1、专题专题 16 16 滑轮组问题考法与解法滑轮组问题考法与解法 中考问题中考问题 知识点知识点 1 1：用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法 （1）有用功 W有用=Gh （2）总功 W总=Fs （3）额外功 W额外=W总W有用 （4） s=nh 其中h是重物G 被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n 是动滑轮上的绳子段数。 （5）滑轮组机械效率的求解 用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。 滑轮组机械效率公式： （W有用/W总）100 （W有用/W总）100= (G / nF ) 100 知识点知识点 2 2：用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和
2、总功以及机械效率的求法 （1）有用功 W有用= fs2 （2）总功 W总= F s1 （3）额外功 W额外=W总W有用 （4）s1= ns2 其中 s1是动力 F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f 是物体匀速运动受到的阻力， n 是动滑轮 上的绳子段数。 （5）滑轮组机械效率的求解 用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。 滑轮组机械效率公式： （W有用/W总）100 （W有用/W总）100= (fs2/ F s1) 100 知识点知识点 3 3：探究滑轮组的机械效率实验探究滑轮组的机械效率实验 （1）原理：=W有/ /W总 （2）应测物理量：钩码重力 G、钩码
3、提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离 S （3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。 （4）注意：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。 （5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： 1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 2）提升重物越重，做的有用功相对就多。 3）摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 【例题【例题 1 1】 （20202020 四川南充）四川南充）如图所示，重为 2N 的物体 A 放在水平桌面上，重为 5N 的物体 B 挂在动滑 轮下， 每个滑轮重为 1N(不计绳重和摩擦)， B 恰好可以匀速下降。 现对
4、A 施加水平向左的拉力使 B 上升， 当 B 以 0.3m/s 的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是（ ） A. B 匀速下降时，物体 A 受到 3N 的摩檫力 B. 拉力F的大小为 4N C. 拉力F的功率为 3.6W D. B 匀速上升 0.6m 的过程中，拉力F做功 2.4J 【对点练习】【对点练习】如图所示，工人用 250N 的力将重 400N 的物体匀速提升 2m，共用了 10 秒，若在此过程中 （忽略绳重和摩擦） ，下列说法正确的是（ ） A绳子自由端移动的距离是 6m B动滑轮的重是 10N C工人做功的功率是 80W D滑轮组的机械效率是 80 【例题【例题 2 2
5、】 （】 （20202020 江苏连云港）江苏连云港）用如图所示滑轮组在 10s 内将重为 300N 的物体匀速提升 1m，拉力大小为 120N，拉力做功的功率为_W，有用功为_J，滑轮组的机械效率为_。 【对点练习】【对点练习】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在 10s 内将重为 40N 的物体匀速提升 2m， 已知拉力 F 为 25N，则在这个过程中拉力做的功是 J，滑轮组的机械效率是 ，若匀速提升重为 80N 的物体，则这个滑轮组的机械效率将 （变大/变小/不变） 。 【例题【例题 3 3】 （】 （20202020 甘肃天水）甘肃天水）在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑
6、工地上塔吊的工作情景，设 置了如图所示的滑轮组来提升装修材料， 若他用 250N 的拉力在 20s 内将 450N 的材料提升了 10m， （不计 绳重和摩擦，g10N/kg） 。求： （1）拉力的功率是多少？ （2）提升 450N 材料时，此滑轮组的机械效率是多少？ （3）若绳子能承受的最大拉力为 400N 时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？ 【对点练习】【对点练习】如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面） ，在此 过程中汽车匀速移动了 1m，共用时 5s，已知 汽车所受阻力为 1200N，司机师傅的拉力功率为 300W，在 考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条
7、件下，求： （1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？ 【例题【例题 4 4】 （】 （20202020 天津）天津）在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想： 猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关； 猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关； 为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计； 小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实 验，数据如下表所示： 实验次数 钩码所受的重 力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 蝇瑞移动的距 离s/m 机械效率 1 2.0
8、0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 6.0 0.1 2.5 0 3 请你解答如下问题： (1)表中第 3 次实验时滑轮组的机械效率为_：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式 （ ） ； (2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率_（选填“越 高” “越低”或“不变” ） ； (3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是_ 【对点练习】【对点练习】某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有： （i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力 G 并记钩码和绳端的位置 （ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读
9、出拉力 F 的值，并测出钩码上升的高度 h 和绳端移 动的距离 s； （iii）记录实验数据填入表格中（表格略） ； （iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验； （v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率； （vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素 回答以下问题： （1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是 。 （2）滑轮组机械效率的计算公式是= （用直接测得的物理量符号表示） 。 （3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有 （填 序号，可能不止一项正确） 。 A在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小 B在相同情况下，摩擦越
