1、第三节第三节知识精讲知识精讲1考点清单重难点突破实验突破实验突破科学探究素养提升科学探究素养提升2甘肃近甘肃近年真题及拓展年真题及拓展3实验 测量滑轮组的机械效率考点清单考点清单考点考点 1滑轮滑轮(兰州兰州8考考)类型类型定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组图示图示定义定义轴固定不轴固定不动的滑轮动的滑轮轴可以随被吊物体一轴可以随被吊物体一起运动的滑轮起运动的滑轮由定滑轮和动滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成的装置合而成的装置知识精讲知识精讲类型类型定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组实质实质等臂杠杆等臂杠杆动力臂是阻力臂动力臂是阻力臂2倍倍的省力杠杆的省力杠杆/F与与G的关系的关系忽略绳、滑轮
2、重及摩擦忽略绳、滑轮重及摩擦F1_F2_F3_忽略绳重及摩擦忽略绳重及摩擦F1_F2_F3_G12G12GG1()2GG 动动1()2GG 动动类型类型定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮滑轮组滑轮组s与与h的关系的关系s为绳端移动距离为绳端移动距离，h为物体移动距离为物体移动距离s_s_s_特点特点改变力的方向改变力的方向，但但不省力不省力省力省力，但但_改变改变力的方向力的方向既可以省力既可以省力，又可又可以改变力的方向以改变力的方向h2h2h不能不能考 点 小 练考 点 小 练1.如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提的物体匀速向上
3、提起；已知每个滑轮重起；已知每个滑轮重20 N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为甲中车对绳子的拉力为_N，图乙中人对绳子的拉力为，图乙中人对绳子的拉力为_N.400210其他简单机械其他简单机械(兰州兰州2023.21、2022.19第第2、3空空)考点考点 2斜面斜面实质实质:省力机械省力机械，省力费距离省力费距离，高度相同的斜面高度相同的斜面，斜面越长越斜面越长越_.应用应用:盘山公路盘山公路 轮轴轮轴a.轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，一般把大轮叫轮，小轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，一般把大轮叫轮，小轮叫轴；
4、轮叫轴；b.轮轴是能够连续旋转的杠杆，如图所示，轮轴是能够连续旋转的杠杆，如图所示，R为轮半为轮半径，径，r为轴半径，根据杠杆平衡条件可知为轴半径，根据杠杆平衡条件可知F1RF2r，因为轮半径因为轮半径R大于轴半径大于轴半径r，所以作用在轮上的力，所以作用在轮上的力F1总是小于作用在轴上的力总是小于作用在轴上的力F2；c.应用：汽车方向盘、扳手、门把手等应用：汽车方向盘、扳手、门把手等省力省力考点考点 3机械效率机械效率(兰州兰州6考；省卷考；省卷2020.14第第2空空)1.功的分类功的分类有用功有用功无论是否使用机械无论是否使用机械，必须要做的功必须要做的功，用用W有有表示表示(兰州兰州2
5、023.9、2022.10、2023.15)额外功额外功使用机械时使用机械时，并非我们需要又不得不做的功并非我们需要又不得不做的功，用用W额额表示表示(兰州兰州2023.15D)总功总功有用功与额外功之和有用功与额外功之和，用用W总总表示表示，W总总_W有有W额额2.机械效率机械效率定义定义物理学中物理学中，将将_跟跟_的比值叫做机械效率的比值叫做机械效率，用用符号符号表示表示计算计算公式公式_兰州兰州2022.30(2)、2023.9AB特点特点使用任何机械都不可避免地要做额外功使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是有用功总是_总功总功，所以机械效率总是所以机械效率总是_1提高机提高
6、机械械效率效率的方法的方法减小机械的摩擦减小机械的摩擦(如加润滑油如加润滑油)、自重；增大物重、自重；增大物重 有用功有用功总功总功100%WW 有有总总小于小于小于小于3.不同模型机械效率的计算方法不同模型机械效率的计算方法模型模型有用功有用功总功总功机械效率机械效率物体物体G上升高度为上升高度为h时所做的功时所做的功W有有_拉力拉力F移动移动s所做的功所做的功W总总_，sh物体物体G上升高度为上升高度为h时所做的功时所做的功W有有_拉力拉力F移动移动s所做的功所做的功W总总Fs，s_(n为承担动滑轮绳子为承担动滑轮绳子的股数的股数)=WGhGWFsnF 有有总总=WGhGWFsF 有有总总
7、GhFsGhnh模型模型有用功有用功总功总功机械效率机械效率物体水平移动的距物体水平移动的距离为离为s物物，此时克服此时克服摩擦力摩擦力f 所做的功所做的功W有有_拉力拉力F移动移动s所做的所做的功功W总总FsFns物物(n为承担动滑轮绳为承担动滑轮绳子的股数子的股数)物体物体G上升高度为上升高度为h时所做的功时所做的功W有有_拉力拉力F移动移动s所做的所做的功功W总总Fs=WGhWFs有有总总=WfsWFs有有物物总总fsfFnsnF 物物物物fs物物Gh2.(教材素材改编题教材素材改编题)一台机械做功时一台机械做功时，下面说法中正确的是，下面说法中正确的是()A.机械做的额外功越少机械做的
