2024内蒙古中考物理二轮专题研究 第十二讲 第2节 滑轮 斜面 机械效率（课件）(共48张PPT)

(共48张PPT)
滑轮　斜面　机械效率
第2节
知识精讲
1
考点清单
实验突破—科学探究素养提升
2
实验 测量滑轮组的机械效率
内蒙古中考真题及拓展
3
重难点突破
简单机械
滑轮
杠杆
定义
五要素
杠杆的平衡条件
定滑轮
动滑轮
滑轮组
三种功
定义
机械效率
的理解
计算公式
等臂杠杆
特点
省力杠杆
特点
机械
效率
其他简
单机械
使用轮轴或斜面
能省力但费距离
杠杆的分类
特点
知识精讲
考点清单
一、滑轮
分类 图示 实质 特点 F与G的关系(忽略滑轮重、绳重及摩擦) 绳端移动距离(s)和重物移动距离(h)的关系 v绳与v物的关系
定滑轮 _____ 杠杆 可以______ _______，但_______ ________ s＝h v绳＝v物
等臂
改变力的方向
F＝G
不省力
分类 图示 实质 特点 F与G的关系(忽略滑轮重、绳重及摩擦) 绳端移动距离(s)和重物移动距离(h)的关系 v绳与v物的关系
动滑轮 _____杠杆 可以______，但________ __________ F＝ ________ v绳＝___
省力
省力
不能改变力的方向
s＝2h
2v物
分类 图示 实质 特点 F与G的关系(忽略滑轮重、绳重及摩擦) 绳端移动距离(s)和重物移动距离(h)的关系 v绳与v物的关系
滑轮组 / 可以_____，(力的方向改变与否与绕线方式有关) ________ ________ v绳＝___
省力
s＝2h
2v物
二、其他简单机械：轮轴和斜面也属于简单机械，使用斜面时能____力，但_____距离．高度相同，斜面越长越省力，如盘山公路等．
三、机械效率
1、三种功
(1)有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示．
(2)额外功：使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功，用W额表示．
(3)总功：有用功与额外功之和，用W总表示，W总＝____________．
省
费
W有＋W额
4、机械效率的理解
(1)使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是______总功，所以机械效率总是小于1的，机械效率通常用百分数表示．
(2)使用滑轮组时，若忽略绳重和摩擦，根据公式η＝ ＝ ＝
＝ (注：不计绳重和摩擦)知，滑轮组的机械效率只与物体的重力和动滑轮的重力有关，动滑轮越轻，物体越重，滑轮组的机械效率越高．
小于
2、定义：________跟______的比值叫做机械效率，用符号____表示．
3、计算公式：______________．
有用功
总功
η
(3)使用斜面时，斜面的机械效率η＝ ×100%(G表示物体的重力，F表示拉力，h表示斜面的高度，L表示斜面的长度)，增大斜面的倾角或减小物体与斜面间的摩擦都可以增大斜面的机械效率．
微点诊断
判断下列说法的正误．
(1)动滑轮既能省力又能改变力的方向(　　)
(2)使用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组最多省一半力(　　)
(3)功率越大的机械，机械效率一定越高　 (　　)
(4)省力杠杆的机械效率比费力杠杆的机械效率大 (　　)
(5)利用斜面不仅可以省力也可以省功(　　)
(6)增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变 (　　)
(7)任何机械设备的效率总小于1(　　)
(8)减小机械内部摩擦可以提高其机械效率　(　　)
(9)机械效率高的机械，做功就越多(　　)
×
×
×
×
×
×
√
√
×
重难点突破
一、滑轮组机械效率及其计算(呼和浩特4考)
例1 如图甲所示，一物体所受重力G＝720 N，通过滑轮组将该物体在10 s内提高2 m，人对绳子的拉力F＝300 N，忽略绳重及摩擦．则：
(1)绳子自由端移动的距离为___m，速度为_____m/s.
(2)动滑轮重为______N.
(3)拉力F所做的有用功为_______J，总功为_______J，拉力F的功率为_______W.
