子自由端被拉長(zhǎng)的距離與重物上升的高度之間的比例關(guān)系，確定繩子股數(shù)，切不可根據(jù)F=G/η來確定繩子股數(shù)（很多學(xué)生容易在此犯錯(cuò)）。由于重物不由滑輪組的機(jī)械效率不同，所以也不能根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率來求重物不同時(shí)的拉力和繩子自同端被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度，因?yàn)樵谕换喗M下，重物越重滑輪組的機(jī)械效率越高。
三、數(shù)據(jù)處理與分析
例3（湖南常德）某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
（1）通過表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是 圖做的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2是用 圖做的實(shí)驗(yàn)。
（2）通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率 。
（3）比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得正確結(jié)論：使用同一滑輪，，可以提高滑輪組的機(jī)械效率。
方法點(diǎn)撥本道題著重考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析，根據(jù)繩端移動(dòng)距離和鉤碼上升的高度判斷吊起動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)，選擇哪一幅圖做的實(shí)驗(yàn)。所做的有用功相同時(shí)，額外功越大（動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多），機(jī)械化效率越小。所做的額外功相同時(shí)，有用功越大（提升的重物越多），機(jī)械效率越大。
答案 （1）甲（2）越低 （3）增加欲提升重物的重力
復(fù)習(xí)策略復(fù)習(xí)測(cè)“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析時(shí)，要清楚改變滑輪組機(jī)械效率的方法。所做的有用功相同時(shí)，額外功越大，機(jī)械效率越小。所做的額外功相同時(shí)，有用功越大，機(jī)械效率越大。
四、機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)探究
例4小紅學(xué)過機(jī)械效率后，產(chǎn)生了一個(gè)疑問：“機(jī)械的機(jī)械效率越高是否越省力？”針對(duì)這個(gè)問題，小紅借了一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，利用家中的“案板”和茶杯做了以下實(shí)驗(yàn)：
A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入適量的水，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得杯子和水的重力G；
B．用“案板”作斜面，如圖所示。把一只水杯通過細(xì)繩與彈簧測(cè)力計(jì)連接，拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，把盛水的杯子勻速拉上斜面；
C．分別測(cè)出拉力F、杯子移動(dòng)的距離S和升高的高度h；
D．改變斜面的高度，做4次實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
（1） 計(jì)算并將數(shù)據(jù)填入表中4個(gè)空格。
（2） 小紅的疑問是否得到解決？分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能得到什么結(jié)論？
（3） 完成上面實(shí)驗(yàn)后，小紅又產(chǎn)生一個(gè)猜想：“如果減小斜面的摩擦，可以提高斜面的機(jī)械效率?！?/p>
① 請(qǐng)你先用所學(xué)知識(shí)，說明小紅的猜想是否正確（簡(jiǎn)述理由）
② 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證明你對(duì)小紅猜想的判斷（可以簡(jiǎn)要說明在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上要做哪些新的實(shí)驗(yàn)操作）。
方法點(diǎn)撥本道題是測(cè)“滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)的拓展和延深，是根據(jù)測(cè)“滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)所進(jìn)行的探究。根據(jù)有用功、總功、機(jī)械效率的定義進(jìn)行計(jì)算；比較拉力的大小和機(jī)械效率的大小，解決疑問；根據(jù)滑輪組機(jī)械效率中的原則減小額外功達(dá)到提高機(jī)械效率的目的，進(jìn)行判斷和實(shí)驗(yàn)探究。
）
A.?乙、丙的機(jī)械效率相等
B.?使用圖丙斜面可以省力
C.?甲、乙的機(jī)械效率相等
D.?甲、丙的機(jī)械效率相等
2.（2021·歷城模擬）小明在課外興趣小組探究“影響滑輪組機(jī)械效率的因素”時(shí)，用同一套滑輪組完成了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。那么他想探究的是：滑輪組機(jī)械效率的高低與下列哪個(gè)因素的關(guān)系
（
）
A.?被提升物體的重力
B.?動(dòng)滑輪的重力
C.?物體被提升的高度
D.?所用拉力大小
3.（2020九上·陜西月考）甲乙兩臺(tái)機(jī)器所做的總功之比是之3：4，機(jī)械效率之比是2：1，則它們有用功之比為（
）
A.?3：4????????????????????B.?2：3?????????????????????C.?8：3???????????????????????D.?3：2
4.（2020九上·陜西月考）下列關(guān)于功、功率、機(jī)械效率的說法正確的是（
）
A.?物體做功越多，功率一定越大
B.?機(jī)器的功率越小，機(jī)械效率一定越低
C.?功率不同的機(jī)器，做的功一定不相等
D.?額外功與總功之比越小，機(jī)械效率一定越大
5.（2020九上·陜西開學(xué)考）體重為60kg的工人利用如圖滑輪組將一質(zhì)量為80kg的重物A勻速提升1m，此時(shí)該滑輪組的機(jī)械效率為80%（不計(jì)繩重與摩擦，g取10N/kg），小明對(duì)此工作過程及裝置作出了以下論斷：（
）
①動(dòng)滑輪重為200N
②此過程中，工人對(duì)繩的拉力做功1000J
③重物勻速上升過程中，它的機(jī)械能增大
④若增大重物A的質(zhì)量，該工人用此滑輪組勻速拉起重物時(shí)，機(jī)械效率不可能達(dá)到90%
關(guān)于小明的以上論斷（
）
A.?只有①③正確
B.?只有②③正確
C.?只有①②③正確
D.?①②③④都正確
6.（2020八下·遷西期末）如圖所示，在斜面上將一個(gè)重
6N
的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為
2N，斜面長(zhǎng)
4m，高
1m。下列說法正確的是（
）
A.?運(yùn)動(dòng)過程中，重物共受到三個(gè)力的作用
B.?運(yùn)動(dòng)過程中，重物的機(jī)械能保持不變
C.?斜面的機(jī)械效率為
75%
D.?重物受到的摩擦力為
2N
7.（2020·長(zhǎng)春模擬）如圖所示，兩個(gè)斜面的粗糙程度相同，現(xiàn)將甲乙兩個(gè)物體分別從斜面的底端以相同速度勻速拉到頂端，拉力分別F1和F2，且F1=F2，這一過程中，下列說法中正確的是(
)
