第13讲滑轮斜面机械效率讲义 1

课 题 教学目标 重点、难点 考点及考试要求 滑轮斜面机械效率 1、了解定滑轮、动滑轮的工作原理，知道定滑轮、动滑轮的实质是一个杠杆， 2、了解滑轮组及其工作原理 3、理解机械效率，知道有用功、无用功和总功的区别，学习测量简单机械的机械效率 1.定滑轮、动滑轮、滑轮组的工作原理 2.理解机械效率，知道有用功、无用功和总功的区别，学习测量简单机械的机械效率 理解功的含义，熟练的计算功、功率、理解并运用杠杆滑轮的原理，会计算机械效率 教学内容 考点1 ：功 1知识梳理 1．滑轮：周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。 2．定滑轮： （1）本质是一个等臂杠杆，在不计摩擦时 F1=F2，计摩擦时F1≠F2（动力F1还要克服摩擦力） （2）定滑轮可以改变力的作用方向，但不省力。 （3）定滑轮两侧的绳子所受拉力永远一样大。 （4）对于任何滑轮，在不计摩擦时候，拉同一物体，不同角度拉力一样大。 3．动滑轮： （1）本质是一个动力臂＝阻力臂×2的省力杠杆。 （2）能省一半力，但不能改变力的作用方向。 （3）常用等式 (不计摩擦时)2F=G物+G动 S=2h 4．滑轮组： （1）使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向。 （2）使用滑轮组虽然省力，但是费距离。 （3）使用滑轮组提重物时，若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳子承担，提起重物的力就等于总重量的几分之一。 （4）常用等式 （不计摩擦时）F=(G物G轮)n S=nh 组装滑轮组方法：首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮 5．斜面 （1）斜面也是简单机械的一种，日常所见的盘山公路、螺丝截面、车厢上货的斜板、斧头的刃面等都是斜面。 （2）斜面与平面的倾角越小，斜面较长，则省力，但费距离。 1、利用斜面来提升重物，若不计摩擦，则： W有＝FL＝Gh 2、利用斜面来提升重物，若考虑摩擦，则： W有＝G物h W额＝fL W总＝FL 杭州龙文教育科技有限公司

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F表示拉力，f表示摩擦力，L表示斜面的长，G表示物体的重力，h表示斜面的高。 2、典型例题 1、利用定滑轮提起重物，沿着如图所示方向的F1、F2、F3来施力拉绳子时拉力大小的关系是F1______ F2______ F3(以上两空选填“＝”或“≠”)，这是因为F1、F2、F3的力臂________(选填“相等”或“不等”) 2、如图所示，重为100牛的物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面作匀速直线运动，弹簧秤的示数为5牛.不计滑轮、绳子、弹簧秤的重力，忽略绳子与滑轮间的摩擦。则物体A受到水平面的摩擦力为________牛; 3、如图所示，已知物重为G，则各图中的拉力F各为多少？（滑轮重及摩擦不计） 4、如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重. 若工人在5s内将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升_____m，手拉绳子的力为____N。 5、图中要求F甲＝G/3，F乙＝G/4，请画出滑轮组的绕线（不计动滑轮重）。 6、如图6所示，滑轮重力和摩擦均不计，物体重均为100 N，与水平面间的摩擦力都是30 N，作用于各绳端的拉力分别为F1、F2、F3.，要使物体做匀速直线运动，则下列说法中正确的是（ ） A. F1=100N、F2=50N、F3=200N B. F1=30N、F2=60N、F3=15N C. F1=100N、F2=50N、F3=50N D. F1=30N、F2=15N、F3=60N 7、如图，物体A重120N，在重力为GB的物体B的作用下在水平桌面上做匀速A 直线运动，A与桌面之间的摩擦力为f。如果在A上加一个水平向左大小为180N的拉力F，物体B匀速上升，则下列选项正确的是（ ）（不计摩擦、绳重及滑轮重） A．GB=30N B．GB=90N C．f=180N D． f=90N B 8、人们利用斜面搬运重物是为了（ ） A、费力 B、省力 C、少移动距离 D、省功 9、木工师傅用斧头作为工具，是利用（ C ）能省力的原理。 A、滑轮 B、轮轴 C、斜面 6、两颗长短、粗细一样的螺丝钉，一颗螺纹密些，一颗螺 纹疏些，用同样的螺丝刀旋动他们的时候（ A ）。 A、螺纹密的要省力些 B、螺纹疏的要省力些 C、一样 7、利用斜面将货物装上汽车时，下列说法正确的是。（C ） A、斜面越长越省力 B、斜面越短越省力 C、在货物重量和汽车高度一定时斜面越长越省力 3、知识概括、方法总结与易错点分析 1、定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小。相当于等臂杠杆； 2、动滑轮不能改变力的方向，可以改变力的大小，力作用在绳子上时，相当于一个动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆，力作用在滑轮上时，相当于一个阻力臂是动力臂2倍的费力杠杆。 杭州龙文教育科技有限公司

