简单机械-滑轮与机械效率-2024-2025学年浙教版九年级科学上册期末复习讲义（解析版）

第8讲简单机械一一滑轮与机械效率

翁羔就理

KAODIANSHUU

考点一、定滑轮和动滑轮.............................................................1

考点二、滑轮组......................................................................2

考点三、滑轮的受力分析(不计绳重和轮与轴之间的摩擦)..............................3

考点四、有用功、额外功、总功.......................................................3

考点五、机械效率....................................................................3

考点六、常见机械的有用功、总功、机械效率计算......................................4

题型1滑轮的特点...........................................................4

题型2滑轮有关的受力分析...................................................7

题型3有用功额外功总功...................................................12

题型4斜面.................................................................14

题型5几种机械的机械效率..................................................17

翁志、就理

KAODIANSHUU

考点一、定滑轮和动滑轮

1.认识定滑轮和动滑轮

(1)滑轮：周边有槽，可绕中心轴转动的轮，如图甲所示。

zzzzzz/T

甲乙丙

(2)定滑轮和动滑轮：在实际使用时，根据轮的中心轴是否随物体移可分为定滑轮和动滑轮,

即轴不随物体一起运动的滑轮叫定滑轮，如乙所示；轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，如图丙所

小O

2.定滑轮和动滑轮的实质

种类实质示意图作用分析

如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定

能够连续转动滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相

定滑轮

的等臂杠杆等，且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省

力

如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，

动力臂是阻力滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点0,因此动力

动滑轮

臂二倍的杠杆臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻

力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力

考点二、滑轮组

1.滑轮组

定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距

离。

2.滑轮组确定承担物重绳子段数n的方法

在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲

中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2,图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3„

口□

3.费距离情况

用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移

动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h,则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表

示该担物重的绳子段数)。

考点三、滑轮的受力分析(不计绳重和轮与轴之间的摩擦)