A.?左側(cè)斜面的機(jī)械效率大于右側(cè)斜面的機(jī)械效率
B.?左側(cè)斜面的額外功大于右側(cè)斜面的額外功
C.?拉力F1的總功率小于F2的總功率
D.?上升過程中甲物體增加的重力勢(shì)能小于乙物體增加的重力勢(shì)能
8.（2020·羅湖模擬）如圖所示，一個(gè)重為600N的物體，通過滑輪組在25N拉力作用下勻速直線運(yùn)動(dòng)了2m。已知物體受到的滑動(dòng)摩擦力為60N，這過程中，結(jié)果錯(cuò)誤的是（
）
A.?繩子自由端移動(dòng)了6m
B.?拉力做了150J的功
C.?滑輪組的額外功為120J
D.?該滑輪組的機(jī)械效率為80%
9.（2019九上·南丹期中）如圖所示，小明分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為
W1
，機(jī)械效率為
η1
；用已滑輪所做的總功為
W2
，機(jī)械效率為
η2
，若不計(jì)繩重與摩擦，則（
）
A.?W1=W2
η1=η2
B.?W1
η1>η2
C.?W1=W2
η1
D.?W1>W2
η1
10.（2019·廣州）如圖所示，把重為G的物體甲從A點(diǎn)豎直向上勻速拉至B點(diǎn)，過程繩的拉力對(duì)甲做的功為WAB:用平行于斜面的拉力把重也為G的物體乙沿面從C點(diǎn)勻速拉至B等高的D點(diǎn)，在此過程中的拉力對(duì)乙做的功為WCD,斜面的機(jī)械效率為（
）
A.?WABWCD?????????????????B.?WCDWAB?????????????????C.?GHWCD-WAB?????????????????D.?GHWCD+WAB
11.（2018九上·廬江期末）如圖所示，規(guī)格完全相同的滑輪組用相同的繩子繞成甲、乙兩個(gè)滑輪組，分別提起重為G1、G2兩個(gè)物體，比較它們的省力情況和機(jī)械效率（不計(jì)摩擦），下列說法中正確的是（
）
A.?若G1=G2，
則F1＜F2，
甲的機(jī)械效率較高
B.?若G1=G2，
則F1＞F2，
乙的機(jī)械效率較高
C.?若G1＜G2，
則F1＞F2，
甲的機(jī)械效率較高
D.?若G1＜G2，
則F1＜F2，
乙的機(jī)械效率較高
12.（2018九上·雁塔期中）如圖，為了提升重物，我們選用了粗細(xì)均勻重為G的杠桿，不計(jì)杠桿支點(diǎn)處的摩擦，先后把同一個(gè)重物掛在A.B兩處，每次用力讓重物上升同樣的高度，下列說法正確的是（
）
A.?重物在A點(diǎn)處人做的有用功多
B.?重物在B點(diǎn)處人做的有用功多
C.?重物在A點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率高
D.?重物在B點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率高
13.（2018·常州模擬）用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機(jī)械效率η與物重G物的關(guān)系，改變G物，
豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出η與G物關(guān)系如圖乙所示，若不計(jì)繩重和摩擦，則下列說法正確的是（
）
A.?同一滑輪組機(jī)械效率η隨G物的增大而增大，最終將超過100%
B.?G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組機(jī)械效率將改變
C.?此滑輪組動(dòng)滑輪的重力為2
N
D.?當(dāng)G物=6
N時(shí)，機(jī)械效率η≈
66.7%
14.為模擬盤山公路，現(xiàn)將連接了重1N小球的細(xì)線穿入一根長(zhǎng)1m的細(xì)管，如圖，將細(xì)管從豎直放置的圓柱體底部a點(diǎn)開始斜向上纏繞5圈后，恰好繞至頂部b點(diǎn)，相鄰細(xì)管間的高度均為12cm，在b點(diǎn)處通過細(xì)線用0.8N的拉力（與管的軸線平行）將管口的小球從a點(diǎn)勻速拉至b點(diǎn)，則纏繞在圓柱體上的細(xì)管（模擬的盤山公路）的機(jī)械效率為（
）
A.?83.3%????????????????????B.?80%???????????????????????C.?75%????????????????????????D.?60%
15.（2021·道里模擬）小明利用如圖所示的裝置沿水平方向勻速拉動(dòng)一個(gè)重2000N，底面積為0.5m2的物體A時(shí)，A受到地面的摩擦力為600N，作用在繩端的拉力為250N，則A對(duì)地面的壓強(qiáng)是________Pa；該裝置的機(jī)械效率是________。
16.（2021·昆明模擬）如圖所示，在左側(cè)A處，利用滑輪組把同一物體（重為G）從水平地面勻速直線拉到高為h的過程中繩端移動(dòng)距離為________；繩端拉力所做的功為WA
，
右側(cè)B的物體從水平地面勻速直線拉到同一高度，此過程中繩的拉力對(duì)物體所做的功為WB
，
該滑輪組機(jī)械效率為________；如果其他條件不變，僅增加物體的重量，則滑輪組的機(jī)械效率________（選填“增大”、
“不變”或“減小”）。
17.（2020九上·渦陽月考）用如圖所示的滑輪將重為60N的物體A勻速提升1m，已知該滑輪的效率為75%，克服機(jī)械摩擦所做的功為8J，繩重不計(jì)，則動(dòng)滑輪重為________N。
18.（2020九上·五華月考）如圖所示，小明的爸爸用600N的拉力使重1140N的物體在10s內(nèi)勻速上升了2m（不計(jì)摩擦及繩重），此時(shí)滑輪組的械效率為________。體重為450N的小明也用此滑輪組來提升同一物體，但物體沒有被拉動(dòng)，當(dāng)小明對(duì)地面的壓力為0N時(shí)，物體對(duì)水平地面的壓力為________N。
19.（2020九上·常熟期中）如圖甲所示，小明利用滑輪組提升重物，己知重為500N的小明臂力為600N，動(dòng)滑輪重50N，繩子能承受的最大拉力為800N，隨著貨物重量的增加，小明繪制了滑輪組的機(jī)械效率η和物重G的關(guān)系圖如圖乙所示，請(qǐng)你從滑輪組的使用價(jià)值和實(shí)際使用情況出發(fā)計(jì)算ηA=________%、ηB=________%（不計(jì)繩重及摩擦、若結(jié)果不是整數(shù)則保留一位小數(shù)）。
20.（2020·百色）如圖所示，分別用甲、乙兩個(gè)滑輪將同一個(gè)物體G勻速提升相同的高度h，已知兩次拉力之比F甲∶F乙＝5∶3，則這兩個(gè)過程中有用功之比W甲∶W乙＝________，兩個(gè)滑輪的機(jī)械效率之比η甲∶η乙＝________。
21.（2019九上·安徽月考）小明在探究杠桿機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，將重為30N的物體G掛在一粗細(xì)相同質(zhì)量均勻的長(zhǎng)硬棒的中點(diǎn)，在棒的另一端用豎直向上的拉力將物體緩慢勻速提升時(shí)效率是75%，若不計(jì)摩擦，杠桿自重為________N。
22.（2018八下·漢陽期末）用如圖甲所示的裝置將實(shí)心物體A從深井中吊出來，拉力的功率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，已知?jiǎng)踊喌闹亓?0
N，物體勻速上升的速度始終為1
m/s(不計(jì)繩重、摩擦及阻力，ρ水＝1×103
kg/m3
，
g＝10
N/kg)．則物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力為________N；物體浸沒在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為________；
23.（2021·自貢模擬）在探究“滑輪組的機(jī)械效率”時(shí)，小強(qiáng)利用兩組滑輪組進(jìn)行了4次測(cè)量，用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測(cè)得前3組數(shù)據(jù)，用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪測(cè)得笫4組數(shù)據(jù)，如下表所示：