8、额外功越少，机械效率就越高，机械效率就越高B.机械做的有用功越多机械做的有用功越多，机械效率就越高，机械效率就越高C.机械做的总功越多，机械效率就越高机械做的总功越多，机械效率就越高D.机械做的有用功在总功中占的比例越大机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高，机械效率就越高考 点 小 练考 点 小 练D3.(教材素材改编题教材素材改编题)工人把质量为工人把质量为0.6 t的重物提升的重物提升3 m，他所做的功是，他所做的功是3.4104 J，则拉力端绳子移动的距离为，则拉力端绳子移动的距离为_m，工人的机械效率为，工人的机械效率为_%.(保留一位小数，保留一位小数，g取取10 N/
9、kg)(BS八下八下P106图图929)652.94.如图所示，工人用沿斜面向上的推力把重如图所示，工人用沿斜面向上的推力把重300 N的物体沿着长的物体沿着长L5 m、高高h3 m的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，已知斜面的效率为的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，已知斜面的效率为90%，则工人的推力为则工人的推力为_ N.200重难点突破重难点突破机械效率相关计算机械效率相关计算例例1 如图所示是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意如图所示是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在图，在400 N的拉力作用下，使质量为的拉力作用下，使质量为70 kg的建筑材料在的建筑材料在10 s的时间里匀的时间
10、里匀速竖直上升了速竖直上升了2 m不计绳重和摩擦，不计绳重和摩擦，g取取10 N/kg.求：求：一题多设问一题多设问(1)提升重物时提升重物时，绳子自由端移动的速度；绳子自由端移动的速度；解解：由图可知绳子段数由图可知绳子段数n2绳端移动的距离绳端移动的距离s2h4 m所以绳端移动的速所以绳端移动的速v 0.4 m/s4m=10sst(2)拉力的功率；拉力的功率；解解：根据根据P Fv可知可知，拉力，拉力F的功率的功率PFv400 N0.4 m/s160 WWFstt(3)滑轮组的机械效率；滑轮组的机械效率；解解：拉力在提升物体时做的功拉力在提升物体时做的功W总总Pt160 W10 s1 60
11、0 J物体的重力物体的重力Gmg70 kg10 N/kg700 N做的有用功做的有用功W有有Gh700 N2 m1 400 J 100%87.5%100%WW 有有总总1400J1600J(4)动滑轮的重力；动滑轮的重力；解解：解法一：由解法一：由2FGG动动可知可知G动动2FG2400 N700 N100 N解法二：解法二：W额额W总总W有有1 600 J1 400 J200 JW额额G动动hG动动 100 N200J=2mWh额额(5)若工人师傅的质量为若工人师傅的质量为70 kg，此时地面对工人的支持力；此时地面对工人的支持力；解解：由题意可知由题意可知，工人拉绳端的拉力，工人拉绳端的拉
12、力F400 N，则绳端对工人竖直向上的拉力则绳端对工人竖直向上的拉力FF400 N工人的重力工人的重力G人人m人人g70 kg10 N/kg700 N则地面对工人的支持力则地面对工人的支持力F支支GF700 N400 N300 N(6)若工人若工人师傅的质量为师傅的质量为70 kg，能够提升建筑材料的最大质量；能够提升建筑材料的最大质量；解解：人施加的最大拉力人施加的最大拉力FmaxG人人700 N由由nF(G动动G物物)可得可得，此时建筑材料的最大重力此时建筑材料的最大重力G物物maxnFmaxG动动2700 N100 N1 300 N m物物max 130 kgGgmax物物1300N10
13、N/kg(7)若该滑轮组的绳子能够承受的最大拉力为若该滑轮组的绳子能够承受的最大拉力为1 000 N，求滑轮组的最大机求滑轮组的最大机械效率械效率解解：由图可知，由图可知，n2，当提升的重物越大，滑轮组的机械效率越高，当提升的重物越大，滑轮组的机械效率越高，由由2F(G动动G物物)，则最大物重则最大物重G物物max2FmaxG动动21 000 N100 N1900 N，滑轮组的最大机械效率滑轮组的最大机械效率max 100%100%100%95%100%WW 有有总总GhFhmaxmax2物物GFmaxmax2物物1900N2 1000N 例例2如图所示，斜面长如图所示，斜面长s8 m，高，高
14、h3 m用平行于斜面用平行于斜面F50 N的拉力，的拉力，将重力为将重力为G100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t10 s.求：求：(1)有用功有用功W有有_J；(2)拉力做功的功率为拉力做功的功率为_W；(3)物体受到的摩擦力为物体受到的摩擦力为_N；(4)该斜面的机械效率为该斜面的机械效率为_3004012.575%实验突破实验突破科学探究素养提升科学探究素养提升实验实验测量滑轮组的机械效率测量滑轮组的机械效率(兰州兰州2022.30)一题多设问一题多设问例例小明在做小明在做“测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率”的实验的实验，实验装置如图所示
