中考浙教版科学一轮系统复习 第33课 简单机械（二）——滑轮、滑轮组和斜面

系统复习 第33课 简单机械（二）——滑轮、滑轮组和斜面
一、知识梳理
（二）.探究测量滑轮组的机械效率
1.猜想与假设：
猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；
猜想2：可能与被提升的钩码的重力有关；
猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码的重力都有关；
猜想4：可能与钩码被提升的高度有关。
2.设计实验：
（1）实验目的：学会测滑轮组的机械效率。
（2）实验原理：由机械效率的定义可知：，在用滑轮组提升钩码时，用弹簧测力计测出绳的拉力F，用刻度尺测出钩码提升的高度h和弹簧测力计移动距离s，分别算出有用功以及总功代入公式求滑轮组的机械效率，即。
（3）实验器材：刻度尺，钩码，弹簧测力计，滑轮组两个，铁架台，长约2m的细绳。
3.进行实验
①用“控制变量法”进行实验。保证其他条件不变，只改变将要验证猜想中的条件，先后两次分别用弹簧测力计测出绳端拉力F和钩码的重力G，用刻度尺测出钩码被提升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，记录在设计的表内。
②分别计算出先、后两次匀速提升重物时，滑轮组的机械效率值和。将结果填入表内。
4.分析和验证：
通过分析上述实验数据，总结滑轮组的机械效率与猜想的因素是否有关的结论。
注意：
①弹簧测力计向上或向下拉动提升重物前，应该沿使用方向先将弹簧测力计调零。
②测量过程中，弹簧测力计在读数时，应保持弹簧测力计做匀速直线运动。
③在实验过程中，对于已经组装好的滑轮组，如果没有刻度尺，只要设物体提升的高度为h，依据绳子股数找出动力作用点移动的距离s与高度h的关系，只用弹簧测力计也可测出滑轮组的机械效率。
（三）.探究测量斜面的机械效率
1.提出问题：你认为影响斜面的机械效率的因素有哪些？
2.建立假设：可能与……有关。
3.提供器材：长方木块、小车、砝码、长木板、弹簧秤、刻度尺
4.设计方案：在实验中需要进行哪些操作？要测量哪些量？并设计实验数据记录表。讨论交流：
表 测量斜面的机械效率
斜面的倾
斜程度
小车重力
G（牛）
斜面高度
h（米）
沿斜面拉力F（牛）
斜面长
s（米）
有用功
W有用（焦）
总功
W总（焦）
机械效率
η
较缓
较陡
最陡
5.进行实验：记录数据
6.交流与总结：对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。
小结：①使用斜面可以省力。②斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。③同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。
查漏补缺，自我检测
1．如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（ ）
A．甲是动滑轮，使用时不能省力 B. 乙是动滑轮，使用时可以省力
C. 甲是定滑轮，使用时可以省力 D. 乙是定滑轮，使用时不能省力
2．同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为F甲、F乙.、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（ ）
A．F甲＜F乙＜F丙 B．F甲＞F乙＞F丙
C．F甲＞F乙＝F丙 D．F甲＝F乙＞F丙
3．如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体．不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（ ）
A．20N B．25N C．30N D．35N
4.小明用100牛的力可以提起500牛的重物，那么他可能使用了（ ）
A．一个定滑轮
B．一个动滑轮
C．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
D．一根杠杆
5．用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，其中用力最大的是(均不计摩擦和机械自重)（ ）
6．[2016·宁波·10]如图，用5N的力F向下拉绳子，使物体在6s内匀速上升0.3m。这一过程中（ ）
A．物体上升速度为0.lm/s B．拉力所做的功为1.5J
C．拉力做功的功率为0.5W D．物体的机械能守恒
7．[2017·杭州·11]如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦）。那么在此过程中（ ）
A．物体M与地面间的摩擦力为5牛
B．物体M与地面间的摩擦力为10牛
C．水平拉力F做功的功率为20瓦
D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
8．[2018·衢州·13]如图所示是汽车起重机，其中A、B组成滑轮组（结构如示意图），C杆伸缩可改变吊臂的长短，D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度，O为吊臂的转动轴。装在E里的电动机牵引钢丝绳，利用滑轮组提升重物，H为在车身外侧增加的支柱，F为吊臂顶端受到竖直向下的力。下列有关汽车起重机的叙述中错误的是（ ）
A．滑轮组中A滑轮用于改变力的方向
B．当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大
C．当D杆伸长时力F的力臂将变小
D．H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
9．[2018·宁波·15]如图所示，F1=N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是（ ）
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2，物体A可能向左运动
10．用滑轮组提升重1000N的物体A。如果每个滑轮重50N，绳子能承受的最大拉力为500N。请在上方右侧图中画出绕绳方法。
11．小阳同学利用如图所示的滑轮组做探究“滑轮组的机械效率与被提升物体所受重力的关系”的实验。实验数据记录如下表。
（1）在实验过程中，小阳应 拉动弹簧测力计。
（2）请你计算出第三次实验滑轮组的机械效率为： 。（保留一位小数）
（3）根据小阳同学的实验数据可得到的结论是：使用同一滑轮组提升重物时，被提升物体所受重力越大， 。
12．如图所示，斜面长S=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B。运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。
求：
（1）运动过程中克服物体的重力做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）推力F的大小。
13．[2017·湖州·33]建筑工人利用如图所示装置，将质量为100千克的沙袋从地面匀速提到3米高的一楼楼面，用时30秒。已知动滑轮的质量为8千克，不计绳子重力和摩擦。
求：
（1）拉力的大小。
（2）这段时间内人拉绳子做功的功率。
14.要把重100N的沙子运上三楼，小昕采用了图中的第一种方法，1min完成了任务。若不计摩擦，试求：（1）运沙子时的机械效率；（2）小昕的功率。
解：
（1）W有用 = G沙·h= 100N × 6m = 600J
W额 = G桶·h=20N×6m = 120J
W总 = W有用＋W额 = 600J＋120J = 720J
η == 83.3％
（2）P===720W
机械效率是83.3％，小华的功率是720W。
你认为上述解答是否有错误？________(选填“有”或“没有”)。如有，请你加以订正。
15．[2018·湖州·32]在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体，沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。
求：（1）人的拉力所做的功。（2）人的拉力做功的功率。（3）动滑轮受到的重力。
16．如图所示，当水平拉力F为100牛时，重为1000牛的物体在水平地面上匀速滑动，物体运动速度为0.5m/s，已知重物与地面间滑动摩擦力为210牛。
求：
（1）滑轮组的机械效率。
（2）拉力的功率。
17．在如图所示的装置中，物体m＝10kg，在F的作用下，m以0.4m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤的示数为10N。
（1）在10s内拉力做功多少焦耳？
（2）拉力的功率多大？
18．一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示，
若车重为8×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80%，问：
（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？
（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则拉力做功的功率是多少？
19．[2016·嘉兴·37]如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10牛/千克）