考点四、有用功、额外功、总功

(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。

(2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。

⑶总功：人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W.6=W有用+W额外

(4)有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。

考点五、机械效率

定义公式

有用功提升重物过程中必须要做的功W有

额外功利用机械时，人们不得不额外做的功W额

总功有用功和额外功之和W总=w为+w额

W有

机械效率科学上把有用功跟总功的比值r|—exlOO%

W总

考点六、常见机械的有用功、总功、机械效率计算

简单机械有用功总功额外功机械效率

杠杆

_W有_Gh

W有用二GhW,E、=FSW额=\¥总一W有用n-W7-Fs

心

-=-^J

滑轮组

W,e=Fs

_W有_Gh_Gh_G

W额=\¥总一W有用

亚总=611+6动h"=碣=而=耐=而

W有用二GhW额=6动h（不

（不计绳重和W有GhG

计绳重和摩擦）n=—=-------------=-----------

w总Gh+G动hG+G动

摩擦）

J1

W有Gh

科面W^=F1W额=亚总一W有用

n=w7=FT

心

BW有用=GhWkGh+flW额=仃

1Gh

>A

（f为摩擦力）（f为摩擦力）11-Gh+fl

题型1滑轮的特点

[题型专练1].（2023秋•杭州期中）小李的质量为50千克，可以举起80千克的杠铃；小胖的质量

为70千克，可以举起60千克的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力,

看谁能把对方拉起来。比赛结果应是（）

El

小李小胖

A.小李把小胖拉起B.小胖把小李拉起

C.两个都拉不起D.两个都拉起

【解答】解：小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样，但向下拉动定滑轮上的绳子的拉

力与他们的胳膊的举力无关；由于对绳子的拉力是靠自身的重力产生的，所以对绳子的拉力最

大能达到自身的重力的大小，由于装置是定滑轮，只改变力的方向，不能省力，所以绳子上的

作用力最大只能等于重力较小的小李的重力，则绳子上的作用力小于小胖的重力，即小胖把小

李拉起。

故选：B。

[题型专练2].（2022秋•西湖区校级期中）如图所示，分别用力Fi、F2、F3匀速提起重物A,若不

计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（）

A.FI=F2=F3B.FI>F2>F3C.F2>FI=F3D.FI<F2<F3

【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一

重物G,不计摩擦，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即Fi、F2、F3都等于物体的重力。

故A正确，BCD错误。

故选：Ao

[题型专练3].（2023秋•江干区校级期中）如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地

面上做匀速直线运动，所用拉力分别为Fi、F2和F3,则它们的大小关系正确的是（）（不

计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦）

A.F3<FI<F2B.FI<F2<F3C.F2<FI<F3D.F3<F2<FI

【解答】解：不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦：

假设物块与地面的摩擦力为f,

左滑轮为定滑轮，Fi处于绳端，所以Fi=f；

中滑轮为动滑轮，F2处于绳端，则F2=±f；

右滑轮为动滑轮，滑轮、物体匀速运动，滑轮受到向左的力2f等于向右的拉力F3,即F3=2f；

故F2<F1<F3。

故选：Co

[题型专练4].（2023秋•临平区期中）如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的

木板上，拉着同一个重为G的物体沿水平方向匀速运动相同的距离s,不计绳重和摩擦，下列

说法中正确的是（）

A.有用功都是Gs

B.Fi做的功是Fis

C.FI<F2

D.F2移动距离大于Fi移动距离

【解答】解：ABD、水平方向拉动物体，有用功都是fs；

由图可知，承担摩擦力的绳子股数分别为：m=2,n2=3；

绳子自由端移动的距离分别为：si=nih=2h,S2=n2h=3h,所以F2移动距离多;

F1做的功是Wi=FiX2s；

故AB错误，D正确；

C、不计绳重及摩擦，由F=彳可知绳子自由端受到的拉力分别为：

Fi=if,F2=if,

由此可知，F1>F2,故C错误。

故选：D。

［题型专练5］.（2023秋•上城区期中）杭州地铁建设正紧锣密鼓进行着，图甲所示为地铁建设中正

在工作的起重机，此时物体匀速上升，其滑轮部分结构示意图如图乙所示。所有装置的重力及

摩擦力均不计，则以下说法正确的是（）

甲乙

A.图中定滑轮的作用是省力

B.使用滑轮组提升物体可以省功

C.此时a点所在绳子的拉力等于物重的三分之一

D.a点所在的绳子移动的速度是物体上升速度的三倍

【解答】解：A、使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故A错误；

B、根据功的原理可知，使用滑轮组提升物体不能省功，故B错误；

C、由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，所有装置的重力及摩擦力均不计，则每段绳子的拉力为

物体重力的三分之一，故C正确；

D、物体上升的高度与a点上升的高度相同，运动时间相同，根据v=］可知，a点所在的绳子移

动的速度与物体上升速度相等，故D错误。

故选：Co

题型2滑轮有关的受力分析

［题型专练6］.（2023秋•婺城区校级期中）如图所示，不计滑轮重和绳重以及绳子与滑轮间摩擦。

物体A重100N,物体B重20N,当B匀速下降20cm时，A移动的距离为cm。若用一个

水平向右的力拉动A,使其匀速向右运动，则这个力的大小为o

【解答】解：（1）由图知，滑轮组承担重物绳子的段数n=2,绳端移动距离s=2h,

所以物体A移动的距离s=2h=2X20cm=40cm；

（2）不计滑轮重和绳重以及绳子与滑轮间摩擦，物体B匀速下降，物体A水平方向受到的向右

摩擦力和绳子向左拉力是一对平衡力，

11

所以物体A受到的摩擦力f=F=»GB=/X20N=10N；

用一个水平向右的力F'拉动A,使其匀速向右运动时，A还受到水平向左的摩擦力、水平向右

绳子拉力，

由A对水平面的压力和接触面的粗糙程度不变，所以A受到的摩擦力大小仍为10N,

且F'=F+f=10N+10N=20N。

故答案为：40；20No

[题型专练7].（2023秋•新昌县校级期中）如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的

物体，拉力F的大小为30N,物体运动速度为1米/秒。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N,