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3、滑轮组既可以改变力的方向，也可以省力，省力倍数与绳子的股数有关。 4、滑轮组绳子的股数是指连接在动滑轮上的绳子的条数。 考点2 ：有用功、额外功和总功，机械效率 1知识梳理 1、有用功：定义：利用机械时，需要做的这部分功，叫有用功，常用W有表示。 公式：提升重物时，W有=Gh。沿斜面向上推物体， W有=FS W有 =W总－W额=ηW总 2、额外功：定义：使用机械时，不需要但又不得不做的那部分功叫额外功，常用W额外表示。 公式：W额= W总－W有用= W总（1－η）=G动h=fL（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η 4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。 = W有用 η W总 ② 公式：（1）、斜面：η=Gh/FL （2）、定滑轮：η=Gh/FS=G/F Gh Ghη= FS = = G F2h 2F 动滑轮：η=Gh/FS=Gh/F.2h=G/2F （3）、动滑轮：Gh Gh Gη= FS = = Fnh nF F=1/n（G+G动） ； η=G/（G+G动） （4）、滑轮组：a、竖直方向： b、水平方向：η=W有/W总= fh/FS= fh/F.n.h=f/nF ③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。 ④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦，同一机械提升的物重越重，机械效率越高。 2、典型例题 1、如图7所示，每个滑轮均重12N，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40s内物体移动了8m，拉力F做的功为1280J．（不计绳重及机械内部摩擦），下列说法正确的是（ ） A．拉力F的大小60N B．滑轮组对物体A所做的有用功为1184J C．拉力F的功率32W D. 滑轮组的机械效率为72.5% 2、如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的高度h，若所用拉力F1=F2，已知甲的机械效率50％，则（不计绳重及摩擦） A．乙的机械效率75％ B．乙的机械效率80％ F1 F2 GG甲 乙 杭州龙文教育科技有限公司

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C．拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3:2 D．甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3:1 3、如图2所示，不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G，用它们分别将物重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙．则下列关系正确的是 A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．η甲＜η乙 D．η甲 =η乙 F乙 4、用如图6所示的装置分别将质量为mA和mB的A、B两物体拉离地面。先将A物体拉离地面时，绳端的拉力为F1，再将B物体拉离地面时，绳端的拉力为F2。已F甲 知两次的拉力比F1：F2＝2：3，则将物体A、B拉离地面，装置的机械效率η1：η2＝_______。（不计绳重和摩擦） 5、图8所示，置于水平桌面上的物体A重980N，物体B重588N，当物体B匀速下降了80cm的过程中，拉动物体A在水平桌面上匀速移动了一段距离；当用一水平向左的力F拉动物体A在5s内匀速移动1m，G 甲 图2 乙 G 若不计动滑轮重、绳重以及滑轮轮轴间摩擦，则（ ） A．拉力F为294N，拉力F的功率为58.8W B．拉力F为588N，拉力F的功率为117.6W C．物体A受到的滑动摩擦力为294N D．绳子拉力对物体B所做的功为294J 6、用如图29所示的滑轮提升重4.5×103N的货物A，使A在2s内匀速升高2m。如 果拉力F的功率P＝5kW，忽略绳重和轴摩擦。求：拉力F在2s内做的功和滑轮的机械效率。 若用此滑轮匀速提升物体B时的机械效率 ＝80%，求物体B受到的重力GB。 错误！未找到引用源。 图8 7、在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表： ⑴ 此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。 ⑵ 第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”） 次数 1 2 钩码重/N 2 5 钩码上升高度/cm 10 5 弹簧测力计示数/N 0.8 1.5 弹簧测力计移动距离/cm 40 20 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答： ；请简要说明两条理由：① ；② ． 3、知识概括、方法总结与易错点分析 1．机械效率反映了有用功在总功中占的比例大小，它没有单位。 2．提高机械效率的力法：减少机械自身重（动滑轮重）；减少机械的摩擦等来减小额外功。 3．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1。 杭州龙文教育科技有限公司