（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越 。
（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，定滑轮a的作用是 。若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104牛，则能吊起货物的质量不能超过多少千克？
（3）若将重为1.2×104牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米，再沿水平方向移动20米，则此过程中克服货物重力做功多少焦？
（4）若该起升电动机的效率为90%，将重为1.2×104牛的货物提升到30米的高度，用时50秒，则该起升电动机的实际功率是多少瓦？
20．肥胖可能会引发许多慢性疾病。某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼，配重由若干金属块（每块质量为10kg）组成，锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。（杆重、绳重、摩擦均不计，g取10N/kg）

（1）拉力器上的滑轮均属于 （选填“定”或“动”）滑轮。
（2）若该人的质量为85kg，他一次最多能拉起 块金属块。
（3）当他选择6块金属块时，把拉杆向下拉动0.5米，若累积拉动100次，则拉力共做了多少功？假设脂肪氧化释放的能量10%用于拉力做功，则相当于消耗多少克脂肪？（已知1克脂肪在体内完全氧化约释放37.5千焦的能量）
参考答案
1．B
2．B
3．D
4．D
5．B
6．C
7．C
8．A
9．D
10．滑轮组需承担的总重=1000N+50N=1050N，1050N/2=525N，绳子最大能承受500N，因此，至少要用三段绳子来承担物重。绕绳方法如图所示：
11．
（1）竖直向上匀速；
（2）95.2%；
（3）机械效率越高。
12．
解：
（1）物体克服重力做的功W=Gh=100N×4m=400J
（2）斜面的机械效率==80%
（3）沿斜面推动物体时，推力F做的功为总功，即克服物体重力做的功和克服摩擦阻力做的功，则有W
因此，F=
13．
解：
（1）F=1/2 G总g=1/2(m沙+m轮)g=1/2(100千克+8千克)×10牛/千克=540牛（3分）
（2）W=FS=540牛×6米=3240焦（2分）
P=W/t=3240焦/30秒=108瓦（2分）
答：略
14.
解：
（1）W有用 = G沙·h= 100N × 6m = 600J
W额 = （G桶+G人）·h=（20N+400N）×6m = 2520J
W总 = W有用＋W额 = 600J＋2520J = 3120J
η == 19.23％
（2）P===52W
机械效率是19.23％，小华的功率是52W。
本题的关键是要知道，运上三楼，高度只有两层楼高，在上楼梯过程中，人的重力在重力方向上也通过了距离，故人也要克服自身的重力做功。
15.
（1）s=2×2米=4米
W=Fs=18牛×4米=72焦
（2）P=W/t=72焦/4秒=18瓦
（3）f=0.35G=0.35×100牛=35牛
G动=2F-f=2×18牛-35牛=1牛
16．
解：（1）设物体移动的距离为s。
W有=fs=210牛×s
W总=F×3s=100牛×3s
η=W有/W总=210牛×s/100牛×3s=70%
（2）P=Fv=100牛×3×0.5m/s=150W
17．
解：
（1）分析滑轮可知，拉力移动速度为物体移动速度的二分之一，即0.2m/s。故W=FS=Fvt=20N×0.2m/s×10s=40J
（2）P=W/t=40J/10s =4W
答：（1）40J；（2）4W。
18．
解：
（1）汽车受到的阻力F阻=0.03G车=0.03×8×104N=2.4×103N，假设汽车移动s，则对汽车做的有用功W有=F阻s，根据，?得；
（2）由于四股绳子绕过动滑轮，所以汽车以0.1m/s的速度前进时，拉力F拉绳子的速度是4×0.1m/s=0.4m/s，在1s内，司机用力F拉绳子做的功是W=Fs=750N×0.4m/s×1s=300J，所以。
19．
（1）大
（2） 改变力的方向
解：G=2F=3×104牛2=6×104牛

答：能吊起货物的质量不能超过6000千克。
（3）解：W=Fs=Gh=1.2×104牛×30米=3.6×105焦
答：此过程中克服重力做了3.6×105焦的功。
（4）解：W总=
答：该起升电动机的实际功率是8×103瓦。
20．
（1）定
（2）8
（3）F=

消耗脂肪的质量＝÷10%＝8克
答：共做了焦的功，相当于消耗脂肪8克。