（1）根據(jù)表中前3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出甲圖中滑輪組的繞繩方法；
（2）某次實(shí)驗(yàn)中，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖乙所示，為________N。第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為________（結(jié)果精確到0.1%）；
（3）由表中第________組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)；
（4）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，不同滑輪組的機(jī)械效率與摩擦和________有關(guān)；第3組實(shí)驗(yàn)中克服摩擦所做的額外功為________J。
24.（2021·眉山模擬）對(duì)“斜面的機(jī)械效率與什么因素有關(guān)”這一課題，小明提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)；
②斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度有關(guān)；
③斜面的機(jī)械效率與斜面的長(zhǎng)度有關(guān)；
④斜面的機(jī)械效率與物體的重力有關(guān)。
如圖所示，小明用彈簧測(cè)力計(jì)沿同一斜面勻速向上拉動(dòng)物塊，收集了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（1）小明探究的是猜想________（填序號(hào)）。分析表中的數(shù)據(jù)可得出：在其他條件一定時(shí)，斜面越緩越________（選填“省”或“費(fèi)”）力；斜面越陡，機(jī)械效率越________（選填“高”或“低”）。
（2）小明又進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，他在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長(zhǎng)分別是0.5m和1m，用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)同一物塊沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N，小明測(cè)得這種情況下斜面的機(jī)械效率為________（保留一位小數(shù)），把第4次與第________次測(cè)量結(jié)果相比較，還能得出：在其他條件一定時(shí)，斜面越粗糙，斜面的機(jī)械效率越低。
（3）當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉動(dòng)物塊時(shí)，物塊所受的拉力________（選填“大于”“小于”或“等于”）物塊所受的摩擦力。
25.（2021·樂山模擬）如圖所示是用滑輪組將一個(gè)沉在水中、質(zhì)量為10kg、體積為5dm3的實(shí)心物體吊起的過程。物體沒有露出水面前，5s內(nèi)被勻速吊起1m，已知此時(shí)繩子拉力為F＝20N。求：（g取10N/kg）
（1）水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)；
（2）物體受到的浮力；
（3）拉力的功率及滑輪組的機(jī)械效率。（結(jié)果精確到0.1%）
26.（2021·成都模擬）用如圖甲所示的滑輪組提升水中的物體M1，
動(dòng)滑輪A所受重力為G1，
物體M1完全在水面下以速度v勻速豎直上升的過程中，卷揚(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力為F1，
拉力F1做功的功率為P1，
滑輪組的機(jī)械效率為η1；為了提高滑輪組的機(jī)械效率，用所受重力為G2的動(dòng)滑輪B替換動(dòng)滑輪A，如圖乙所示用替換動(dòng)滑輪后的滑輪組提升水中的物體M2，
物體M2完全在水面下以相同的速度v勻速豎直上升的過程中，卷揚(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力為F2，
拉力F2做功的功率為P2，
滑輪組的機(jī)械效率為η2。已知G1-G2=30N，η2-η1=5%，
P1P2=1615
，M1、M2兩物體的質(zhì)量相等，體積V均為
4×10-2m3
，g取10N/kg，繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力均可忽略不計(jì)。求：
（1）物體M1受到的浮力F??；
（2）拉力F1與F2之比；
（3）物體M1受到的重力G。
27.（2020·南崗模擬）一輛質(zhì)量是3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機(jī)組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個(gè)過程中，水平拉力F是1×103N，汽車沿水平方向勻速移動(dòng)了2m，滑輪組的機(jī)械效率為90%．求：
（1）拉力F做的總功和有用功為多大？
（2）汽車沿水平勻速移動(dòng)時(shí)，受到的阻力大小？
（3）利用學(xué)過的知識(shí)，你還有什么辦法可以使汽車從泥濘中開出來？（要求體現(xiàn)出所用方法和涉及的物理知識(shí)）
28.（2020·高邑模擬）如圖甲所示是小型建筑工地上使用的“罐籠式”提升機(jī)，用它能將放在罐籠A中的建筑材料提升到高處。已知罐籠的底面積是1.6m2
，
被提升的建筑材料重為2800N，拉力F將它以0.5m/s的速度勻速提升了20s，拉力做的功W隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示。不計(jì)動(dòng)滑輪和鋼絲繩的重及摩擦。求：
（1）拉力F的大?。?/p>
（2）提升機(jī)在提升建筑材料時(shí)的機(jī)械效率
（3）當(dāng)裝有建筑材料的罐籠靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)。
29.（2020·達(dá)州模擬）如圖甲所示，斜面的夾角為30°，在水平路面上行駛的汽車通過滑輪組拉著浸入水中的重9×104N，底面積為100dm3的柱形貨物A向上勻速運(yùn)動(dòng)。如圖乙所示，將A拉至斜面后，物體A以2m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車對(duì)繩的拉力的功率為180kW。不計(jì)繩、滑輪的質(zhì)量和摩擦，g=10N/kg。求：
例1（2012江西南昌） “測(cè)算簡(jiǎn)單機(jī)械的效率”實(shí)驗(yàn)
（1）表1是小明做“測(cè)算斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)：
（2）請(qǐng)您嘗試做“測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)：①在圖1中用筆畫線按最省力的方法組裝好滑輪組，②設(shè)計(jì)一個(gè)記錄此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格.
解析：（1）分析表中數(shù)據(jù)，控制的是小車的重力，改變的是斜面的傾斜程度，分析表中拉力的大小和機(jī)械效率的高低，就會(huì)得出正確的結(jié)論.
（2）圖中有定滑輪和動(dòng)滑輪各一個(gè)，最省力的繞法是由3段繩子與動(dòng)滑輪相連，參照題中斜面機(jī)械效率的測(cè)量方法設(shè)計(jì)測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的數(shù)據(jù)記錄表格.