6
一题多设问
0.6
180
1 440
1 800
180
(4)滑轮组提升重物的机械效率为_______，若提升重为800 N 的物体，则滑轮组的机械效率将_______，若换用更轻的动滑轮，则滑轮组的机械效率将______(后两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)．
(5)若绳子拉力端能承受的最大拉力为500 N，则此滑轮组
能提升的最大物重为_______N.
(6)若物体的底面积为0.5 m2，当绳端的拉力为200 N时(重
物尚未离开地面)，重物对地面的压强为______Pa.
80%
增大
增大
1 320
600
(7)若将滑轮组的绕线改成如图乙所示的情形，将同一物体在相同时间内提高相同的高度，则甲、乙的拉力之比是______，有用功之比是______，机械效率之比是________．
2∶3　
1∶1
1∶1
例2　两个滑轮按如图所示的方式组合，用10 N的拉力F拉动绳端，使物体在4 s内水平向左匀速移动1 m，物体与地面间的摩擦力为16 N．下列说法中正确的是(　　)
A. 拉力F自由端移动的距离为1 m
B. 拉力F做的功为10 J
C. 拉力F的功率为2.5 W
D. 滑轮组的机械效率为80%
D
二、斜面的机械效率及其计算
例3　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)有用功为______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
测量滑轮组的机械效率　
实验
图示法过实验
1. 实验装置图：
有用功W有＝Gh　　 总功W总＝Fs
2. 实验原理：________________
3. 实验操作要点：
(1)实验过程中要_______拉动弹簧测力计，使物体升高
(2)绳子自由端移动的距离、速度与物体上升的高度、速度的关系(s＝nh，v绳＝nv物)
(3)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
匀速
(3)小组同学发现实验过程中边拉动边读
数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止
读数．你认为他的想法________(选填
“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到
_________对滑轮组机械效率的影响.
一题多设问
例　某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中，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)实验中应沿竖直方向_________________缓慢拉动弹簧测力计.
刻度尺
匀速(或匀速直线)
不正确
摩擦力
分析与论证
(4)利用甲、乙、丙、丁滑轮组进行实验，测得数据如表所示，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，请将表中的两个数据填写完整.
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 ______ _____
丁
0.4
80%
(5)(2020朝阳改编)不计绳重及摩擦阻力，在第1、 2次实验中，动滑轮的重力是_____N.
(6)(2020湘潭改编)在第3次实验中，拉力F做的有用功为_____J.
(7)(2022泰州改编)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________________
____________________
____________________
___________________.
1.4
0.8
变大
随着物重的增加，滑轮与轴之间的摩擦力增大，克服摩擦力做的额外功增加
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%
(8)通过比较_______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绕法无关．(填实验次数的序号)
(9)通过比较_______两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高．(填实验次数的序号)
1、2
2、3
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%
(10)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：________________________
_______________________________________.
不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮总重越轻，滑轮组机械效率越高
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%
评估与交流
(11)(2023河池改编)随后该小组同学又设计了一个方案，如图戊所示．你认为和图丙装置对比，在提升同一重物时，装置戊的机械效率______(选填“大于”、“等于”或“小于”)装置丙的机械效率.
