北京市中考物理 復(fù)習(xí)方法指導(dǎo) 第六章 簡單機械和機械效率典例點撥

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1、 第六章 簡單機械和機械效率典例點撥 課時1 杠桿 知識梳理 1.把在力的作用下能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的棒、桿或硬件等叫做杠桿。這個固定點叫支點；把促使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫動力，符號；把阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力，符號。 2.力臂：從支點到力的作用線的距離；動力臂，符號：；阻力臂，符號：；找力臂時，應(yīng)先找到力的作用點的位置，再沿力的方向畫出力的作用線，然后從支點作力的作用線的垂線，就可畫出力臂。 3.杠桿平衡是指靜止?fàn)顟B(tài)和勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)；杠桿的平衡條件是：＝。 4.杠桿的分類： 省力杠桿:＜，＞；應(yīng)用：略。 費力杠桿:＞，＜；應(yīng)用：略。 等臂杠桿:＝，＝；應(yīng)用：略。 考點典例

2、考點1 運用杠桿平衡條件計算(高頻考點) 【例1】 (2015·北京中考)圖6.1-1是挖井時從井中提升沙土的杠桿示意圖。杠桿AB可以在豎直平面內(nèi)繞固定點O轉(zhuǎn)動，已知AO∶OB=3∶2，懸掛在A端的桶與沙土所受的重力為200 N，懸掛在B端的配重所受的重力為80 N。當(dāng)杠桿AB在水平位置平衡時，加在配重下面繩端的豎直向下的拉力F是___________N。(不計桿重和繩重) 圖6.1-1 【思路分析】畫出杠桿受力分析示意圖，明確B點受力情況，根據(jù)杠桿平衡條件求解即可。 【答案】220 考點2 探究杠桿平衡條件(高頻考點) 【例2】 (2016·石景山一模)小梅在“探究杠

3、桿平衡條件”的實驗中，進(jìn)行了如下操作： (1)將杠桿懸掛在支點O上，如圖6.1-2甲所示，要使杠桿在水平位置平衡，需將杠桿左端的平衡螺母向___________(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)。 (2)調(diào)節(jié)平衡后，在杠桿左側(cè)A點掛3個鉤碼，如圖6.1-2乙所示，為使杠桿在水平位置重新平衡，需在杠桿右側(cè)B點掛___________個鉤碼。 甲 乙 圖6.1-2 (3)在(2)基礎(chǔ)上，若撤去杠桿B點的鉤碼，在C點用彈簧測力計沿不同方向施加拉力，當(dāng)杠桿水平平衡時，拉力大小不同，根據(jù)這個現(xiàn)象，提出一個可探究的科學(xué)問題：___________________________

4、______ 。 【思路分析】平衡螺母向翹起方向調(diào)節(jié)；利用杠桿平衡條件計算；明確自變量是力臂，因變量是拉力的大小。 【答案】(1)左 (2)2 (3)拉力的大小和其力臂有什么關(guān)系 考點3 杠桿平衡條件的歸納結(jié)論(高頻考點) 【例3】 (2014·北京中考)小華通過實驗探究杠桿平衡時動力和動力臂的關(guān)系。實驗過程中，保持阻力、阻力臂不變，當(dāng)杠桿水平平衡時，測出每一組動力臂和動力的數(shù)據(jù)，并利用實驗數(shù)據(jù)繪制了與的關(guān)系圖像，如圖6.1-3所示。請根據(jù)圖像推算，當(dāng)為0.1 m時，為___________N。 圖6.1-3 【思路分析】根據(jù)杠桿平衡條件明確動力和動力臂的乘積

5、是定值，從圖像中找到定值的大小，帶入杠桿平衡條件公式計算即可。 【答案】6考點4 實驗探究的設(shè)計(高頻考點) 【例4】 (2016·懷柔二模)實驗桌上有一個帶支架的杠桿、如圖6.1-4所示(杠桿的支點為O，杠桿上每一刻度間距均為5 cm)一個量程滿足要求的彈簧測力計、質(zhì)量為200 g的鉤碼一個和兩段細(xì)繩。請利用上述實驗器材設(shè)計一個實驗證明：“在杠桿平衡時，如果阻力和阻力臂保持不變，動力臂越大則動力越小”。 (1)在你所設(shè)計的實驗中，如果用點A表示鉤碼作用在杠桿上的位置，用點B、C和D表示彈簧測力計作用在杠桿上的位置，請在圖6.1-4中的杠桿上標(biāo)出點A、B、C和D的位置； 圖6