解：（1）由表中記錄數(shù)據(jù)可見：同一斜面，傾斜程度越高，拉同一個(gè)物體所用的拉力越大，機(jī)械效率越高.
（2）①測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，圖中滑輪組由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成，最省力的繞法是與動(dòng)滑輪相連的繩子有3段，因此從動(dòng)滑輪的掛鉤上開始繞線，如圖1所示.
②結(jié)合測(cè)量斜面機(jī)械效率的思路，故測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的記錄見表2.
（2）無論是斜面還是滑輪組，它的機(jī)械效率并不是固定不變的，同一斜面或滑輪組，拉動(dòng)或者提升的物體越重，則機(jī)械效率越高.本題采用多次測(cè)量的目的是為了排除偶然性與錯(cuò)誤，從而得出關(guān)于同一斜面機(jī)械效率變化規(guī)律的科學(xué)結(jié)論.
例2（2012內(nèi)蒙古呼和浩特）利用如圖3所示的電路，探究“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系”，所得部分?jǐn)?shù)據(jù)如表3中所示：（1）請(qǐng)完成表3中空格的填寫內(nèi)容.
解析：（1）表中已經(jīng)給出了電壓與電阻值或電壓與電流值，由歐姆定律可以求出對(duì)應(yīng)的電流或電阻值；
（2）根據(jù)歐姆定律判斷當(dāng)電壓一定時(shí)，電阻R與什么量成正比，然后確定縱坐標(biāo)軸所表示的量.
二、求平均值減小誤差
三、得到實(shí)際情況下的數(shù)據(jù)
例4（2012浙江杭州）某同學(xué)在“測(cè)定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，所用電源電壓為6伏，小燈泡L的額定電壓為2.5伏，他按圖6甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)，他調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器清片的位置，觀察小燈泡發(fā)光的情況，并記錄電表的示數(shù)（如表5所示），請(qǐng)回答下列問題：
解：（1）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在相同的路程（15 cm）內(nèi)，所用的時(shí)間不相同，所以從最高處下落到玻璃管底部的過程中小重物不是做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）方法1計(jì)算平均速度是用總路程除以總時(shí)間正確；方法2是加起來被3除，那叫速度的平均，錯(cuò)誤；
（3）增大紙板角度，減少下滑時(shí)間，由速度公式v=s/t可知，在路程一定時(shí)，可以增大鉛筆在桌面上滾動(dòng)的平均速度；
（4）乙實(shí)驗(yàn)的物體是自由下落，下落時(shí)間短，如果增長(zhǎng)玻璃管的長(zhǎng)度，可以增加下落時(shí)間，便于測(cè)量.
對(duì)滑輪組知識(shí)的考查主要是對(duì)機(jī)械效率的考查，主要易錯(cuò)點(diǎn)有：當(dāng)滑輪組水平放置時(shí)，容易找錯(cuò)有用功；當(dāng)拉力作用在滑輪軸上時(shí)，容易找錯(cuò)拉力及物體移動(dòng)距離的關(guān)系；當(dāng)物體重力變化時(shí)，仍認(rèn)為機(jī)械效率不變；當(dāng)物體在水中時(shí)，容易求錯(cuò)有用功；當(dāng)使用抽水機(jī)時(shí)，弄錯(cuò)總功與有用功等等。
易錯(cuò)點(diǎn)1：滑輪組水平放置
例用如圖1所示的滑輪組拉著重500 N的物體在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，物體受到的摩擦力為120 N，繩子末端的拉力為50 N?；喗M的機(jī)械效率是多少？
典型錯(cuò)誤直接應(yīng)用公式
η===進(jìn)行求解，造成錯(cuò)誤。
錯(cuò)因分析不理解當(dāng)滑輪組水平放置時(shí)，有用功不是W=Gh。而是W=Ts=fs，其中T=f。當(dāng)滑輪組水平放置時(shí)，求解機(jī)械效率時(shí)，公式應(yīng)該用：
η===
公式中f是物體所受摩擦力大小；F是拉力，n為承擔(dān)動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)，T是作用在物體上的繩子的拉力，s是物體移動(dòng)的距離。
正確答案η=====80%
歸納拓展當(dāng)滑輪組水平放置時(shí)，一定注意：有用功W有=fs物，滑輪組的機(jī)械效率η===；其中f是物體受到的阻力。
易錯(cuò)點(diǎn)2：動(dòng)滑輪“反常”使用
例如圖2所示，動(dòng)滑輪的掛鉤上掛一彈簧測(cè)力計(jì)并用力豎直向下拉，使重為10 N的物體勻速上升了0.2 m，在此過程中測(cè)力計(jì)的示數(shù)為25 N。此過程中拉力F做的功是多少？滑輪組的機(jī)械效率是多少？
典型錯(cuò)誤直接應(yīng)用公式η===求出答案，造成錯(cuò)誤。
錯(cuò)因分析此類試題中，動(dòng)滑輪的使用不是常規(guī)的，題中的s與h之間的關(guān)系不是s=nh，而是s=h。要求拉力F做的功，需求出拉力F移動(dòng)距離的大小，物體上升的距離h=0.2 m，所以拉力移動(dòng)的距離s=h=0.1 m。
正確答案拉力F所做的功為：W=Fs=2.5 J
滑輪組的機(jī)械效率為：
η======80%
歸納拓展此類試題中，動(dòng)滑輪的使用不是常規(guī)的，使用時(shí)動(dòng)滑輪不但不省力反而費(fèi)力。此題中的s與h之間的關(guān)系不是s=nh，而是s=h。所以求機(jī)械效率時(shí)公式變?yōu)椋?/p>
η====
記住規(guī)律：無論滑輪如何連接，作用在滑輪邊緣上的力是作用在軸上的力的（不計(jì)摩擦?xí)r）；作用在輪邊緣上的力移動(dòng)的距離和速度是作用在軸上的力移動(dòng)距離和速度的n倍。
易錯(cuò)點(diǎn)3：物體重力變化
例小明用如圖3所示的滑輪組將一個(gè)重為120 N的物體勻速提升2 m，所用的拉力為50 N，此時(shí)拉力所做的功為W，滑輪組的機(jī)械效率為η。若仍用該滑輪組提升一個(gè)重為170 N的物體，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為η。則W、η、η分別是（不計(jì)繩重和摩擦）（）
A. 240 J，80％，85％
B. 300 J，80％，85％
C. 300 J，80％，80％
D. 240 J，75％，80％
典型錯(cuò)誤C。
錯(cuò)因分析第二次計(jì)算機(jī)械效率時(shí)，仍將第一次的機(jī)械效率直接代入，造成選錯(cuò)答案C。
正確答案B。從圖3可看出拉力移動(dòng)的距離為s=nh=3×2 m=6 m；所以拉力做的功為：W=Fs=50 N×6 m=300 J；機(jī)械效率為：
η====80%
拉力F表達(dá)式是F=（G+G），所以有
G=3F-G=30 N