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课堂练习： 1、用图1所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动。如果拉力F＝3N，物体A的速度v＝0.2m/s，忽略滑轮重、绳重和轴摩擦。下列说法中正确的是（ ） A．物体A受到合力不为零 B．物体A受到的拉力为9N C．竖直墙受到的拉力为9N D．拉力F每秒钟做功为1.8J 2、如图2所示，图中的甲、乙两个物体处于静止状态。甲、乙两个物体的密度比ρ甲：ρ乙图1 = 2：1，质量比m甲：m乙= 4：5。则下列说法正确的是（ ） （不计绳重、轮重和摩擦） A．滑轮组静止时，甲、乙物体受到的合力都为零 B．甲、乙两物体的体积比为8：5 C．乙对水平地面的压力和甲的重力之比为4：3 第2题图 D．乙对水平地面的压力和乙的重力之比为3：4 3、质量是6kg的物体A放在水平桌面上，利用图3所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N，不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，则（ ）（g取10N/kg） A．作用在绳端的拉力F为6N B．水平桌面对物体A的摩擦力是2N 图3 C．在1s内拉力F做功1.2J D．在1s内拉力F的功率是0.4W 4、利用如图4所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F１F2 F1 和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（ ） ．力F１做功的功率大 B．甲滑轮组的额外功较大 C．乙滑轮组的机械效率高 D．甲、乙两个滑轮组的总功相同 G G 5、 用如图5所示滑轮组，将质量为48kg的物体以0.3m／s的速度匀速提乙 甲 起，绳子自由端的拉力为200N；若用该滑轮组将重570N的物体匀速提升图4 2m时，不计绳重、绳子的伸长和滑轮内部的摩擦，（g=10N／kg），则（ ） A. 前、后两次滑轮组的机械效率相同 B. 后一次绳端拉力做的功为1380J C. 动滑轮受到的重力是40N D. 前一次绳端拉力的功率是144W F 6、如图6所示滑轮组，不计绳重和滑轮摩擦。用力F水平向右拉动绳端，使重物A以0.1m/s的速度作匀速直线运动，已知拉力F的功率为10W，物体A重150N，则( ) A．拉力F的大小为40N B. 拉力F做的功为6J 图6 C．物体A受到的摩擦阻力大小为100N D. 拉力F的移动速度为0.3m/s 7、杭州市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重（如右图所示）。若工人在5s内将泥桶匀速提高2m.求： (1)工人使用滑轮组时做的有用功为 焦。 (2）工人拉绳子的力为 牛；拉力的功率为 瓦。 (3)滑轮组的机械效率为 乙 甲 杭州龙文教育科技有限公司

