第15課 滑輪和機(jī)械效率

第一部分物質(zhì)科學(xué)（一）第15課滑輪和機(jī)械效率

考點(diǎn)解讀1.理解定滑輪和動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及其作用

2.理解滑輪組的作用并且會(huì)對(duì)用滑輪組提、拉物體時(shí)繩子拉力的大小進(jìn)行判斷

3.理解有用功、額外功、總功的含義和W總=W有+W額的表達(dá)方式，理解機(jī)械效率的定義及表達(dá)式η=W有/W總要點(diǎn)梳理考點(diǎn)1:理解定滑輪和動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及其作用

1．滑輪：周邊有

，能繞

轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子。是一種變形的

。2．滑輪的類型(1)定滑輪(圖甲)①特點(diǎn)：使用時(shí)既不省力也不費(fèi)力，但能改變

。②實(shí)質(zhì)：是一個(gè)

杠桿，其支點(diǎn)在軸上，力臂等于半徑。(2)動(dòng)滑輪(圖乙)①特點(diǎn)：

(不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重)，但不能改變力的方向。②實(shí)質(zhì)：動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿，其支點(diǎn)在動(dòng)滑輪邊緣與懸繩相切的一點(diǎn)。動(dòng)力臂和阻力臂分別等于輪的

和

。注意：有關(guān)滑輪的題目，最好通過受力分析，如倒置的動(dòng)滑輪就是費(fèi)力的，F(xiàn)=2G+G動(dòng)槽中心軸杠桿力的作用方向等臂能省一半力直徑半徑【例1】：如右圖(1)所示，物體B重100N，在力F作用下勻速上升時(shí)，F(xiàn)應(yīng)等于＿＿＿N。（不計(jì)摩擦）如右圖(2)所示，木塊在桌面上勻速滑動(dòng)，拉力F為2N，木塊所受摩擦力為____N。

100解題指導(dǎo)4解題指導(dǎo)〖變式1〗如圖所示，摩擦不計(jì)，滑輪重2N，物重A為10N。在拉力F的作用下，物體以0.4m/s的速度勻速上升，則()A．F＝5N，F(xiàn)向上的速度是0.2m/s．B．F＝7N，F(xiàn)向上的速度是0.2m/sC．F＝6N，F(xiàn)向上的速度是0.8m/sD．F＝22N，F(xiàn)向上的速度是0.2m/s

D解題指導(dǎo)要點(diǎn)梳理考點(diǎn)2:理解滑輪組的作用并且會(huì)對(duì)用滑輪組提、拉物體時(shí)繩子拉力的大小進(jìn)行判斷

①滑輪組的優(yōu)點(diǎn)：使用滑輪組可以

，同時(shí)也可以

。②使用滑輪組用力大小的影響因素：不計(jì)摩擦，使用滑輪組時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重由n股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的

，S繩=

S物，v繩=

v物，如右圖。注意：一定要看清動(dòng)滑輪的自重是否可忽略。省力改變力的方向n分之一nn【例2】：（2012·臺(tái)州）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種如圖所示的簡易電梯，由圖可知()A．A是動(dòng)滑輪B．B是定滑輪C．如果電動(dòng)機(jī)向下拉動(dòng)繩子，電梯廂將上升D．電梯廂運(yùn)動(dòng)的速度與電動(dòng)機(jī)拉繩的速度相等解題指導(dǎo)C解題指導(dǎo)〖變式2〗如圖所示的各種情況中，用同樣大小的力F將重物勻速提升，若不計(jì)摩擦和滑輪重，物重最大的是()解題指導(dǎo)C要點(diǎn)梳理考點(diǎn)3：理解有用功、額外功、總功的含義和機(jī)械效率的定義1．克服有用阻力所做的功為W有，如使用滑輪，在豎直方向時(shí)有用阻力為物體的

，而在水平方向時(shí)有用阻力為物體所受的

；克服額外阻力所做的功為W額，使用杠桿時(shí)額外阻力主要來自

，使用滑輪時(shí)額外阻力主要來自

和

，使用斜面時(shí)額外阻力主要來自

；而W總，通常是指外力對(duì)機(jī)械所做的功。重力摩擦力杠桿的自重動(dòng)滑輪的自重摩擦摩擦要點(diǎn)梳理考點(diǎn)3：理解有用功、額外功、總功的含義和機(jī)械效率的定義2．利用滑輪組提升重物時(shí)，在不計(jì)摩擦和繩重的情況下，克服重物的重力所做的功是