則當(dāng)勻速提起G=170 N的物體時(shí)，每股繩子的拉力是F=（G+G）=×（170 N+30 N）= N，所以此時(shí)的機(jī)械效率為
η====85%
歸納拓展本題中第二步計(jì)算時(shí)，不能將第一次的機(jī)械效率80％直接代入求解。此時(shí)拉力隨物體重量的變化發(fā)生了變化，即提起物體重量不同，機(jī)械效率不同。當(dāng)提起170 N的物體時(shí)，機(jī)械效率變成了85％。記住規(guī)律：使用同一滑組提升不同的物體時(shí)，所提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高。
易錯(cuò)點(diǎn)4：物體在水中
例用如圖4所示的裝置提升物體A，若物體的質(zhì)量是140 kg，體積是60 dm3，物體A在水中勻速提升時(shí)，拉力F為300 N。求滑輪組的機(jī)械效率是多少？（g=10N/kg，設(shè)物體A始終沒露出水面）
典型錯(cuò)誤計(jì)算有用功時(shí)，仍利用滑輪組在空氣中時(shí)的公式W=Gh求出，造成錯(cuò)誤。
錯(cuò)因分析當(dāng)物體在水中提升時(shí)，有用功不是W=Gh，而是物體在水中受到向上的拉力F做的功，即W=Fh=（G-F）h。
正確答案物體在水中受到的浮力是
F=ρgV=1×103×10×60×10-3 N=600 N
直接與A相連的繩子對(duì)A的拉力是
F=G-F=mg-F=（140×10-600） N=800 N
滑輪組的機(jī)械效率為
η==＝＝＝66.7%
歸納拓展此類試題最容易出錯(cuò)的地方是不會(huì)求有用功。當(dāng)物體在水中時(shí)，有用功不是利用滑輪組在空氣中的公式W=Gh求出的，而是物體受到向上的拉力所做的功，即F=G-F做的功，應(yīng)用公式：W=Fh=（G-F）h求出。
此種情況下滑輪組的機(jī)械效率公式：
η====
類型二：杠桿類
杠桿知識(shí)易錯(cuò)點(diǎn)有：不能正確找出或畫出力臂；不能正確判斷杠桿受力的方向；不理解杠桿平衡條件的意義等。
易錯(cuò)點(diǎn)1：不能正確畫出力臂及受力情況
例如圖5所示，O是杠桿的支點(diǎn)，在B處掛一小球，AO=OB=BC，為使杠桿在水平位置平衡，請(qǐng)畫出施加在杠桿上的最小動(dòng)力F的力臂L，并標(biāo)出F的方向。
典型錯(cuò)誤如圖6所示。
錯(cuò)因分析出錯(cuò)原因是受思維定式的影響，認(rèn)為在O點(diǎn)的右側(cè)A處力臂最長(zhǎng)，力最小，由于動(dòng)力F的作用點(diǎn)找錯(cuò)，導(dǎo)致動(dòng)力力臂L和動(dòng)力F的方向都錯(cuò)了。
正確答案要使動(dòng)力F最小，則它的力臂應(yīng)該最長(zhǎng)，作用點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離支點(diǎn)。所以，作用點(diǎn)應(yīng)放在C點(diǎn)，且力的方向垂直于杠桿豎直向上，此時(shí)力臂最長(zhǎng)，力最小。正確的圖，如圖7所示。
歸納拓展此類試題主要是考查杠桿上力臂的知識(shí)。記住規(guī)律：把支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)之間的距離作為力臂時(shí)，力臂最長(zhǎng)，力最小。
易錯(cuò)點(diǎn)2：不能正確畫出力的方向
例如圖8所示，杠桿在力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，L是阻力的力臂，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出動(dòng)力的力臂L1和阻力F2的方向。
典型錯(cuò)誤如圖9所示。
錯(cuò)因分析此題中動(dòng)力臂L1畫得正確，但是阻力F的方向畫錯(cuò)了。原因是受思維定式的影響，一看到阻力臂L在杠桿的下方，就想當(dāng)然地認(rèn)為阻力的方向也應(yīng)指向下方，從而得出錯(cuò)誤的答案。
正確答案由于動(dòng)力使杠桿繞支點(diǎn)O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所以要使杠桿平衡，則阻力應(yīng)使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其方向應(yīng)向上。正確答案，如圖10所示。
歸納拓展做此類試題時(shí)，一定要注意滿足杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，而且動(dòng)力與阻力的方向必須一個(gè)能使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)能使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
易錯(cuò)點(diǎn)3：平衡條件理解
例如圖11所示，把重為G和G的兩個(gè)鐵塊分別掛在不等臂杠桿的兩端，此時(shí)杠桿平衡。如果將兩鐵塊全部浸沒在水中，杠桿是否還能平衡？（不計(jì)杠桿的重）
典型錯(cuò)誤不平衡，重力小的那端下降。
錯(cuò)因分析想當(dāng)然地認(rèn)為重力小的物體質(zhì)量小，其體積小，所受浮力小，則下降。
正確答案判斷杠桿是否平衡，主要應(yīng)分析兩鐵塊浸沒在水中后，作用在杠桿兩端向下的拉力與各自力臂的乘積是否相等。若相等，則滿足杠桿平衡條件，即杠桿是平衡的。
當(dāng)鐵塊沒有放入水中時(shí)，杠桿處于平衡狀態(tài)，所以有GL＝GL。
當(dāng)兩個(gè)鐵塊浸沒在水中時(shí)，杠桿A端受到的拉力大小為
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
杠桿B端受到的拉力大小為
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
所以有FL＝G1－L， FL＝G1－L
因?yàn)镚L＝GL，所以有FL＝FL。
即當(dāng)把兩鐵塊全部浸入水中時(shí)，作用在杠桿兩端的力與各自的力臂的乘積仍然相等，所以此時(shí)杠桿仍能平衡。
歸納拓展做此類試題時(shí)，首先要準(zhǔn)確理解杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂；其次要分析清楚浸入液體前后物體所受到的拉力變化情況。
1. 用滑輪組勻速提起重為2 000 N的物體，作用在繩子自由端的拉力是625 N，拉力做功的功率是1 250 W，滑輪組的機(jī)械效率是80％（不計(jì)摩擦和繩子自重）。求：
（1）重物上升的速度。
（2）如果用這個(gè)滑輪組提升重為3 500 N的物體，則作用在繩子自由端的拉力是多少？
2. 如圖12所示，用一細(xì)線懸掛一根粗細(xì)均勻的輕質(zhì)細(xì)麥秸稈，使其靜止在水平方向上，O為麥秸稈的中點(diǎn)。這時(shí)，有兩只大肚皮的螞蟻同時(shí)從O點(diǎn)分別向著麥秸稈的兩端勻速爬行。在螞蟻爬行的過程中，麥秸稈在水平方向始終保持平衡。則（）
A. 兩螞蟻的質(zhì)量一定相等