则下列说法错误的是（）

A.A处的拉力大小为45N

B.动滑轮重力为15N

C.水平拉力F做功的功率为60瓦

D.滑轮组的机械效率是75%

【解答】解：

A、因为物体在水平地面上做匀速直线运动，所以物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，其大

小相等，则物体受到的拉力Fti=f=45N,作用在A处的拉力大小等于物体受到的拉力，大小也

等于45N,故A正确；

B、动滑轮也做匀速直线运动，则动滑轮受到平衡力的作用，在竖直方向上受到重力和绳对动滑

轮的支持力作用，但根据题干条件无法求出动滑轮的重力，故B错误；

C、由图可知n=2,水平拉力F移动的速度为：v=nv物=2Xlm/s=2m/s,

则水平拉力F做功的功率为：P=^=^=Fv=30NX2m/s=60W,故C正确；

D、该滑轮组的机械效率为：

=A=痣=4=磊/100%=75%，故D正确。

故选：Bo

[题型专练8].（2023秋•拱墅区校级期中）如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体

A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳

子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（）

A.物体A受到地面的摩擦力是2N

B.物体A受到B的摩擦力是2N

C.滑轮移动的速度是0.4m/s

D.拉力F做功功率为2W

【解答】解：

AB、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡,

所以2F拉=F,则A物体对滑轮的拉力F拉弓F=^xl（）N=5N；力的作用是相互的，所以滑轮对

A的拉力也为5N；

弹簧测力计的示数恒为2N,因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力

与A对B向左的摩擦力平衡，所以仅对B=F示=2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的

摩擦力为2N,方向向右；

物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉=位对

A+f地，

所以物体A受到地面的摩擦力：f地=F拉-fb对A=5N-2N=3N,所以A错误，B正确；

I拄

c、由图知，拉力作用在动滑轮的轴上（特殊情况），此时动滑轮费力但省一半的距离，

11

所以滑轮移动的速度（拉力端移动的速度）：v滑轮=*vA=/x0.2m/s=0.1m/s,C错误；

D、水平拉力F的功率：P=Fv滑轮=10NX0.1m/s=lW,故D错误；

故选：Bo

[题型专练9].（2023秋•金华期中）如图所示，Fi=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止，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）。下列说法正确的是（）

A.F2的功率为0.3W

B.如果增大F2,物体A相对于地面仍静止

C.弹簧测力计读数为6N

D.地面对物体A的摩擦力方向水平向左，大小为2N

【解答】解:A、由图知，水平使用滑轮组，n=2,拉力端移动速度v=2v物=2X0.1m/s=

0.2m/s,根据P=^=?=Fv可知F2的功率P=F2V=3NX0.2m/s=0.6W,故A错误；

B、如果增大F2,B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦

力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于

静止状态，故B正确。

C、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，由力的平衡条件可得，弹簧

测力计的示数F=3F2=3X3N=9N,故C错误；

D、由图知，水平使用滑轮组，n=2,fh=2F2=2X3N=6N,根据B向左做匀速直线运动可知物

体A对B的摩擦力的方向向右，根据力的作用是相互的可知物体B对物体A的摩擦力向左，大

小为6N,而Fi=4N向右拉着，A静止，受力平衡，因而还受到地面的摩擦力为6N-4N=2N,

方向向右，故D错误。

故选：Bo

[题型专练10].（2023秋•上城区校级期中）如图所示，Fi=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静

