3.4.3簡(jiǎn)單機(jī)械滑輪與機(jī)械效率（講義）（原卷版）

浙教版九年級(jí)上冊(cè)第三章第四節(jié)簡(jiǎn)單機(jī)械滑輪與機(jī)械效率【知識(shí)點(diǎn)分析】一.滑輪1.滑輪的定義：滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子。2.滑輪的實(shí)質(zhì)：類(lèi)似于一個(gè)變形的杠桿，受力可根據(jù)杠桿平衡原理分析。2.滑輪的分類(lèi)：（1）定滑輪：軸固定不動(dòng)①特點(diǎn)：類(lèi)似于一個(gè)等臂杠桿，不省力，不費(fèi)距離，可改變力的方向②應(yīng)用：旗桿頂部滑輪，用來(lái)改變力的方向的裝置動(dòng)滑輪：軸隨著物理一起運(yùn)動(dòng)①特點(diǎn)：類(lèi)似于一個(gè)省力杠桿，動(dòng)力臂為阻力臂的二倍，省一半的力，費(fèi)二倍距離②應(yīng)用：各種省力裝置的滑輪【注意】對(duì)于滑輪的受力分析最好使用受力平衡，一直動(dòng)滑輪定滑輪有時(shí)會(huì)影響判斷并非不動(dòng)的一定是定滑輪，如人在船上通過(guò)滑輪拉船二.滑輪組1.滑輪組的定義：由若干個(gè)定滑輪和若干個(gè)動(dòng)滑輪組合成滑輪組；同時(shí)具備定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。2.依據(jù)受力平衡可得：使用滑輪組時(shí)，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一；即F=1/n(G物+G動(dòng))。3.特點(diǎn)：既能改變力的大小，又能改變力的方向4.如有n股繩與下端滑輪連接則（nF=G物+G動(dòng)）繩端移動(dòng)速度為滑輪移動(dòng)速度的n倍5.橫向的滑輪依據(jù)受力平衡進(jìn)行分析，運(yùn)動(dòng)的速度大小可依據(jù)滑輪組分析三.機(jī)械效率1.相關(guān)物理量的意義：(1)有用功:人們提升重物過(guò)程中必須做的功，用w有用表示。(2)額外功:利用機(jī)械時(shí)，人們不得不額外做的功，用W額外表示。(3)總功:人的拉力(動(dòng)力)對(duì)動(dòng)滑輪(機(jī)械)所做的功，用W總表示，W總=W有用+W額外2.機(jī)械效率：（1）定義：有用功跟總功的比值，公式η＝eq\f(W有,W總)×100%（2）增大效率的方法：①有用功不變，減小無(wú)用功②無(wú)用功不變，增大有用功③減小無(wú)用功，增大有用功3.滑輪組的機(jī)械效率：η＝Gh/FS=G物/（G物+G動(dòng)）一.斜面1.斜面定義：與水平面成傾斜的光滑平面，稱(chēng)為斜面2.斜面本質(zhì)：增大了做功的距離，從而起到了省力的作用3.假設(shè)光滑無(wú)摩擦的斜面：（W總=FS=Gh）（1）斜面長(zhǎng)是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之幾。（2）要使物體升高相同的高度，斜面越長(zhǎng)越省力。4.有摩擦力的斜面（機(jī)械能守恒）：（W總=FS=Gh+fL）5.常見(jiàn)的斜面：盤(pán)山公路，螺絲的螺紋，傾斜的軌道【例題分析】一、選擇題1．用如圖所示的滑輪組來(lái)提升重物，質(zhì)量為100kg的物體在10s內(nèi)被勻速提升1m，已知拉繩子的力F為400N，下列說(shuō)法正確的是（）

A．有用功為1200JB．動(dòng)滑輪重為200NC．拉力F做功功率為120WD．此滑輪組的機(jī)械效率為2．用如圖所示的滑輪組，用300N的拉力F在20s內(nèi)將重500N的箱子勻速提升到6m高的樓上，若不計(jì)繩重及摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）

A．繩子自由端移動(dòng)的速度是B．拉力F做的有用功是1800JC．此滑輪組的機(jī)械效率為D．拉力F的功率為180W3．如圖所示的滑輪組，動(dòng)滑輪重3N，物體A在5s內(nèi)被勻速提升0.5m，圖中繩的拉力均沿豎直方向，滑輪組的機(jī)械效率為90%，不計(jì)繩重和摩擦，則在實(shí)驗(yàn)中（）