一、選擇題（本題共12小題，每小題2分，共24分．每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)正確）1．學(xué)校里的工人師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時(shí)，常把樹枝盡量往剪刀軸O靠近，這樣做的目的是 （ ）A．增大阻力臂，減小動(dòng)力移動(dòng)的距離B．減小阻力臂，減小動(dòng)力移動(dòng)的距離C．增大動(dòng)力臂，省力D．減小阻力臂，省力2．下列儀器或工具在使用過程中，利用了杠桿原理的一組是 （ ）①量筒 ②剪刀 ③燒杯 ④試管夾 ⑤托盤天平 ⑥彈簧測(cè)力計(jì)A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．④⑤⑥3．如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械，忽略各種摩擦及杠桿和滑輪的重力，當(dāng)提起相同重物時(shí)，最省力的是 （ ） 4．升國(guó)旗的旗桿頂上有個(gè)重要的裝置是 （ ）A.定滑輪 B.動(dòng)滑輪 C.滑輪組 D.省力杠桿5．如圖所示，在豎直向上大小為10N的力F的作用下，重物沿豎直方向勻速上升.已知重物上升速度為0.2m/s，不計(jì)滑輪重、繩重及繩與滑輪間的摩擦，則物體重力大小和繩子自由端上升的速度分別為（ ）A．20N 0.4m/s B．20N 0.1m/s C．5N 0.4m/s D．5N 0.1m/s6．如圖所示，在用滑輪將同一物體沿相同水平地面勻速移動(dòng)時(shí)，拉力分別為F甲、F乙、F丙、F丁，比較它們的大?。ú挥?jì)滑輪重及滑輪與細(xì)繩間的摩擦），正確的是 （ ）A．F甲＞F乙 B． F乙＝F丙 C．F丙＜F丁 D．一樣大7．在校運(yùn)會(huì)中，小翔參加了鉛球比賽。如果他用200N的力，將重50N的鉛球投到了10m遠(yuǎn)處。則下列關(guān)于他投球時(shí)做功情況的說法中，正確的是： ( )A．做功2000J B．做功500J? C．沒有做功? D．條件不足，無法計(jì)算8． 一個(gè)70kg成人以正常的速度騎30kg自行車受到的阻力為總重力的0.02倍，則人騎車行駛時(shí)功率最接近于 （ ）A．1瓦 B．10瓦 C．100瓦 D．1000瓦9．如圖所示，杠桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，力F作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直；在將杠桿緩慢地由位置A拉到位置B的過程中，力F （ ）A．變大 B．變小 C．不變 D．先變大后變小10．關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械，下列說法正確的是 ( )A．定滑輪不僅能改變力的大小而且能改變力的方向 B．使用滑輪組不僅省力而且省功 C．做功越多的機(jī)械，其機(jī)械效率就越高 D．功率越大的機(jī)械，做功就越快 11．下列現(xiàn)象中，力沒有對(duì)物體做功的是 ( )A．用力將鉛球擲出 B．將書包背上樓 C．騎自行車勻速前進(jìn) D．人提著水桶在水平路面上行走12．如圖所示，杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，杠桿上每格均勻等距，每個(gè)鉤碼都相同．下列四項(xiàng)操作中，會(huì)使杠桿右端下傾的是 ( ) ①將杠桿兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向外移動(dòng)一小格；②將杠桿兩側(cè)的鉤碼同時(shí)各向內(nèi)移動(dòng)一小格；③在杠桿的兩側(cè)同時(shí)各減掉一個(gè)鉤碼；④在杠桿的兩側(cè)鉤碼下同時(shí)各加掛一個(gè)相同的鉤碼． A．②③ B．②④ C．①③ D、①④二、填空題（本題共11小題，每空1分，共26分）13．我們用釣魚竿釣魚時(shí)，釣魚竿是一種_________的杠桿（選填“省力”或“費(fèi)力”）14．如圖所示，用動(dòng)滑輪把重為40N的物體勻速上提，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為24N，則拉力為______N．不計(jì)摩擦和繩重，動(dòng)滑輪重為______N，這時(shí)該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率約為___ ___．15．如圖所示，桿秤秤砣的質(zhì)量為0.1千克，桿秤的質(zhì)量忽略不計(jì)。若桿秤水平靜止時(shí)，被測(cè)物和秤砣到秤紐的距離分別為0.05米、0.2米，則被測(cè)物的質(zhì)量為_________千克。若秤砣有缺損時(shí)，則桿秤所示的質(zhì)量值_________被測(cè)物的真實(shí)質(zhì)量值（選填“小于”、“等于”或“大于”）。16．如圖所示，AOB為一機(jī)械設(shè)備的簡(jiǎn)化示意圖，我們可以把它看成杠桿(自重不計(jì))，已知AO=2OB．固定O點(diǎn)，使OB 處于水平位置，此時(shí)B 端掛一重為40N 的物體，要使杠桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，至少需在A 端施加F=______N 的力．17．如圖，用甲、乙圖兩種方法提起相同重的物體，則：（1）使用 圖的辦法省力；機(jī)械效率高的是 圖的辦法。 （2）提高機(jī)械效率的方法有：① __________ __ ；②_____________ 。18．舉重運(yùn)動(dòng)員把2000N的杠鈴在2s內(nèi)舉高1.8m后又在空中保持 4S，則該運(yùn)動(dòng)員前2s的功率是____w，后4S的功率是____w．19．2010年市學(xué)業(yè)水平體育測(cè)試立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目中，體重為500N的某同學(xué)從點(diǎn)到落地點(diǎn)的過程中，重心下降的距離為0.3m，用時(shí)0.5s，軌跡如圖．則此過程重力做的功為________J，重力的功率為_________W。20．如圖所示為潤(rùn)揚(yáng)大橋?！皹蛩槭裁匆爝@么高?”小強(qiáng)對(duì)此進(jìn)行了研究：他將大橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，抽象成圖乙所示的模型，又畫了橋塔高低不同的兩幅圖丙和丁。小強(qiáng)通過比較發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)增加橋塔的高度，可_________(填“增大”或“減小”)斜拉索拉力的力臂，從而 ______________(填“增大”或“減小”)斜拉索的拉力。21． 小聰用圖10所示的滑輪組將重4 N的物體勻速提高2m，他做的有用功為________J。已知此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%，那么小聰所用拉力為_______N，動(dòng)滑輪的重力為_______N，若用此裝置提升7N的物體，則此時(shí)的機(jī)械效率_______（“增大”或“減小”或“不變”）。22．如圖11所示滑輪組，物M重50N，在力F作用下以0.5m／s速度在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧秤上示數(shù)是12N，則物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地面摩擦力大小是____N。