3.4.3滑轮与机械效率-2022-2023学年九年级科学上册同步2024课堂（浙教版）

第四节简单机械滑轮与机械效率202X单击此处添加副标题九年级科学第三章能量的转化与守恒汇报日期

我们每天都在使用机械。我们用筷子吃饭、剪刀剪纸，都在使用简单机械。自行车、汽车、飞机等都是由许多运动部件组成，每个部件都是一种简单机械。实际上任何复杂的机械都是由一些简单机械组合而成的。机械的发明和使用，是人类文明进步的动力。使用机械可以是我们做功更加容易，极大的减轻了人们的劳动强度，提高工作效率。课堂导入1知识点分析基础知识点的罗列和例题难点易错点和知识点总结PartOne1.滑轮的定义：滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。2.滑轮的实质：类似于一个变形的杠杆，受力可根据杠杆平衡原理分析。2.滑轮的分类：（1）定滑轮：轴固定不动①特点：类似于一个等臂杠杆，不省力，不费距离，可改变力的方向②常见的定滑轮一.滑轮（2）动滑轮：轴随着物体一起运动①特点：类似于一个省力杠杆，动力臂为阻力臂的二倍，省一半的力，费二倍距离②常见的动滑轮【注意】1.对于滑轮的受力分析最好使用受力平衡，一直动滑轮定滑轮有时会影响判断2.并非不动的一定是定滑轮。一.滑轮1.滑轮组的定义：由若干个定滑轮和若干个动滑轮组合成滑轮组；同时具备定滑轮和动滑轮的特点。2.依据受力平衡可得：使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一；即F=1/n(G物+G动)。二.滑轮组3.特点：既能改变力的大小，又能改变力的方向4.如有n股绳与下端滑轮连接则（nF=G物+G动）绳端移动速度为滑轮移动速度的n倍5.横向的滑轮依据受力平衡进行分析，运动的速度大小可依据滑轮组分析6.常见的滑轮组二.滑轮组1.相关物理量的意义：(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。(3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外2.机械效率：有用功跟总功的比值，公式η＝(W有用/W总)×100%三.机械效率2.滑轮组的机械效率：η＝Gh/FS=G物/（G物+G动）x100%3.增大效率的方法：①有用功不变，减小无用功②无用功不变，增大有用功③减小无用功，增大有用功三.机械效率2典例精析精选近年各地中考、一模以及名校练习等好题进行分析PartOne【例1】工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m，已知工人的拉力为100N，不计绳重与摩擦阻力，下列说法正确的是（）A．工人做的功为200J

B．绳子自由端移动的速度为0.2m/sC．有用功为480J

D．此滑轮组的机械效率为60%【答案】C【例2】如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的（）A．拉力F做的功为400JB．额外功为240JC．物体与地面间的摩擦力为120ND．若再用该滑轮组水平向左匀速直线拉动重力不同的另一物体，机械效率不变【答案】B【例3】工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（）①滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小②图中动滑轮相当于一个省力杠杆③绳子自由端下拉1m，桶上升2m④质量为65kg的工人利用该滑轮组不能提起150kg的砂石A．只有①② B．只有②④ C．只有③④ D．只有②③【答案】B【例4】如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过程中滑轮组的机械效率为90%，已知物体A重540N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，下列说法错误的是（）A．绳子自由端受到竖直向下的拉力为300NB．绳子自由端拉力的功率为120WC．该工人对地面的压力为200ND．支架受到滑轮组的拉力为1020N【答案】D【例5】甲装置中，空吊篮A重25N，绕在滑轮上的绳子承受最大拉力100N。小李将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法正确的是（）A．动滑轮所受的重力为10NB．第1秒末至第2秒末克服滑轮重力做的额外功为40JC．此装置最多能匀速运载200N的货物D．此装置运载货物最高机械效率为80%【答案】D【例6】如图所示，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，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F1、F2、F3，它们的大小关系正确的是（）A．F2<F1<F3 B．F1<F2<F3 C．F2<F3<F1 D．F3<F2<F1【答案】A【例7】为了往楼上运货物，小明利用如图所示的滑轮将重300N的物体匀速提升6m，如果动滑轮的重为20N，则下列说法正确的是（不计绳重与摩擦）（）A．拉力F=150N