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8、如图所示的装置中，若拉力F=20N，则A弹簧秤的读数为_______，B弹簧秤的读数为_______。 9、如图所示，摩擦不计，动滑轮重30N，重500N的人站在重100N的吊篮内拉绕过滑轮的绳子使吊篮匀速上升。则人拉绳子的力为_______，人对吊篮的压力为_______。 10、如图所示：用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为_______，在2s内拉力F做的功为______J。 11、如图所示的装置提升重物，物体重250N，动滑轮重10N，斜面长5m、高3m，人在右侧用F=100N的力拉绳子，使物体匀速地由底部上升到顶端，不计绳子的质量及轮和轴的摩擦，则装置的机械效率为_______，斜面对物体的摩擦力为_______。 12、小程要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N．于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。已知每个滑轮重20N，小程想站在地上向下拉绳，他最好选择图中_______滑轮组来提起重物(选填“a”、“b” 或“c”)。请在所选的图中画出正确的绕绳方法。如果小程的实际拉力是280N，则所选滑轮组的机械效率为_______。 13、如图物体A的质量m=10千克，在F=10牛的力的作用下沿水平方向移动10米，g=10牛/千克，（1）求拉力做的功。（2）若物体运动的速度是0.4米/秒，求拉力的功率。（3）若物体所受的阻力是物重的0.18倍，求此滑轮组的机械效率。 14、用滑轮组匀速提升重2000牛的物体，作用在绳子自由端的拉力大小是625牛，拉力做功的功率是1250瓦，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦，求（1）重物上升的速度。（2）如果使用这个滑轮组匀速提升重3500牛的物体，则每段绳子承担的力是多少？ 15、工人师傅通常得用斜面把重物搬运到汽车上，如图2所示，汽车车厢底板高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F沿着斜面把重力G=1800N的重物匀速拉到车上，若不计摩擦F为 N；若实际拉力F’=1200N，则该斜面的机械效率为 。 16．如图所示，在滑轮组的作用下，物体A沿水平地面以0.2米/秒的速度匀速前进了2米，已知物体A重为300牛，拉力F的功率为12瓦，不计绳和滑轮重，则拉力F=________牛 杭州龙文教育科技有限公司

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17、斜面高为H，长为3H，今将重为G 的物体沿斜面以速度V匀速推上去，已知斜面对重物的摩擦力为物体重的1/5，则推力为_______，推力的功率_______，斜面的机械效率_______。 18、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图13所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下： (1)在表中的空格处填上适当的数据；(机械效率用百分数表示，保留一位小数) (2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计； (3)从实验数据分析得出：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率； (4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想： 滑轮组的机械效率与 有关(写出一种影响因素即可)。 19、建筑工地用如图21所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将500N重的砖块一次匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力是200N，所用时间是20s,求这次提升砖块过程中 （1）滑轮的重量 （2）工人做的有用功 （3）工人做的总功 （4）工人做工的功率 （5）滑轮组的机械效率 20、如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9 ×103 kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求： （1）作用于绳端的拉力F是多少？（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？ （3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？ （g=10N／kg） 21、在研究斜面特点的探究活动中，小红找来一块木板做了一个斜面，测得斜面高为10cm，长为30cm．此后用弹簧测力计测得一木块重2N，小红想，要把木块直接提到10cm高的斜面上，需用力为2N，如果沿斜面拉上去，根据前面议论过的“力”与“距离”的关系，这个拉力大约是直接提上去所用力的1/3．通过实验：小红发现这两个力相差不大，根本不是1/3的关系． ①帮小红画出这个实验的草图． ②帮小红评估一下，实验结果与分析不一致，是实验误差还是分析错误，还是别的什么原因？最好能提出改进实验的合理化建议． 杭州龙文教育科技有限公司

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22、现代城市中，许多高层建筑内都安装了垂直升降式电梯，方便人们上、下楼，其工作原理如图所示.当电梯在额定电压下运行时，最大承载质量为900kg，箱体的质量为600kg.动滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力均忽略不计（g取10N/kg），电梯满载时，求： ⑴钢丝绳的拉力； ⑵滑轮组的机械效率. 23、“劈”是一种省力的简单机械，如图所示，三角形劈的三个边长a、b、c分别为3m、4m、5m，当用力F向左推动时，斜面c结合推杆滑轮可使平台上的重物上升. （1）试用图中字母写出该机械的总功、有用功的表达式. （2）不计推杆及平台的重力，不计摩擦，用30N的水平推力将重物推至顶端，求物体的重力. （3）第二问中的不计摩擦应包含哪几种摩擦？分别在那几个部位？ 224、底面积为S0.4m的大木箱原放在水平地面上。如图9所示，现某 G c b a F 人用小车将它从斜面底端匀速推上斜面顶端，整个过程历时10s。已知木箱质量为40千克，人体重G人600N，人对车的推力F75N，斜面长F0.5m图9 l4m，斜面高h0.5m，求：（g=10牛/千克） （1）木箱对水平地面的压强； （2）木箱沿斜面向上的速度； （3）对木箱所做的有用功； （4）这种情况下的机械效率。

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