8s內(nèi)拉力F所做的功是______J，功率是______w．（不計(jì)滑輪重及摩擦因素） 23．如圖所示，用1.2N拉力沿豎直方向勻速拉起重為2N的物體，物體上升0.1m，所用時(shí)間為4s。（1）此過程中拉力的功率為______W。（2）將物重由2N不斷增大，假設(shè)動(dòng)滑輪始終能正常工作，當(dāng)達(dá)到繩子承受的拉力3N時(shí)，此過程中，它的機(jī)械效率變化范圍是____________。三、解答題（本題共7小題，共50分．解答27、28、29題時(shí)應(yīng)有解題過程）24．（6分）按照題目要求作圖： （1）在圖甲中畫出物體A所受重力的示意圖和拉力F所對(duì)應(yīng)的力臂l．（2）用滑輪組將陷在泥中汽車?yán)鰜恚囋趫D乙中畫出最省力的繞繩方法．（3）在圖丙中，杠桿AB處于平衡狀態(tài)，請(qǐng)作出力臂L對(duì)應(yīng)的力F的示意圖． 圖甲 圖乙 圖丙 25．（7分）小明和小紅用圖甲所示的杠桿一起探究杠桿的平衡條件：（1）小明先把杠桿的中點(diǎn)支在支架上，杠桿停在如圖甲所示的位置，此時(shí)杠桿處于________(填“平衡”或“不平衡”)狀態(tài)．為了使杠桿在水平位置平衡，可以調(diào)節(jié)右端的平衡螺母，使它向_______(“左”或“右”)移動(dòng)．小明調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的主要目的是_______________________________、_______ __________。（2）如乙圖，用彈簧測(cè)力計(jì)從M位置移動(dòng)N位置用力使杠桿在水平位置處于平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將會(huì)變________，這是因?yàn)開_____________________．（3）小明用調(diào)節(jié)好的杠桿進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)如下表：動(dòng)力/N 阻力/N 動(dòng)力臂/cm 阻力臂/cm4 3 2 6于是他得出了杠桿的平衡條件：F1L1=F2L2，請(qǐng)你對(duì)此作出評(píng)價(jià)：___________________________________________________．26．（13分）某同學(xué)在做“測(cè)定滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中(1)他所準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：滑輪，細(xì)繩，鐵架臺(tái)，直尺，鉤碼，還需_________ (2)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄的數(shù)據(jù)在表格中，請(qǐng)認(rèn)真填寫所缺少的部分物重/N 物體提高的高度/m 彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)/N 繩自由端拉動(dòng)距離/m 有用功/J 總功/J 機(jī)械效率50 0.15 20 0.45 (3)實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)該做__________________運(yùn)動(dòng)．(4)同學(xué)乙觀察并分析了甲的實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為甲的實(shí)驗(yàn)中，可少用一種器材，少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)也能測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，通過和甲討論并經(jīng)過老師的認(rèn)定，他的方案是可行的，請(qǐng)你分析一下，去掉的器材是什么？少測(cè)哪兩個(gè)數(shù)據(jù)？答：去掉____________________________________；少測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)是__________________，__________________．實(shí)驗(yàn)中同學(xué)們又提出了下列假設(shè)． 假設(shè)1：滑輪組機(jī)械效率高低可能與動(dòng)滑輪重有關(guān) 假設(shè)2：滑輪組機(jī)械效率高低可能與被提升的物重有關(guān) 假設(shè)3：滑輪組機(jī)械效率高低可能與物體提升高度有關(guān) 假設(shè)4：滑輪組機(jī)械效率高低可能與滑輪組繩子股數(shù)有關(guān)一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)滑輪組，并將所測(cè)數(shù)據(jù)填入下表．（不填寫機(jī)械效率）(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)_________________ (填①、②、③、④)可知，滑輪組機(jī)械效率高低與被提升物重有關(guān)．(6) 據(jù)實(shí)驗(yàn)②和④可知，滑輪組機(jī)械效率高低與__________________無關(guān)．(7)通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越 ．(8)要研究滑輪組機(jī)械效率高低是否與物體提升高度有關(guān)，應(yīng)該選用_______(選填“同一”或“不同”)滑輪組，提升同一重物到_______(選填“相同”或“不同”)的高度去研究．27．（6分）電動(dòng)自行車輕便、實(shí)用、無污染，很受人們喜愛．若某人騎電動(dòng)自行車在一段平直的公路上勻速行駛了150m，用時(shí)30s，電動(dòng)自行車的牽引力為20N，在此過程中：(1)電動(dòng)自行車速度的大小；(2) 牽引力所做的功；(3) 牽引力做功的功率．
28．（6分）如圖所示是小明同學(xué)測(cè)動(dòng)滑輪機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置圖，他在2s內(nèi)做了0.96J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計(jì)繩重及摩擦，繩子很結(jié)實(shí)。請(qǐng)你回答：（1）彈簧測(cè)力計(jì)勻速向上運(yùn)動(dòng)的速度？ （2）該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是多少？（3）該動(dòng)滑輪的重是多少？