等于
(12)分析实验数据时，发现通过比较第2、4次实验数据，也能得出滑轮组机械效率与重物重力的关系．请你对此观点进行评估：_______________
____________________________________________________.
此观点不正确，因为没有控制动滑轮总重力不变，实验得出的结论不可靠
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%
(13)(2023丹东改编)在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会_______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(14)(2020湘潭改编)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率
的是(　　)
A. 增大绳重
B. 减轻动滑轮重
C. 加快物体提升的速度
变小
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%
B
1. (2022鄂尔多斯)如图所示，用不同的机械匀速提升同一物体时，最费力的是(　　)
内蒙古中考真题及拓展
命题点
1
滑轮、滑轮组的特点
D
拓展训练
2. (2021毕节)用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图中画出最省力的绳子绕法．
F
3. (2020德州改编)如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等．用它们分别将相同质量的重物匀速竖直提升，在相等时间内绳端A、B移动相同的距离(忽略绳重和摩擦)，在此过程中，下列选项正确的是(　　)
A. 两重物上升的速度相等
B. 两滑轮组绳端的拉力相等
C. 甲滑轮组的总功比乙少
D. 甲滑轮组的有用功比乙多
D
4. (2021自贡改编)将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组．使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度．绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦．则下列判断正确的是(　　)
A. 拉力F1一定大于F2
B. F1的功率一定大于F2
C. 甲、乙滑轮组的有用功相同
D. 甲的额外功与有用功的比值较小
D
命题点
2
滑轮、滑轮组相关计算(呼和浩特、包头各4考，赤峰3考)
5. (2021通辽9题2分)如图所示，重为800 N的物体在100 N的水平拉力F的作用下以0.1 m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20 s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A. 绳子自由端移动距离为4 m
B. 物体与地面间的滑动摩擦力大小为120 N
C. 额外功的功率为12 W
D. 若物体的重力和运动速度不变，只增大
水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率
会降低
C
6. (2023通辽11题2分)如图所示，利用滑轮组在2 s内将重400 N的物体匀速提升了1 m，所用拉力F为150 N．不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A. 绳子自由端移动的速度为2 m/s
B. 动滑轮的总重为100 N
C. 滑轮组的机械效率为83.3%
D. 提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小
A
7. (2020包头6题3分)如图所示，在粗糙水平地面上，用10 N的力F沿水平方向拉滑轮(不计滑轮重力)．木板B静止，木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动，5 s内木块A移动了0.5 m．滑轮组的机械效率为80%.下列说法正确的是(　　)
A. 木块A受到的摩擦力为5 N
B. 地面对木板B的摩擦力为4 N
C. 5 s内绳子拉力对木板B做的功为2 J
D. 拉力F的功率为0.5 W
D
8. (2023包头6题3分)如图所示，拉力F为5 N，物体A以0.1 m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长)；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4 N的摩擦力，弹簧测力计示数为12 N．下列说法正确的是(　　)
A. 物体A受到的摩擦力为10 N
B. 拉力F的功率为1.5 W
C. 滑轮组的机械效率为80%
D. 拉力F增大到15 N时，物
体B开始向左运动
C
9. (2022鄂尔多斯13题2分)质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼．若工人在1 min内将货物匀速向上提高6 m，作用在钢绳上的拉力为400 N，滑轮组机械效率随货物重力的变化如图乙所示．(机械中摩擦和绳重均不计，g＝10 N/kg)下列说法正确的是(　　)
A. 作用在钢绳上拉力的功率为40 W
B. 动滑轮的重力为200 N
C. 人对绳子的最大拉力为1 000 N
D. 该滑轮组的最大机械效率为83.3%
B
10. (2021包头7题3分)甲、乙两铁块通过滑轮组用细绳连接，吸附在竖直放置且足够长的固定磁性平板两侧，m甲＝1.8 kg、m乙＝2 kg，如图所示．甲以0.2 m/s的速度竖直向下做匀速直线运动，磁性平板对甲的摩擦力大小为4 N，对乙的摩擦力大小为2 N(细绳足够长且始终处于竖直拉伸状态，不计绳重和绳与滑轮的摩擦，磁性平板对其他器材无磁力作用，g取10 N/kg)．下列说法正确的是(　　)