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）。

（1）弹簧测力计读数为为—N；

（2）物体A和地面之间的摩擦力―N；

（3）如果增大F2,物体A是否有可能向左运动？请说明理

由。

弹簧测力计

【解答】解：（1）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，由力的平衡

条件可得，弹簧测力计的示数F=3F2=3X3N=9N；

（2）因为不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，所以动滑轮对物体B

的拉力F=2F2=2X3N=6N,

物体B在水平方向上做匀速直线运动，物体B受力平衡，所以物体A对物体B的摩擦力f=F=

6N,

由于物体A静止，所以物体A在水平方向上受力平衡，物体A在水平方向上受到水平拉力Fi=

4N的作用，方向水平向右、物体B对物体A的摩擦力F=f=6N的作用，方向水平向左，

水平拉力Fi、物体B对物体A的摩擦力f’的合力F杳=f，-F=6N-4N=2N,方向水平向左，

由于物体A静止，所以地面对物体A的摩擦力f"=F-=2N,方向水平向右；

（3）如果增大F2,B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩

擦力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处

于静止状态。

故答案为：（1）9；（2）2；（3）物体A不向左运动；如果增大F2,B将做加速运动，B对A的

压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，同理可知，A受到地面

的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态。

题型3有用功额外功总功

[题型专练11].（2023秋噎B州区期末）如图甲所示，重500N、底面积为0.2H?的箱子放在水平地面

上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,

升高1m,用时20s。下列说法错误的是（）

A.箱子对水平地面的压强是2500Pa

B.将箱拉高1m所做的有用功是500J

C.上移过程中拉力做功的功率35W

D.箱子受到斜面对它的摩擦力为150N

【解答】解:A.重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上，箱子对水平地面的压强p=

<=浮多=2500Pa；故A正确；

30.2771,

BC.现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升

高1m,用时20s。有用功W：^=Gh=500NXlm=500J；

拉力做功W,e=Fs=350NX2ni=700J；

拉力做功的功率P=¥=梨=35W；故B、C正确；

D.将该箱子匀速拉上平台做的额外功W额=700J-500J=200J；克服斜面摩擦做的功是额外功，

M^=fs,物体受到的摩擦力f=?=黑=100N；故D错误。

故选：Do

[题型专练12].（2023秋•乐清市校级月考）如图所示，工人利用两个相同材质的木板搭建的斜面AB

和CD,经过相同时间工人要把两件相同货物匀速推上汽车，下列分析正确的是（）

A水平地面C

A.利用CD斜面即省力又省功

B.利用AB斜面做的有用功更多

C.两次克服物体重力做功一样多

D.利用AB斜面做的有用功率更大

【解答】解：A、因为CD斜面的倾斜角度更小，所以沿斜面CD推动更省力，但根据功的原理

可知，利用CD斜面不能省功，故A错误；

BC、由亚=611可知，G与h均相等，所以斜面CD推动和AB推动，工人克服货物重力做的有

用功相等，故B错误、C正确；

D、由P=^可知，W相同，时间相同，所以沿两个斜面推货物，工人克服货物重力做功的功率

相等，故D错误。

故选：Co

[题型专练13].（2023秋•南涔区月考）在斜面上将一个质量为0.4kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到

顶端（如图所示），所用时间为4s,斜面长s=lm、高h=0.2m,该斜面的机械效率为80%。

求：

（1）拉力所做的有用功；

（2）拉力所做的总功率。

【解答】解：

（1）物体的重力：

G=mg=0.4kgX10N/kg=4N；

使用斜面做的有用功：

W有用=Gh=4NX0.2m=0.8J；

（2）由n=常型=80%得拉力做的总功:

w=玳有用==IJ,

v息a80%80%,

拉力做功的功率：

P=军=J=0.25Wo

t4s

答：（1）拉力所做的有用功为0.8J。

（2）拉力所做的总功率为0.25W。

题型4斜面

[题型专练14].（多选）（2023秋•杭州月考）小凯和小满同学用相同的拉力F拉着同一个物体，沿不

同的斜面向上匀速运动了相同的高度，如图所示。此过程中，下列说法正确的是（）

A.小满所做的总功较多

B.两人所拉物体的摩擦力大小相同

C.两人所做的有用功一样多

D.甲斜面比乙两斜面的机械效率大些

【解答】解：

A、由W^=Fs可知，F相同，小凯的距离小于小满移动的距离，小凯做的总功较小，故A正确;

