第15课 滑轮和机械效率

第一部分物质科学（一）第15课滑轮和机械效率

考点解读1.理解定滑轮和动滑轮的实质及其作用

2.理解滑轮组的作用并且会对用滑轮组提、拉物体时绳子拉力的大小进行判断

3.理解有用功、额外功、总功的含义和W总=W有+W额的表达方式，理解机械效率的定义及表达式η=W有/W总要点梳理考点1:理解定滑轮和动滑轮的实质及其作用

1．滑轮：周边有

，能绕

转动的轮子。是一种变形的

。2．滑轮的类型(1)定滑轮(图甲)①特点：使用时既不省力也不费力，但能改变

。②实质：是一个

杠杆，其支点在轴上，力臂等于半径。(2)动滑轮(图乙)①特点：

(不计摩擦和动滑轮重)，但不能改变力的方向。②实质：动力臂为阻力臂2倍的杠杆，其支点在动滑轮边缘与悬绳相切的一点。动力臂和阻力臂分别等于轮的

和

。注意：有关滑轮的题目，最好通过受力分析，如倒置的动滑轮就是费力的，F=2G+G动槽中心轴杠杆力的作用方向等臂能省一半力直径半径【例1】：如右图(1)所示，物体B重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于＿＿＿N。（不计摩擦）如右图(2)所示，木块在桌面上匀速滑动，拉力F为2N，木块所受摩擦力为____N。

100解题指导4解题指导〖变式1〗如图所示，摩擦不计，滑轮重2N，物重A为10N。在拉力F的作用下，物体以0.4m/s的速度匀速上升，则()A．F＝5N，F向上的速度是0.2m/s．B．F＝7N，F向上的速度是0.2m/sC．F＝6N，F向上的速度是0.8m/sD．F＝22N，F向上的速度是0.2m/s

D解题指导要点梳理考点2:理解滑轮组的作用并且会对用滑轮组提、拉物体时绳子拉力的大小进行判断

①滑轮组的优点：使用滑轮组可以

，同时也可以

。②使用滑轮组用力大小的影响因素：不计摩擦，使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由n股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的

，S绳=

S物，v绳=

v物，如右图。注意：一定要看清动滑轮的自重是否可忽略。省力改变力的方向n分之一nn【例2】：（2012·台州）某同学设计了一种如图所示的简易电梯，由图可知()A．A是动滑轮B．B是定滑轮C．如果电动机向下拉动绳子，电梯厢将上升D．电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等解题指导C解题指导〖变式2〗如图所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是()解题指导C要点梳理考点3：理解有用功、额外功、总功的含义和机械效率的定义1．克服有用阻力所做的功为W有，如使用滑轮，在竖直方向时有用阻力为物体的

，而在水平方向时有用阻力为物体所受的

；克服额外阻力所做的功为W额，使用杠杆时额外阻力主要来自

，使用滑轮时额外阻力主要来自

和

，使用斜面时额外阻力主要来自

；而W总，通常是指外力对机械所做的功。重力摩擦力杠杆的自重动滑轮的自重摩擦摩擦要点梳理考点3：理解有用功、额外功、总功的含义和机械效率的定义2．利用滑轮组提升重物时，在不计摩擦和绳重的情况下，克服重物的重力所做的功是

，克服动滑轮的重力所做的功是

，人拉绳子自由端所做的功是

（以上选填“总功”、“有用功”、“额外功”），这三者间的等量关系是

。3．

和

的比值叫做机械效率，用公式表示为

。由于机械本身存在重力和摩擦，所以

总小于

，机械效率的值总小于

。使用同一滑轮组时η=W有/W总=Gh/Fs=

=G/(G+G动)，由此可知，滑轮组的η只跟

和

有关，与绳子的段数、绳子的绕法无关，通过

或

提高滑轮组的η。有用功额外功总功总功=有用功+额外功有用功总功η=W有/w总有用功1Gh/(G+G动/n)×nhG

G动增大物重减小动滑轮自重总功【例3】：如图所示，物体A重G=940N，动滑轮重G动=160N，用力F将物体A以1m/s的速度匀速竖直提升，若不计绳重和摩擦。拉力F的大小是_____N。拉力F在10s内所做的功是__J，克服物体重力所做的有用功为

，克服动滑轮重力所做的额外功为

，此装置的机械效率是

。

解题指导6001.2×1049400J2600J78.3﹪解题指导〖变式3〗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×l04N，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，则司机做功的功率是多少？解题指导⑴750N⑵300W直击中考1．

(2014·义乌)如图，用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦)。图中F1

、F2

、F3

、F4之间的关系正确的是(

)A.F1＝F2B.F3＝F4C.F1＝F3D.F2＝F4B直击中考2．（2013·宁波）如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。已知G＝18N，F＝10N。这一过程中，不能得到的结论是()A．绳子自由端上升0.4m

B．拉力F做功4JC．动滑轮重为2N

D．该动滑轮的机械效率为90%

C直击中考3．

(2014·嘉兴)使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。(1)如图甲，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装一组导向轮。这组导向轮属于________(填“动滑轮”或“定滑轮”)。(2)如图乙，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了________，从而在使用时更加省力。定滑轮

减小阻力臂

当堂检测1.某同学设计了一种如图所示的简易电梯，由图可知(

)A.A是动滑轮B.B是定滑轮C.如果电动机向下拉动绳子，电梯厢将上升D.电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等C当堂检测2．工厂为了搬运一个笨重的机器进车间，某工人设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面)。其中最省力的方案是()C当堂检测3．如图所示，小妍分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则()W1＝W2，η1＝η2

W1＝W2，η1＜η2C.W1＜W2，η1＞η2

D.W1＞W2，η1＜η2

C当堂检测4．在“研究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：（1）此实验中所用滑轮的个数至少是

个，其中动滑轮有

个。（2）第一次实验测得滑轮组机械效率为

，第二次实验滑轮组的机械效率为

。（3）通过本次实验能得到的结论是

。次数钩码重/牛钩码上升高度/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动距离/cm12100.8402551.520383.3﹪同一滑轮组被提升的物体越重，机械效率就越高2

62.5﹪