2024甘肃中考物理二轮专题复习 第九章 机械和功 第三节 滑轮 斜面 机械效率（课件）(共40张PPT)

(共40张PPT)
滑轮 斜面 机械效率
第三节
知识精讲
1
考点清单
重难点突破
实验突破—科学探究素养提升
2
甘肃近年真题及拓展
3
实验 测量滑轮组的机械效率
考点清单
考点
1
滑轮(兰州8考)
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
图示
定义 轴固定不动的滑轮 轴可以随被吊物体一起运动的滑轮 由定滑轮和动滑轮组合而成的装置
知识精讲
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
实质 等臂杠杆 动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆 /
F与G 的关系 忽略绳、滑轮重及摩擦 F1＝______ F2＝______ F3＝______
忽略绳重及摩擦 F1＝______ F2＝__________ F3＝__________
G
G
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
s与h 的关系 s为绳端移动距离，h为物体移动距离 s＝______ s＝______ s＝______
特点 改变力的方向，但不省力 省力，但______改变力的方向 既可以省力，又可以改变力的方向
h
2h
2h
不能
考点小练
1. 如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20 N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为______N，图乙中人对绳子的拉力为______N.
400
210
其他简单机械(兰州2023.21、2022.19第2、3空)
考点
2
斜面 实质:省力机械，省力费距离，高度相同的斜面，斜面越长越_____.
应用:盘山公路
轮轴 a. 轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，一般把大轮叫轮，小轮叫轴；
b. 轮轴是能够连续旋转的杠杆，如图所示，R为轮半
径，r为轴半径，根据杠杆平衡条件可知F1R＝F2r，
因为轮半径R大于轴半径r，所以作用在轮上的力F1
总是小于作用在轴上的力F2；
c. 应用：汽车方向盘、扳手、门把手等
省力
考点
3
机械效率(兰州6考；省卷2020.14第2空)
1. 功的分类
有用功 无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示(兰州2023.9、2022.10、2023.15)
额外功 使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示(兰州2023.15D)
总功 有用功与额外功之和，用W总表示，W总＝____________
W有＋W额
2. 机械效率
定义 物理学中，将________跟________的比值叫做机械效率，用符号η表示
计算 公式 η＝_______________[兰州2022.30(2)、2023.9AB]
特点 使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是______总功，所以机械效率总是______1
提高机械 效率的方法 减小机械的摩擦(如加润滑油)、自重；增大物重
有用功
总功
小于
小于
3. 不同模型机械效率的计算方法
模型 有用功 总功 机械效率
物体G上升高度为h时所做的功W有＝________ 拉力F移动s所做的功 W总＝____，s＝h η＝
物体G上升高度为h时所做的功W有＝________ 拉力F移动s所做的功W总＝Fs，s＝______ (n为承担动滑轮绳子的股数) η＝
Gh
Fs
Gh
nh
模型 有用功 总功 机械效率
物体水平移动的距离为s物，此时克服摩擦力f 所做的功 W有＝______ 拉力F移动s所做的功W总＝Fs＝Fns物 (n为承担动滑轮绳子的股数) η＝
＝
物体G上升高度为h时所做的功W有＝________ 拉力F移动s所做的功W总＝Fs η＝
fs物
Gh
2. (教材素材改编题)一台机械做功时，下面说法中正确的是(　　)
A. 机械做的额外功越少，机械效率就越高
B. 机械做的有用功越多，机械效率就越高
C. 机械做的总功越多，机械效率就越高
D. 机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高
考点小练
D
3. (教材素材改编题)工人把质量为0.6 t的重物提升3 m，他所做的功是3.4×104 J，则拉力端绳子移动的距离为________m，工人的机械效率为______%.(保留一位小数，g取10 N/kg)
(BS八下P106图9－29)
6
52.9
4. 如图所示，工人用沿斜面向上的推力把重300 N的物体沿着长L＝5 m、高h＝3 m的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，已知斜面的效率为90%，则工人的推力为________ N.