29．（6分）某記者報(bào)道：他在植物園內(nèi)，看到一位老人伸手抱起一根長(zhǎng)約3m，橫切面積為0.1 m2的木頭輕輕地舉在頭頂盡情玩耍，如圖甲，該木頭就是地球上最輕的木料——輕木，其密度為0.2g/cm3．(g=10N/kg)⑴請(qǐng)你通過文中給出的數(shù)據(jù)計(jì)算并回答上述報(bào)道是否真實(shí)． 甲 乙(2)若小華用圖乙所示滑輪組勻速提升該木頭至1 m高的車上，所用拉力F為250N，時(shí)間為10秒，求小華做功的功率．(3)用此滑輪組勻速提升900 N的物體的機(jī)械效率．(不計(jì)摩擦和繩重)30.如圖甲所示的滑輪組，每個(gè)滑輪等重。不計(jì)繩重和摩擦，物體重G1從200N開始逐漸增加，直到繩子被拉斷。每次均勻速拉動(dòng)繩子將物體提升同樣的高度。圖乙記錄了在此過程中滑輪組的機(jī)械效率隨物體重力的增加而變化的圖像。 (1)每個(gè)滑輪重多少N?(2)繩子能承受的拉力是多少N?(3)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為80％時(shí)，物體重多少N? 一、選擇題（本題共12小題，每小題2分，共24分．每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)正確）題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12答案 D B A A A B D C A D D C二、填空題（本題共11小題，每空1分，共26分）13.費(fèi)力14.24 8 83%15.0.4 大于 16. 20N 17.乙 甲 增加物重 減小動(dòng)滑輪重和摩擦力18.1800W 0W19.150J 300W20.增大 減小21.8 2.5 1 增大22.24 96 1223．0.06W 83.3%----93.3%三、解答題（本題共7小題，共50分．解答25、27、29題時(shí)應(yīng)有解題過程）24. 圖甲 圖乙 圖丙 25.(1)平衡 左 便于測(cè)量力臂 、排除杠桿重力的影響 (2).大 力臂變小 (3)沒有多次測(cè)量26.(1)_彈簧測(cè)力計(jì)_ (2) 7.5 9 83.3 (3)勻速直線 (4)直尺 物體提高的高度 繩自由端拉動(dòng)距離 (5)①② (6)繩子的股數(shù) (7)低 (8)同一 不同27.（1）5m/s(2)3000J (3)100W 28.（1）0.4m/s（2）75%（3）0.8N29.（1） m=60kg 不真實(shí)（2）75W（3）85.7%30.(1) 100N（2）500N（3）800N
例1 江南科技館有一種神奇的裝置，如圖1所示.借助該裝置，小明僅用150N的拉力就提起了重量為600N的摩托車.問：此過程中該裝置的機(jī)械效率為多少？
分析 該裝置可看做滑輪組，由圖可知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=5，則s=5h；
已知摩托車重和拉力大小，根據(jù)公式W有用
=Gh可求做的有用功，利用W總=Fs求總功，有用功與總功的比值就是滑輪組的機(jī)械效率.
解答 從圖上可以看出，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=5，則s=5h，該裝置的機(jī)械效率：
η=■=■=80%.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了變形滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算，是基于圖形進(jìn)行動(dòng)態(tài)思考，分析清楚承擔(dān)物重的繩子股數(shù)（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)），題目就能迎刃而解.
2.水平方向勻速拉動(dòng)物體
例2 用如圖2所示機(jī)械拉著重500N的物體在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)2m，物體受到的摩擦力為120N，繩子的水平拉力為50N，求：
（1）對(duì)物體做的有用功；
（2）拉力做的總功；
（3）滑輪組的機(jī)械效率.
分析 （1）物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服物體與地面間的摩擦力所做的是有用功.已知摩擦力和物體運(yùn)動(dòng)的距離，利用W有用
=fl計(jì)算有用功.
（2）已知物體運(yùn)動(dòng)的距離和作用在動(dòng)滑輪上的繩子股數(shù)，可以得到繩子拉過的長(zhǎng)度；已知繩子拉過的長(zhǎng)度和拉力，利用W總
=Fs得到總功.
（3）已知有用功和總功，兩者之比為機(jī)械效率.
解答 （1）對(duì)物體做的有用功：
W有用=fl=120N×2m=240J.
（2）繩子拉過的長(zhǎng)度：
s=3l=3×2m=6m，
拉力做的總功：
W總=Fs=50N×6m=300J.
（3）滑輪組的機(jī)械效率：
η=■=■=80%.
答 （1）對(duì)物體做的有用功為240J.（2）拉力做的總功為300J.（3）滑輪組的機(jī)械效率為80%.
點(diǎn)評(píng) 物體在水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)力克服的是摩擦力，所以對(duì)摩擦力做的是有用功，機(jī)械效率的大小與物重?zé)o關(guān).
二、斜面的機(jī)械效率
例3 如圖3所示為傾角30°的固定斜面，方明同學(xué)用平行于斜面500N的推力將重力為700N的物體在5s時(shí)間內(nèi)勻速推高1m.（g取10N/kg）求：斜面的機(jī)械效率？
分析 本題是一個(gè)斜面問題，由圖可知當(dāng)物體被推高1m時(shí)，物體在斜面上移動(dòng)的距離s=2h=2m.
已知物體的重力和拉力的大小，根據(jù)公式W有用=Gh可求做的有用功，利用W總
=Fs求總功，有用功與總功的比值就是滑輪組的機(jī)械效率.
解答 從圖上可以看出，物體被推高的高度h=1m，則s=2h=2m，
該裝置的機(jī)械效率：η=■=■
=■=■=70%.
答 該斜面的機(jī)械效率為70%.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了斜面的機(jī)械效率的計(jì)算，關(guān)鍵是把G、h、F、s這些物理量理清楚，正確運(yùn)用斜面機(jī)械效率的公式.
【拓展】斜面對(duì)物體的摩擦力大小？
分析 額外功W額=fs，總功W總=Fs，
如果f=F，那么就意味著W額=W總，W有用
=0.機(jī)械效率η=0，所以f≠F.
那么如何去求f呢？
我們知道W額=fs，那么f=W額/s，
利用W額=W總-W有用，
即可求得f.
解答 W有用=Gh=700N×1m=700J，
s=2h=2×1m=2m，
W總=Fs=500N×2m=1000J，
W額=W總-W有用=1000J-700J=300J，
f=■=■=150N.
答 斜面對(duì)物體的摩擦力大小為150N.
點(diǎn)評(píng) 在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)的物體的摩擦力不等于牽引力，而是通過先計(jì)算額外功再來求解摩擦力.
三、杠桿的機(jī)械效率
例4 如圖4所示，在杠桿的中點(diǎn)掛一質(zhì)量為20kg的物體，某人在端點(diǎn)用125N向上的力將該物體勻速提高了0.5m.則此人對(duì)物體做功的機(jī)械效率為多少？
分析 被提升物體的重力：
G=mg=200N.
物體升高的距離h1=0.5m，動(dòng)力F
=125N，但動(dòng)力作用點(diǎn)升高的距離h2未知.
由圖知，物體升高的距離h1=AB，
又AOB∽A′OB′，
故AB∶A′B′=AO∶A′O=1∶2，
A′B′=2AB=2×0.5m=1m，