10、大，机械效率越大 C忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同 D忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同 E忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大 F忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小 一、选择题一、选择题 1.（20202020 山东聊城）山东聊城）如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将 A、B 两物体匀速向上提 升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是 （ ） A. 两物体上升的速度相同 B. 两种装置的机械效率相等 C. 两次提升物体所做的有用功相等 D. 两种装置中拉力做功的功率相
11、等 2.（20202020 湖南常德）湖南常德）如图所示，用F1的力将物体 B 匀速提升h， F1做功 600J，若借助滑轮组用F2的力 把物体 B 匀速提升相同高度，F2 做功为 1000J。下列说法正确的是（ ） A. 两个过程中的拉力F1= 3F2 B. F1 做功的功率比F2做功的功率小 C. 滑轮组机械效率为 40% D. F2 做功的距离为 3h 3 （20202020 衡阳模拟）衡阳模拟）如图所示，工人用 150N 的拉力通过滑轮组吊起质量为 20kg 的箱子。若箱子被匀速 竖直提升了 2m，不计绳重和摩擦，g 取 10N/kg，则（ ） A箱子的重力势能增大 B动滑轮的重力为
12、100 N C工人施加的拉力做的功为 300 J D滑轮组的机械效率为 66.7% 二、填空题二、填空题 4.（20202020 滨州模拟）滨州模拟）如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量 15kg，某次 提升材料质量 240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力 F= N； 竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是 1000N，并将材料提升了 10m 高则滑 轮组的机械效率是 （取 g=10N/kg） 5.（20202020 天水模拟）天水模拟）利用图中的滑轮组提升重物A（物体A重 1600 N） ，滑轮组的机械效率为 80%
13、，当 物体匀速提升时，作用在绳端的拉力F为_N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率_ （选填“变 大” 、 “变小”或“不变” ） 6.（20202020 河北石家庄模拟）河北石家庄模拟）如图中，物体A重 50N，物体B重 30N，物体A在物体B的作用下向右做匀 速直线运动如果在物体A上加一个水平向左的力F2拉动 物体A，使物体B以 0.1m/s 的速度匀速上 升，2s 内拉力F2所做的功是_J （滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计） 8.（20202020 贵州黔西南）贵州黔西南）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料， 若不计摩擦和绳重，则F1_F2，
14、机械效率A_B。 （填“” “=”或“” “=”或“” ） 【答案】(1) (2) = 【解析】 （1）由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为 1 1 3 FGG 物动 ， 2 1 2 FGG 物动 所以 1 FF （2）不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮 相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即 AB 。 三、实验探究题三、实验探究题 8.（20202020 湖北襄阳模拟）湖北襄阳模拟）同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设： 猜想一:滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关； 猜想二:滑轮组机械效率高低可能与被
15、提物重有关； 猜想三:滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关； 猜想四:滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。 一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所测实验数据填入下表： （1）在表中填上四次实验的绳子的股数 n 和机械效率。 （2）根据实验_和_(填、)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关； （3）根据实验和可知，滑轮组的机械效率与_无关； （4）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越_； （5）要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关应该选用_(填“同一”或“不同”)滑 轮组，提升_(填“相同”或“不同”)的高度去研究。 【答案】 （1）3 6
16、6.7% 3 79.8% 3 66.7% 2 80% （2） （3）承重绳子段数（4）小 (5) 同一 不同 【解析】 （1）根据=W 有用 W总 100=Gh/Fs100计算滑轮组的机械效率； （2）要探究机械效率 与物重的关系，需保持动滑轮重相同； （3）分析实验和数据中的相同点和不同点，根据 机械效率的大小得出结论； （4）机械效率与动滑轮重之间的关系：提升相同的重物，有用功 相同，动滑轮越重，做的额外功越多，机械效率越低； （5）要探究机械效率与物体被提升的 高度之间的关系，应保持其它因素相同，提升的高度不同 四、综合应用题四、综合应用题 9 （20202020 黑龙江龙东农垦森工）黑
17、龙江龙东农垦森工）如图所示，人用滑轮组拉着重 810N 的物体使其沿竖直方向以 0.1m/s 的速度匀速向上运动了 5s，人对绳子向下的拉力为 300N求： （1）物体上升的高度； （2）滑轮组的机械效率； （3）拉力的功率。 【答案】 （1）物体上升的高度为 0.5m； （2）滑轮组的机械效率为 90%； （3）拉力的功率为 90W。 【解析】 （1）由 v可得，物体上升的高度： hvt0.1m/s5s0.5m； （2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数 n3， 滑轮组的机械效率： 100%90%； （3）拉力端移动距离 s3h30.5m1.5m， 总功：W总Fs300N3h300N1.5m45
18、0J， 拉力的功率：P90W。 10 （20202020 苏州）苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进 行研究。若爷爷质量 m人60kg，奶奶用 F240N 的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住 绳子向下拉动的总长度 s6m。不计绳重和摩擦，g 取 10N/kg。求： （1）奶奶所做的功； （2）动滑轮（含座椅）的质量； （3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数） 。 【答案】 （1）奶奶所做的功是 1440J； （2）动滑轮（含座椅）的质量是 12kg； （3）该升降座椅装置的机械效率是 83.3%。 【解析】 （1）奶奶所做的功： W
19、Fs240N6m1440J； （2）爷爷的质量 m人60kg，则爷爷的重力： Gmg60kg10N/kg600N， 由图可知，n3，不计绳重和摩擦，由 F（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力： G动nFG3240N600N120N， 动滑轮（含座椅）的质量： m动12kg； （3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率： 100%83.3%。 11.（20202020 绵阳模拟）绵阳模拟）如图所示，物体A的质量为 50kg当力F为 100N 时，物体A恰能匀速前进若 物体A前进 0.5m 所用时间为 10s， （不计绳和滑轮重）求： （1）物体A的重力 （2）物体A受到的摩擦力 （3）力F做的功 （4）力F做的功率？ 【答案】 （1）490N （2）200N （3）100N （4）10W 【解析】 （1）A的重力：Gmg50kg9.8N/kg490N （2）A匀速前进：f2F200N （3）10s，物体A前进：s10.5m 拉力F向前移动距离：s220.5m1m 力F做功：WFs2100N1m100J （4）力F功率：P t W s10 J100 10W