15、实验装置如图所示.设计与进行实验设计与进行实验(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是_.(2)实验时应沿竖直方向实验时应沿竖直方向_缓慢拉动弹簧测力计使物体上升在测量缓慢拉动弹簧测力计使物体上升在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应保持绳端所受的拉力时，弹簧测力计应保持_(选填选填“静止静止”或或“匀速匀速上升上升”)状态状态.刻度尺刻度尺匀速匀速匀速上升匀速上升(3)小明按照图示装置依次进行实验小明按照图示装置依次进行实验，并将数据记录在表中并将数据记录在表中.分析数据，总结结论分析数据，总结结论分析表中数据可知第分析表中数据可知第4
16、次实验是用次实验是用_(选填选填“丙丙”或或“丁丁”)图所示装图所示装置做的实验滑轮组的机械效率为置做的实验滑轮组的机械效率为_.丁丁80%实验实验次数次数钩码重钩码重G/N钩码上升钩码上升高度高度h/m 绳端拉绳端拉力力F/N绳端移动绳端移动距离距离s/m 机械效机械效率率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.4通过比较通过比较_(选填实验次数的序号选填实验次数的序号)两次实验数据可得出结论：两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子
17、段数无关.1、2实验实验次数次数钩码重钩码重G/N钩码上升钩码上升高度高度h/m 绳端拉绳端拉力力F/N绳端移动绳端移动距离距离s/m 机械效机械效率率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.480%通过比较通过比较2、3两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越重越大，滑轮组的机械效率越_(选填选填“高高”或或“低低”).通过比较通过比较3、4两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同的两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同的重物时，重物
18、时，_，滑轮组的机械效率越高，滑轮组的机械效率越高.高高动滑轮越轻动滑轮越轻实验实验次数次数钩码重钩码重G/N钩码上升钩码上升高度高度h/m 绳端拉绳端拉力力F/N绳端移动绳端移动距离距离s/m 机械效机械效率率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.480%交流与反思交流与反思(4)(2020长沙改编长沙改编)根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功功_(选填选填“变小变小”“变大变大”或或“不变不变”)，原因是，原因是_.变大变大摩擦力摩擦力变大变大实验实验次数次数钩码重钩
19、码重G/N钩码上升钩码上升高度高度h/m 绳端拉绳端拉力力F/N绳端移动绳端移动距离距离s/m 机械效机械效率率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.20.383%480.12.50.480%甘肃甘肃近近年真题及拓展年真题及拓展命题点命题点 1滑轮及其相关计算滑轮及其相关计算(兰州兰州7考；省卷考；省卷2020.14)1.(2021兰州兰州A卷卷9题题2分分)用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为作用下，重为40 N的物体在的物体在10 s内匀速竖直上升了内匀速竖直上升了2 m，已知动滑轮重为，已知动滑轮
20、重为8 N，忽略绳重与摩擦下列说法中正确的是，忽略绳重与摩擦下列说法中正确的是()A.电动机对绳的拉力为电动机对绳的拉力为12 NB.绳子自由端的移动速度为绳子自由端的移动速度为0.2 m/sC.滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为80%D.有用功的功率为有用功的功率为8 WD2.(2022兰州兰州10题题3分分)如图所示，用如图所示，用20 N的力的力F拉着重为拉着重为100 N的物体，使的物体，使其沿水平面以其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了的速度匀速运动了5 s，若每个滑轮重，若每个滑轮重10 N，忽略绳重，忽略绳重和滑轮轴的摩擦，则下列说法正确的是和滑轮轴的摩擦，则下列说法正确的是
21、()A.拉力拉力F做的功为做的功为200 JB.拉力拉力F的功率为的功率为120 WC.滑轮组对物体做的有用功为滑轮组对物体做的有用功为400 JD.滑轮组对物体所做有用功的功率为滑轮组对物体所做有用功的功率为60 WD3.(2023兰州兰州9题题3分分)如图所示，用力如图所示，用力F拉着重为拉着重为G的物体竖直匀速上升，的物体竖直匀速上升，在时间在时间t内物体上升的高度为内物体上升的高度为h(物体未拉出水面物体未拉出水面)，若物体的体积为，若物体的体积为V，水，水的密度为的密度为，则下列算式正确的是，则下列算式正确的是()A.B.C.W有有Gh D.P有有3GF3GVgF ()GVg ht