B、由于甲、乙倾斜程度不同，摩擦力不同，故B错误；

C、小凯和小满同学用相同的拉力F拉着同一个物体，沿不同的斜面向上匀速运动了相同的高度,

由W有用=Gh可知，两人做的有用功相同，故C正确；

D、甲斜面的总功小于乙斜面的总功，有用功相同，根据9=联可知甲斜面的机械效率大于乙

V"总

斜面，故D正确。

故选：ACDo

[题型专练15].（2023秋•余姚市校级月考）如图所示，斜面长s为1.2m,高h为0.3m,现将重为

16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端用时2s,若拉力所做的功为6J。则下列说法正确的

A.拉力为16N

B.拉力的功率为2.4W

C.拉力所做的额外功为1.2J

D.提升物体所做的有用功为5J

【解答】解：A、根据题意知W总=6J,斜面长s为1.2m,根据公式W,e=Fs知：F=?=

=5N,故A错误；

B、根据题意知拉力所做的功为6J,物体沿斜面向上匀速拉到顶端用时2s,贝把=学=桀=3\¥,

故B错误；

C和D、提升物体所做的有用功为Ww=Gh=16NX0.3m=4.8J；

拉力所做的额外功为W额=W,a-W有=6J-4.8J=1.2Jo

故C正确，D错误。

故选：Co

[题型专练16].（2023秋•上城区校级期中）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，

被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。如表是小明记录实验数据的表格。

（1）本实验中是通过改变从而改变斜面的倾斜程度。

（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为o

（3）综合分析以上数据，可以得出的实验结论为：0

（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为—o

实验斜面的倾小车重量斜面高度沿斜面拉斜面长有用功W有总功W总/j机械效率

次数斜程度G/Nh/m力F/NS/m/Jn

1较缓100.1311333%

2较陡100.241

3最陡100.4614666.7%

【解答】解：（1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度;

（2）由表格的第2组实验数据知，克服小车重力做的有用功为：

W?r=Gh=10NX0.2m=2J,

弹簧测力计拉力对小车做的总功为:

V^U=Fs=4NXlm=4J,

则此时斜面的机械效率为：

n=7卬3若^X100%=等21x100%=50%；

(3)根据表格的数据知，其它条件相同时，当斜面越陡时，斜面的机械效率越大；

(4)根据表格的第3组实验数据知，此时克服小车重力做的有用功为：

W有'=Gh'=10NX0.4m=4J,

弹簧测力计拉力对小车做的总功为：

W总'=F's=6NXlm=6J,

,,

则小车克服斜面摩擦力做的额外功为：Wsi=w,e-W<=6J-4J=2J,

根据亚额=£$得，木板对小车的摩擦力为：£=等=喘=2N,

由于小车在斜面上是匀速直线运动，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力为：产

=f=2No

故答案为：(1)木块高度h；(2)50%；(3)其它条件相同时，斜面越陡，斜面的机械效率越大;

(4)2No

［题型专练171(2023秋•杭州期中)工人师傅要将质量为100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将

一块5m长的长板放在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力在10s内将物体

从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。求：(g取10N/kg)

(1)工人所做的有用功；

(2)斜面的机械效率；

(3)木箱所受的摩擦力。

W有=611=111811=100]<8'10N/kgX1.5m=1500J；

(2)拉力做的总功：

W总=Fs=400NX5m=2000J,

斜面的机械效率：

“若1500/

T]=7^x100%=鑫赛xl00%=75%；

VV点zuuuy

（3）克服摩擦力所做的额外功：

W额=亚总-W<=2000J-1500J=500J,

由亚额=£$可得，木箱所受的摩擦力：

f=^=警=100N。

s5m

答：（1）工人所做的有用功为1500J；

（2）斜面的机械效率为75%；

（3）木箱所受的摩擦力是100N。

题型5几种机械的机械效率

[题型专练18].（2023秋•玉环市期末）在“测杠杆机械效率”的实验中，如图所示，竖直向上匀速

拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数

（选填“变大”“变小”或“不变”）。若OA：OB=2：3,物块所受重力G为1.4N,弹簧测力

计的示数F是2.8牛。则该杠杆的机械效率为%o

【解答】解：由图可知，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆0B下面的物块缓慢上升至虚线

位置的过程中，弹簧测力计的示数保持不变；

若OA：OB=2：3,则拉力和物体上升的高度之比为2：3,

则杠杆的机械效率：.==兽=黑渠,=7