A．物體A的重力為30NB．繩子自由端的拉力F為8NC．繩子自由端拉力的功率為3WD．若提升更重的物體，滑輪組的機(jī)械效率降低4．如圖所示的滑輪組提升100N的重物，兩個(gè)滑輪的重力均為20N，小婷拉動(dòng)繩子10s將重物提升2m，不計(jì)繩重和摩擦，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．自由端拉力F為40N B．拉力的功率是12WC．頂部與定滑輪相連的繩子拉力為140N D．該滑輪組的機(jī)械效率約83.3%5．近年來(lái)我國(guó)為了改善百姓的居住條件，對(duì)老舊小區(qū)進(jìn)行了改造。如圖所示，是一名工人利用滑輪組勻速移動(dòng)重為3500N的建材，手的拉力為1000N，物體的移動(dòng)速度為0.1m/s，用時(shí)10s，物體受到地面的摩擦力為1600N，不計(jì)繩重和滑輪組的摩擦，下列正確的是（）

A．繩子自由端拉力F的功率為100WB．動(dòng)滑輪重400NC．此工人的質(zhì)量可以小于100kgD．該滑輪組的機(jī)械效率為89.7%6．小明陪叔叔修摩托車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)店里使用了如圖所示的一種由滾軸和繩子組裝的特殊機(jī)械，維修師傅借助這種裝置可以將較重的摩托車(chē)很輕便地搬運(yùn)到2樓上面，若提升摩托車(chē)的過(guò)程中不計(jì)摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）

A．可以把A、B簡(jiǎn)化成定滑輪B．人將繩子拉過(guò)一米時(shí)，物體上升2米C．若提升重物的質(zhì)量增大時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率也變大D．利用該裝置能省力但不能改變力的方向7．小柯用圖中裝置提升重為G的物體，不計(jì)摩擦、繩重，下列說(shuō)法正確的是（）

A．兩個(gè)滑輪均為定滑輪B．人將繩子拉過(guò)2m，物體上升1mC．物體勻速上升時(shí)，人對(duì)繩子的拉力大小為D．使用該裝置不能省力，但能改變力的方向8．如圖所示的滑輪組（忽略繩子、動(dòng)滑輪重力和摩擦力），在下面掛上A、B物體正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，若在A、B下面再分別加掛一個(gè)重力相同的小鉤碼后，下列判斷正確的是（）

A．掛鉤碼前物體A、B重力的關(guān)系B．掛鉤碼后物體A、B仍然能靜止C．掛鉤碼后物體A會(huì)上升，B會(huì)下降D．掛鉤碼后物體B會(huì)上升，A會(huì)下降9．如圖所示，重300N的物體在30N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)械效率為80%，則在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A．繩子自由端移動(dòng)的距離為2m B．A點(diǎn)受到的拉力為300NC．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.1m/s D．物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為48N10．如圖，在斜面上將一個(gè)重為15N的物體勻速?gòu)男泵娴锥死巾敹?，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面長(zhǎng)s＝1.2m、斜面高h(yuǎn)＝0.3m。下列說(shuō)法正確的是（）

A．斜面的機(jī)械效率為37.5%B.物體受到的摩擦力為2.25NC．額外功為1.8JD．有用功為7.2J11．如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°，某快遞員用600N的力，將重800N的貨物沿斜面勻速推上車(chē)廂用時(shí)20s，不考慮斜面形變，已知斜面長(zhǎng)為2m。則下列說(shuō)法正確的是（）

A．貨物所受摩擦力大小為200NB．斜面的機(jī)械效率為60%C．貨物克服自身重力做功的功率大小為400WD．用斜面可以省力也可以省功12．如圖所示，一固定斜面傾角為，高為1m?，F(xiàn)用一個(gè)平行于斜面向上的的拉力剛好使的物體沿斜面向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，物體的大小忽略不計(jì)，則將物體從斜面底端拉到頂端的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A．物體受到的摩擦力為50NB．斜面的機(jī)械效率為C．使用斜面既可以省力又可以省距離D．若只改變斜面的傾斜角度，斜面機(jī)械效率不變13．如圖所示，用力F1直接將物體A勻速提升h，做功300J；若借助長(zhǎng)5m的斜面用FH=100N的力住3s內(nèi)把A勻速提升到相同高度，下列說(shuō)法正確的是（）

A．借助斜面做的有用功為500JB．物體克服斜面摩擦力做的額外功是300JC．物體A受到斜而的摩擦力是100ND．斜面的機(jī)械效率是60%14．如圖，清晨，伴隨著嘹亮的國(guó)歌聲，五星紅旗冉冉升起，旗桿頂部有一個(gè)滑輪，該滑輪的作用是（）

A．減小拉力B．減少拉力做功C．改變拉力的方向 D．增大繩子自由端移動(dòng)的距離15．如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩個(gè)物體。物體提升相同高度，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法一定正確的是（

）

A．若FA=FB，則 B．若則η甲>η乙C．若，則 D．若，則η甲<η乙16．如圖所示，用F=250N的拉力，把重G=400N的物體在10s內(nèi)勻速提升2m，不計(jì)繩重和摩擦，則（）