，克服動(dòng)滑輪的重力所做的功是

，人拉繩子自由端所做的功是

（以上選填“總功”、“有用功”、“額外功”），這三者間的等量關(guān)系是

。3．

和

的比值叫做機(jī)械效率，用公式表示為

。由于機(jī)械本身存在重力和摩擦，所以

總小于

，機(jī)械效率的值總小于

。使用同一滑輪組時(shí)η=W有/W總=Gh/Fs=

=G/(G+G動(dòng))，由此可知，滑輪組的η只跟

和

有關(guān)，與繩子的段數(shù)、繩子的繞法無關(guān)，通過

或

提高滑輪組的η。有用功額外功總功總功=有用功+額外功有用功總功η=W有/w總有用功1Gh/(G+G動(dòng)/n)×nhG

G動(dòng)增大物重減小動(dòng)滑輪自重總功【例3】：如圖所示，物體A重G=940N，動(dòng)滑輪重G動(dòng)=160N，用力F將物體A以1m/s的速度勻速豎直提升，若不計(jì)繩重和摩擦。拉力F的大小是_____N。拉力F在10s內(nèi)所做的功是__J，克服物體重力所做的有用功為

，克服動(dòng)滑輪重力所做的額外功為

，此裝置的機(jī)械效率是

。

解題指導(dǎo)6001.2×1049400J2600J78.3﹪解題指導(dǎo)〖變式3〗一輛汽車不小心開進(jìn)了泥潭中，司機(jī)取來一套滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出，如圖所示。若車重為8×l04N，汽車受到的阻力為車重的0.03倍，滑輪組的機(jī)械效率為80％，問：(1)該司機(jī)至少需用多大的力才能將汽車從泥潭中拉出?(2)若拉動(dòng)汽車時(shí)，汽車前進(jìn)的速度為0.1m／s，則司機(jī)做功的功率是多少？解題指導(dǎo)⑴750N⑵300W直擊中考1．

(2014·義烏)如圖，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計(jì)摩擦)。圖中F1

、F2

、F3

、F4之間的關(guān)系正確的是(

)A.F1＝F2B.F3＝F4C.F1＝F3D.F2＝F4B直擊中考2．（2013·寧波）如圖所示，物體G在豎直向上的拉力F的作用下，勻速上升0.2m。已知G＝18N，F(xiàn)＝10N。這一過程中，不能得到的結(jié)論是()A．繩子自由端上升0.4m

B．拉力F做功4JC．動(dòng)滑輪重為2N

D．該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為90%

C直擊中考3．

(2014·嘉興)使用機(jī)械可以極大地減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。(1)如圖甲，工人在鋪設(shè)電纜時(shí)，要在轉(zhuǎn)彎處安裝一組導(dǎo)向輪。這組導(dǎo)向輪屬于________(填“動(dòng)滑輪”或“定滑輪”)。(2)如圖乙，尖嘴鉗是常用的電工工具，刀刃部分靠近轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這是為了________，從而在使用時(shí)更加省力。定滑輪

減小阻力臂

當(dāng)堂檢測(cè)1.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種如圖所示的簡易電梯，由圖可知(

)A.A是動(dòng)滑輪B.B是定滑輪C.如果電動(dòng)機(jī)向下拉動(dòng)繩子，電梯廂將上升D.電梯廂運(yùn)動(dòng)的速度與電動(dòng)機(jī)拉繩的速度相等C當(dāng)堂檢測(cè)2．工廠為了搬運(yùn)一個(gè)笨重的機(jī)器進(jìn)車間，某工人設(shè)計(jì)了如圖所示的四種方案(機(jī)器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的截面)。其中最省力的方案是()C當(dāng)堂檢測(cè)3．如圖所示，小妍分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為W1，機(jī)械效率為η1；用乙滑輪所做的總功為W2，機(jī)械效率為η2，若不計(jì)繩重與摩擦，則()W1＝W2，η1＝η2

W1＝W2，η1＜η2C.W1＜W2，η1＞η2

D.W1＞W(wǎng)2，η1＜η2

C當(dāng)堂檢測(cè)4．在“研究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：（1）此實(shí)驗(yàn)中所用滑輪的個(gè)數(shù)至少是

個(gè)，其中動(dòng)滑輪有

個(gè)。（2）第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑輪組機(jī)械效率為

，第二次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率為

。（3）通過本次實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫降慕Y(jié)論是

。次數(shù)鉤碼重/牛鉤碼上升高度/cm彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離/cm12100.8402551.520383.3﹪同一滑輪組被提升的物體越重，機(jī)械效率就越高2

62.5﹪