A. 定滑轮质量一定是0.6 kg
B. 甲所受拉力为22 N
C. 乙所受拉力的功率为2.2 W
D. 3 s时间内甲、乙克服摩擦力做的功相等
C
11. (2023呼和浩特10题3分)(多选)人类从刀耕火种，经过几次工业革命，走向了科技大发展的今天．简单机械和内燃机的使用，为我们的生活带来了极大便利．下列几种简单机械和内燃机，其机械效率大于百分之七十的是(　　)
A. 甲图中：用滑轮匀速拉一个重为5 N的物体到高处(不计绳重，摩擦)
B. 乙图中：利用斜面，用平行于斜面的大小为2 N拉力，将一个重为5 N的物体匀速拉到高处，斜面高1.2 m，斜面长5 m
C. 丙图中：用滑轮组拉一个重为5 N的物体到高处，重物在拉力F作用下匀速上升，动滑轮质量100 g(不计绳重，摩擦)
D. 丁图中：四冲程四缸内燃机，气缸内汽油燃烧产生
高温高压燃气推动活塞向下运动，若燃气对活塞平均
推力为400 N，活塞向下运动距离为30 cm，内燃机转
速为600 r/min，内燃机每一个循环完成四个冲程，每
分钟需要消耗热值为4.6×107 J/kg的汽油5.2 g
答案：AC
12. (2023赤峰21题6分)一木块重480 N，体积为0.08 m3，用力F将木块沿斜面匀速拉到高处，如图甲所示．已知拉力F做的功W与木块沿斜面运动距离s的关系如图乙所示．整个过程的额外功是320 J．(g＝10 N/kg)求：
(1)木块的密度；
(2)拉力F的大小；
(3)斜面的机械效率．
(3)有用功为W有＝W－W额＝800 J－320 J＝480 J
斜面的机械效率为
η＝ ×100%＝ ×100%＝60%
解：(1)木块的质量为m＝ ＝48 kg
木块的密度为ρ＝ ＝0.6×103 kg/m3
(2)由题图乙知，拉力的大小为F＝ ＝200 N
13. (2020赤峰21题7分)用如图所示的滑轮组将货物匀速向上提升3 m，人的拉力F为200 N ，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为80%，求：
(1)绳子自由端移动的距离s；
(2)人的拉力F做的功；
(3)货物的重力．
(3)滑轮组提升货物的机械效率为80%，由η＝ ×100%＝ ×100%可知，货物的重力为
G＝ ＝480 N
解：(1)由图可知有3股绳承担物重与滑轮重，即n＝3，故绳子自由端移动的距离为s＝nh＝3×3 m＝9 m
(2)人的拉力F做的功为W＝Fs＝200 N×9 m＝1 800 J
14. (2021呼和浩特18题4分)建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10 m高处．小董设计安装了如图所示的装置．装置中每个滑轮重100 N．工人利用该装置每次匀速提升一块重900 N的建材，建材上升的速度是0.6 m/s，在施工过程中，求：
(1)若不计绳重和摩擦，该装置的有用功率
和机械效率；
(2)若不计绳重，绳子自由端拉力为520 N时，
每次提升克服摩擦做功．
解：(1)提升建材时所做的有用功：W有用＝Gh＝900 N×10 m＝9 000 J
建材上升所用时间：t＝ s
有用功功率：P有用＝
因为不计绳重和摩擦，所以人的拉力：
F＝ ＝500 N
绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×10 m＝20 m
人所做的总功：W总＝Fs＝500 N×20 m＝10 000 J
该装置的机械效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝90%
(2)拉力做的总功：W总′＝Fs＝520 N×20 m＝10 400 J
克服动滑轮重力做的功：W动＝G动h＝100 N×10 m＝1 000 J
每次提升克服摩擦做的额外功：
W额外＝ W总′－ W有用－W动＝10 400 J－9 000 J－1 000 J＝400 J
15. (2020通辽24题5分)如图所示，是一辆汽车通过滑轮组提升重物的装置图，汽车部分参数如下表．每次重物都以1 m/s的速度匀速上升，提升重2 400 N的物体时，滑轮组的效率为80%，不计汽车所受的摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦，取g＝10 N/kg.
求：(1)提升重物时汽车对水平地面的压强；
(2)汽车拉绳的力做功的功率．
汽车部分参数 汽车重量 3 t
车轮数 4个
每个车轮受力面积 250 cm2
解：(1)汽车对水平地面的压力为
F＝G＝mg＝3×103 kg×10 N/kg＝3×104 N
提升重物时汽车对水平地面的压强为
p＝ ＝ ＝3×105 Pa
(2)由机械效率公式η＝ ＝ 可得，拉力
F ＝ ＝ ＝1 000 N，
汽车拉绳的力做功的功率P＝Fv＝1 000 N×3×1 m/s＝3 000 W
16. (2022呼和浩特16题4分)如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处．求：
(1)若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比；
(2)若不计绳重及摩擦，重物质量为400 g，动滑轮质量为100 g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率．
解：(1)不计绳重、滑轮重及摩擦，拉力F＝ G，n1＝2，n2＝3
甲滑轮组绳子上的拉力为： F1＝ G
乙滑轮组绳子上的拉力为：F2＝ G
两次拉力之比：
(2)滑轮组的机械效率为：
由于两装置中物重和动滑轮重均相同，则甲、乙两装置的机械效率为：