200
重难点突破
机械效率相关计算
例1 如图所示是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在400 N的拉力作用下，使质量为70 kg的建筑材料在10 s的时间里匀速竖直上升了2 m．不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.求：
一题多设问
(1)提升重物时，绳子自由端移动的速度；
解：由图可知绳子段数n＝2
绳端移动的距离s＝2h＝4 m
所以绳端移动的速v＝ ＝0.4 m/s
(2)拉力的功率；
解：根据P＝ ＝Fv可知，拉力F的功率
P＝Fv＝400 N×0.4 m/s＝160 W
(3)滑轮组的机械效率；
解：拉力在提升物体时做的功
W总＝Pt＝160 W×10 s＝1 600 J
物体的重力G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N
做的有用功W有＝Gh＝700 N×2 m＝1 400 J
η＝ ＝ ×100%＝87.5%
(4)动滑轮的重力；
解：解法一：由2F＝G＋G动可知
G动＝2F－G＝2×400 N－700 N＝100 N
解法二：W额＝W总－W有＝1 600 J－1 400 J＝200 J
W额＝G动h
G动＝ ＝100 N
(5)若工人师傅的质量为70 kg，此时地面对工人的支持力；
解：由题意可知，工人拉绳端的拉力F＝400 N，
则绳端对工人竖直向上的拉力F′＝F＝400 N
工人的重力
G人＝m人g＝70 kg×10 N/kg＝700 N
则地面对工人的支持力
F支＝G－F′＝700 N－400 N＝300 N
(6)若工人师傅的质量为70 kg，能够提升建筑材料的最大质量；
解：人施加的最大拉力Fmax＝G人＝700 N
由nF＝(G动＋G物)可得，
此时建筑材料的最大重力
G物max＝nFmax－G动＝2×700 N－100 N＝1 300 N
m物max＝ ＝ ＝130 kg
(7)若该滑轮组的绳子能够承受的最大拉力为1 000 N，求滑轮组的最大机械效率．
解：由图可知，n＝2，
当提升的重物越大，滑轮组的机械效率越高，
由2F＝(G动＋G物)，
则最大物重
G物max＝2Fmax－G动＝2×1 000 N－100 N＝1900 N，
滑轮组的最大机械效率
ηmax＝
＝ ×100%
＝ ×100%
＝ ×100%
＝95%
例2　如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m．用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10 s.求：
(1)有用功W有＝________J；
(2)拉力做功的功率为________W；
(3)物体受到的摩擦力为________N；
(4)该斜面的机械效率为________．
300
40
12.5
75%
实验突破—科学探究素养提升
实验
测量滑轮组的机械效率(兰州2022.30)　
一题多设问
例　小明在做“测滑轮组机械效率”的实验，实验装置如图所示.
设计与进行实验
(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是__________.
(2)实验时应沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计使物体上升．在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应保持___________(选填“静止”或“匀速上升”)状态.
刻度尺
匀速
匀速上升
(3)小明按照图示装置依次进行实验，并将数据记录在表中.
分析数据，总结结论
①分析表中数据可知第4次实验是用________(选填“丙”或“丁”)图所示装置做的实验．滑轮组的机械效率为________.
丁
80%
实验次数 钩码重G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械效
率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.5 0.4
②通过比较________(选填实验次数的序号)两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关.
1、2
实验次数 钩码重G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械效
率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.5 0.4 80%
③通过比较2、3两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越______(选填“高”或“低”).
④通过比较3、4两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同的重物时，________________，滑轮组的机械效率越高.
高
动滑轮越轻
实验次数 钩码重G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械效
率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.5 0.4 80%
交流与反思
(4)(2020长沙改编)根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功________(选填“变小”“变大”或“不变”)，原因是__________________.