22、D4.(2020省卷省卷14题题2分分)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为力计沿竖直方向匀速拉起重为6 N的物体，物体上升的物体，物体上升0.4 m所用时间为所用时间为4 s.此过程中拉力的功率为此过程中拉力的功率为_W，滑轮组的机械效率约为，滑轮组的机械效率约为_0.7283.3%5.(2020兰州兰州33题题6分分)建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物，当货建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物，当货物的重力为物的重力为300 N时，工人对绳施加的拉力为时，工人对绳施加的拉力为200 N，不计绳重与摩擦，不计
23、绳重与摩擦.求：求：(1)动滑轮的重力动滑轮的重力G动动；解解：由图可知，承担总重的绳子股数：由图可知，承担总重的绳子股数n2不计绳重和摩擦，由不计绳重和摩擦，由F (GG动动)可得可得，动滑轮的重力动滑轮的重力G动动2FG2200 N300 N100 N12(2)此时滑轮组的机械效率此时滑轮组的机械效率.解解：滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率 100%100%100%100%75%100%WW 有有用用总总GhFsGhFnh GF2300N2200N 解解：由题意可知由题意可知GB20 N，G动动4 N对于滑轮组，不计绳重及摩擦时对于滑轮组，不计绳重及摩擦时FA (GBG动动)(20 N4
24、N)12N当物体当物体B以以0.1 m/s的速度匀速下降时的速度匀速下降时，物体，物体A也匀速向左运动也匀速向左运动，则，则A受到受到向左的拉力向左的拉力FA和向右的摩擦力和向右的摩擦力f是一对平衡力是一对平衡力，则，则fFA12 N12126.(2023兰州兰州33题题7分分)如图所示，动滑轮重如图所示，动滑轮重4 N，所吊重物，所吊重物B重重20 N，物体，物体A重重240 N，此时物体，此时物体B恰好以恰好以0.1 m/s的速度匀速下降不计绳重、绳子的速度匀速下降不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦求：的伸长和滑轮组内部的摩擦求：(1)水平面对物体水平面对物体A的摩擦力是多大？的摩擦力
25、是多大？(2)要使物体要使物体B恰好以恰好以0.2 m/s的速度匀速上升的速度匀速上升，则要对物体则要对物体A施加水平向右施加水平向右拉力拉力F的功率为多大？的功率为多大？解解：当物体当物体B以以0.2 m/s的速度匀速上升时的速度匀速上升时，物体，物体A匀速向右运动匀速向右运动，此时物，此时物体体A受到向左的拉力受到向左的拉力FA、摩擦力和向右的拉力、摩擦力和向右的拉力F作用作用，由于物体，由于物体A对水平对水平面的压力和接触面的粗糙程度没有改变面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，则摩擦力大小不变，则摩擦力大小不变，则则FFAf12 N12 N24 N绳端移动的速度绳端移动的速度vA2vB2
26、0.2 m/s0.4 m/s拉力拉力F的功率的功率PA=FvA=24 N0.4 m/s=9.6 W斜面及其相关计算斜面及其相关计算(兰州兰州2023.21)命题点命题点 27.(2023兰州兰州21题题3分分)如图所示，斜面长如图所示，斜面长2 m、高、高1 m，把一个质量为，把一个质量为24 kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功_J若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力F_N在在“核桃钳、红核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”三种工具中属于斜面的是三种
27、工具中属于斜面的是_(g取取10 N/kg)240120红酒开瓶器红酒开瓶器命题点命题点 3测量动滑轮的机械效率测量动滑轮的机械效率(兰州兰州2022.30)8.(2022兰州兰州30题题3分分)如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图用弹簧如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为测力计拉动绳子自由端，将质量为200 g 的钩码从的钩码从A位置匀速提升至位置匀速提升至B位位置，同时弹簧测力计从图中的置，同时弹簧测力计从图中的A位置匀速竖直上升至位置匀速竖直上升至B位置，在此过程位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示请根，弹簧测力计的示数如图乙所示请根据所做实验进行分析据所做实验进行分析(g取取10 N/kg)(1)弹簧测力计的示数为弹簧测力计的示数为_N；拉力；拉力F所做的所做的功为功为_J.(2)动滑轮的机械效率约为动滑轮的机械效率约为_(结果保留一结果保留一位小数位小数)1.20.2483.3%