A．拉力做的有用功為500JB．拉力的功率為50WC．滑輪組的機(jī)械效率為80%D．增大提升重物的高度，可以提高該滑輪組的機(jī)械效率17．如圖，甲所示的滑輪組將放置在水平地面上的底面積為、重為80N的物體提升一定高度，當(dāng)用圖乙所示隨時(shí)間變化的豎直向上的拉力F拉繩的自由端時(shí)，物體的速度v和物體上升的高度h隨時(shí)間變化的關(guān)系分別如圖丙和丁所示（不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦），下列說(shuō)法正確的是（）

A．動(dòng)滑輪重力為30N B．0~1s內(nèi)，物體對(duì)地面的壓強(qiáng)是C．1~2s內(nèi)，拉力F做的功是5J D．2~3s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率為18．如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，5s將重100N的物體勻速提升了1m。已知?jiǎng)踊喼貫?0N（不計(jì)繩重和摩擦），則提升重物的過(guò)程中正確的是（）

A．繩子自由端拉力F的大小為50NB．提升物體的過(guò)程中，拉力F做的有用功為110JC．繩子自由端拉力F的功率為22WD．此滑輪組的機(jī)械效率為80%二、填空題19．如圖所示，工人用滑輪組勻速提升重的貨物，所用的拉力F為，貨物在內(nèi)勻速上升。在此過(guò)程中，有用功是J；拉力做功的功率是W；滑輪組的機(jī)械效率是。若增大提升貨物的質(zhì)量，該滑輪組的機(jī)械效率（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

20．小勇用如圖所示的滑輪組拉著重800N的物體在2min內(nèi)使物體A沿著水平地面勻速向左運(yùn)動(dòng)4m，物體A與地面接觸面積為1600cm2，物體與地面間的摩擦力為300N，繩自由端拉力F為120N，則拉力的功率是W，滑輪組的機(jī)械效率為（保留一位小數(shù)）,物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)是Pa。

21．圖1中，旗桿頂部有一個(gè)滑輪，圖2中，環(huán)衛(wèi)工人使用的掃帚可以??；如圖3所示，使用剪刀時(shí)，把被剪物體盡量靠近剪刀的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，目的是（選填“增大”或“減小”）阻力臂，這樣剪斷物體更省力；如圖4所示，上山的公路修成盤(pán)山公路，是因?yàn)楸P(pán)山公路相當(dāng)于簡(jiǎn)單機(jī)械中的，可以省力；圖5的螺絲刀也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，手柄（選填“粗”或“細(xì)”）一些的螺絲刀用起來(lái)更省力。

22．如圖所示，工人師傅用平行于斜面的推拉力，將質(zhì)量為80kg的物體從斜面底端勻速拉上斜面，物體移動(dòng)的距離為10m，上升的高度為3m，在此過(guò)程斜面的機(jī)械效率是80%，則在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中推力做的功為J，物體所受摩擦力為N。若斜面傾斜程度不變，只將斜面長(zhǎng)度改為15m，仍以同樣的方式將此木箱勻速推到斜面頂端，此時(shí)斜面的機(jī)械效率將。（選填“增大”“不變”或“減小”）（g＝10N/kg）

23．如圖，物體A是邊長(zhǎng)為20cm的一個(gè)正方體，密度為2.5g/cm3，A對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)是Pa，B的重力為100N，滑輪和繩子重忽略不計(jì)，此時(shí)A在水平面上向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，若用力F向左拉物體A，使物體A向左做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則F=N。

24．如圖所示，這是工人向高處運(yùn)送材料的裝置，圖中右側(cè)滑輪的作用是；每個(gè)滑輪重為100N，某一次運(yùn)送的材料重為400N，在拉力F作用下，材料勻速上升，不計(jì)繩重和摩擦，則滑輪組的機(jī)械效率為。

25．甲、乙、丙三人設(shè)計(jì)了如圖所示的三種滑輪組來(lái)勻速提升同樣的重物，不計(jì)繩重和摩擦，若每個(gè)輪重60N，甲中拉力F1＝100N，則重物的質(zhì)量為kg（g取10N/kg），甲滑輪組的機(jī)械效率為。甲、乙、丙三組滑輪組的效率大小關(guān)系是。26．某工地上，一個(gè)體重為600N的工人，用如圖甲所示的滑輪組和吊籃運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定，裝置的機(jī)械效率隨建材重量變化的圖象如圖乙所示，裝置中摩擦力及繩重忽略不計(jì)。則該名工人使用此裝置做功的最大機(jī)械效率是，若該工人做功的最大平均功率是300W，則此裝置在一次提升最大重量建材時(shí)，建材上升的最大速度是m/s。

27．用圖甲所示的滑輪組移動(dòng)重200N的物體