变大
摩擦力变大
实验次数 钩码重G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械效
率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 83%
4 8 0.1 2.5 0.4 80%
甘肃近年真题及拓展
命题点
1
滑轮及其相关计算(兰州7考；省卷2020.14)　
1. (2021兰州A卷9题2分)用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为40 N的物体在10 s内匀速竖直上升了2 m，已知动滑轮重为
8 N，忽略绳重与摩擦．下列说法中正确的是(　　)
A. 电动机对绳的拉力为12 N
B. 绳子自由端的移动速度为0.2 m/s
C. 滑轮组的机械效率为80%
D. 有用功的功率为8 W
D
2. (2022兰州10题3分)如图所示，用20 N的力F拉着重为100 N的物体，使其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了5 s，若每个滑轮重10 N，忽略绳重和滑轮轴的摩擦，则下列说法正确的是(　　)
A. 拉力F做的功为200 J
B. 拉力F的功率为120 W
C. 滑轮组对物体做的有用功为400 J
D. 滑轮组对物体所做有用功的功率为60 W
D
3. (2023兰州9题3分)如图所示，用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升，在时间t内物体上升的高度为h(物体未拉出水面)，若物体的体积为V，水的密度为ρ，则下列算式正确的是(　　)
A. η＝　　　　　　　B. η＝
C. W有＝Gh D. P有＝
D
4. (2020省卷14题2分)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6 N的物体，物体上升0.4 m所用时间为4 s.此过程中拉力的功率为________W，滑轮组的机械效率约为_______．
0.72
83.3%
5. (2020兰州33题6分)建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物，当货物的重力为300 N时，工人对绳施加的拉力为200 N，不计绳重与摩擦.求：
(1)动滑轮的重力G动；
解：由图可知，承担总重的绳子股数n＝2
不计绳重和摩擦，由F＝ (G＋G动)可得，
动滑轮的重力
G动＝2F－G＝2×200 N－300 N＝100 N
(2)此时滑轮组的机械效率η.
解：滑轮组的机械效率
η＝
＝ ×100%
＝ ×100%
＝ ×100%
＝ ×100%
＝ 75%
解：由题意可知GB＝20 N，G动＝4 N
对于滑轮组，不计绳重及摩擦时
FA＝ (GB＋G动)＝ ×(20 N＋4 N)＝12N
当物体B以0.1 m/s的速度匀速下降时，物体A也匀速向左运动，则A受到向左的拉力FA和向右的摩擦力f是一对平衡力，则f＝FA＝12 N
6. (2023兰州33题7分)如图所示，动滑轮重4 N，所吊重物B重20 N，物体A重240 N，此时物体B恰好以0.1 m/s的速度匀速下降．不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦．求：
(1)水平面对物体A的摩擦力是多大？
(2)要使物体B恰好以0.2 m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大？
解：当物体B以0.2 m/s的速度匀速上升时，物体A匀速向右运动，此时物体A受到向左的拉力FA、摩擦力和向右的拉力F作用，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，则摩擦力大小不变，
则F＝FA＋f＝12 N＋12 N＝24 N
绳端移动的速度vA＝2vB＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s
拉力F的功率PA=FvA=24 N×0.4 m/s = 9.6 W
斜面及其相关计算(兰州2023.21)
命题点
2
7. (2023兰州21题3分)如图所示，斜面长2 m、高1 m，把一个质量为24 kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功________J．
若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力F＝________N．在“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”三种工具中属于斜面的是____________( g取10 N/kg)．
240
120
红酒开瓶器
命题点
3
测量动滑轮的机械效率(兰州2022.30)　
8. (2022兰州30题3分)如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图．用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200 g 的钩码从A位置匀速提升至B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升至B′位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示．请根据所做实验进行分析(g取10 N/kg)．
(1)弹簧测力计的示数为______N；拉力F所做的
功为________J.
(2)动滑轮的机械效率约为________(结果保留一
位小数)．
1.2
0.24
83.3%