B．有用功为1800JC．绳子向上移动的距离为3m

D．机械效率为80%【答案】B【例8】如图所示滑轮组，在50s内将重5000N货物匀速吊起10m高，绳的自由端受到的拉力大小是1500N，不计绳重及摩擦，关于该滑轮组的说法不正确的是（）A．滑轮组的机械效率为83.3%B．绳自由端移动的距离是50mC．滑轮组所做有用功的功率是1000WD．该装置中的动滑轮总重为1000N【答案】B【例9】如图所示的滑轮组将一重为400N的物体匀速向上提起3m，人对绳子自由端的拉力为250N，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为9mB．动滑轮的重力为100NC．滑轮组的机械效率为62.5%D．用此滑轮组提起更重的物体时，机械效率变小【答案】B【例10】如图所示，体重为700N的工人用滑轮组把重为300N的货物在4s内匀速提高2m，拉力为200N，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（）A．工人拉力做功的功率为200WB．滑轮组的机械效率为50%C．工人对地面的压力为700ND．工人用该滑轮组最多能提升1200N的货物【答案】A【例11】学校每周一的升旗仪式上，让国旗冉冉升起，如图旗杆顶上安装的是（）A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．省力杠杆【答案】A【例12】如图所示，物体A重30N，用4N的水平拉力使物体A移动了4米，则拉力F做的功和重力做的功分别为（）A．8J，120J B．32J，0J C．8J，0J D．32J，120J【答案】C【例13】用图甲的滑轮组提升重200N的物体，动滑轮重10N，不计绳重和摩擦，物体上升高度h为1m,则绳子自由端通过的距离s,拉力F的大小分别为（）A．s=2m；F=105N B．s=3m；F=70NC．s=2m；F=70N

D．s=3m；F=210N【答案】B【例14】用如图所示的两种方法把相同的重物提高相同的高度，甲、乙两图的动滑轮重力相同，不计绳重及机械摩擦，图甲中人的拉力F1、滑轮组的机械效率为1；图乙中人的拉力F2、滑轮组的机械效率为2，以下关系式中正确的是（）A．

B．C．

D．【答案】D【例15】如图甲所示，质量为40kg的小林同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为0.04m2，现改变G物，计算并绘出机械效率η与G物的关系图象，如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）①此滑轮组动滑轮的重力为20N②当G物＝150N时，小林对绳子的拉力为60N③当G物′=120N时，若此时的拉力的功率为15W，则物体上升的速度为0.3m/s④若水平高台能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%A．只有②④ B．只有② C．只有①③ D．只有①②【答案】A【例16】如图甲所示，用滑轮组提升质量为60kg的重物，物体在拉力F的作用下以0.4m/s匀速上升了8m。此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示。此过程中下列判断错误的是（）A．绳子自由端上升的速度为1.2m/s B．动滑轮的重力大小为150NC．滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的大小为250N【答案】B【例17】如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为100N，定滑轮总重力为100N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时，人需用力（）A．220N

B．240N

C．275N D．300N【答案】A【例18】如图所示，用甲乙两个滑轮组将同一物体匀速提升相同高度，拉力分别为F甲、F乙，此过程相关数据如图，则下列判断正确的是（）A．F甲比F乙小B．甲滑轮组的机械效率比乙的低C．两滑轮组绳子自由端移动距离相等D．乙滑轮组的机械效率为25%【答案】B【例19】如图所示是小胡测量滑轮组的机械效率的实验装置，所提升的钩码完全相同且单个钩码的质量为50g，g取10N/kg。在小胡利用弹簧测力计竖直向上匀速提升钩码的过程中，下列说法错误的是（不计绳重和摩擦）（）A．绳子自由端的拉力大小为0.8NB．当将钩码匀速提升20cm时，拉力做功0.16JC．该滑轮组的机械效率约为41.7%D．若用该滑轮组匀速提升4个钩码，滑轮组的机械效率变大【答案】B【例20】小明和爸爸正在科技馆里体验升降座椅，其装置如图所示。首先爸爸对绳子施加拉力F，将坐在升降座椅上的小明匀速拉升一定高度h。两人互换位置后，小明也将爸爸匀速拉升相同的高度h。已知爸爸和小明的质量分别为m1和m2，且m1＞m2，不计机械间摩擦和绳重，则下列说法正确的是（）A．爸爸对绳子施加拉力B．爸爸拉绳子移动的距离s＝2hC．两次提升过程中的有用功相同D．互换位置后，该装置的机械效率会变大【答案】D【例21】如图为三种滑轮组装方法，每只滑轮的质量相等，绳子重力和体系内的摩擦忽略不计，用这三套滑轮组在相同的时间内把质量相同的重物提升到同一高度，则（）A．动力大小：

B．动力所做的功大小：C．动力做功的功率大小：

D．机械效率大小：【答案】D【例22】如图所示的滑轮组.在不计绳重和摩擦的情况下，均将重为G的物体匀速提升h的高度，且每个滑轮的重力都等于G0（G0＜G），下列说法正确的是（）A．绳子自由端拉力的大小关系为F1＝F2＞F3B．图甲和图丙中的装置消耗的额外功相等为G0hC．图甲和图乙中的装置总功相等为Gh+G0hD．三种情况中的装置机械效率都不可能为100%【答案】B【例23】如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F为150N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．动滑轮的总重为100NB．绳子自由端移动的速度为2m/sC．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【答案】B【例24】用如图所示的滑轮组提起重4.5N的物体，使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了2s，绳子自由端的拉力为2N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为0.2m B．动滑轮重为1NC．滑轮组的机械效率为75