6、.1-4 (2)寫出主要實驗步驟； (3)畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。 【思路分析】明確實驗次數(shù)3次，明確鉤碼作為阻力，OA距離作為阻力臂，實驗中動力是彈簧的拉力，保證拉力豎直向上拉動到杠桿水平平衡，這樣動力臂就是OB、OC、OD。 【自主解答】(1)如圖6.1-5所示 圖6.1-5 (2)實驗步驟： ①在A、B兩點分別把兩段細(xì)線系好，調(diào)節(jié)杠桿水平平衡，把質(zhì)量為200 g的鉤碼掛在A點，在B點用彈簧測力計豎直向上拉杠桿。當(dāng)杠桿水平平衡時，讀出動力臂L和彈簧測力計的拉力F，把L和F記錄在數(shù)據(jù)表格中。 ②在A、C兩點分別把兩段細(xì)線系好，調(diào)節(jié)杠桿水平平衡，把質(zhì)量為200 g的鉤碼掛在A

7、點，在C點用彈簧測力計豎直向上拉杠桿。當(dāng)杠桿水平平衡時，讀出動力臂L和彈簧測力計的拉力F，把 L和 F記錄在數(shù)據(jù)表格中。 ③在A、D兩點分別把兩段細(xì)線系好，調(diào)節(jié)杠桿水平平衡，把質(zhì)量為200 g的鉤碼掛在A點，在D點用彈簧測力計豎直向上拉杠桿。當(dāng)杠桿水平平衡時，讀出動力臂L和彈簧測力計的拉力F，把 L和 F記錄在數(shù)據(jù)表格中。 (3)實驗數(shù)據(jù)記錄表： 基礎(chǔ)訓(xùn)練 一、單項選擇題 1．(2016·北京中考，高頻考題)圖6.1-6所示的工具中，在使用時屬于費力杠桿的是( ) A.天平 B.瓶蓋起子 C.食品夾 D.鉗子 圖6.1-6 答案：C 2.(

8、2016·朝陽一模)如圖6.1-7所示，繩子OO′懸吊著質(zhì)量可以忽略不計的桿，在桿的a點掛著重物G，在O點右側(cè)某點b處掛上鉤碼。重物G的質(zhì)量及a點到O點的距離不變。要使桿保持水平平衡，圖6.1-8中能描述b點掛的鉤碼(各個鉤碼質(zhì)量相同)個數(shù)和b點到O點的距離關(guān)系的圖像是( ) 圖6.1-7 A B C D 圖6.1-8 答案：B 二、實驗探究題 3．(2016·北京中考，高頻考題)如圖6.1-9所示，OB是以O(shè)點為支點的杠桿，F(xiàn)是作用在杠桿B端的力。圖中線段AB與力F的作用線在一條直線上，且OA⊥AB。線段___________(選

9、填“OA”“AB”或“OB”)表示力F的力臂。 圖6.1-9 答案：OA 4.(2016·通州一模)關(guān)于探究“杠桿的平衡條件”的實驗。 (1)將如圖6.1-10甲所示的裝置放在水平桌面上，發(fā)現(xiàn)杠桿的左端高于右端，則應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母向___________(選填“左”或“右”)移動，直到杠桿水平平衡。 (2)杠桿平衡后，若在圖6.1-10乙中的B位置掛2個鉤碼，則應(yīng)在A位置掛___________個相同的鉤碼，才能使杠桿保持在水平位置平衡。 (3)如圖6.1-10丙所示，在B位置仍掛2個鉤碼，改用彈簧測力計在C位置豎直向上拉，使杠桿保持水平平衡。若此時將彈簧測力計改為向右上方

10、斜拉，要使杠桿仍然保持水平平衡，拉力F的大小將___________(選填“變大”“變小”或“不變”)。 甲 乙 丙 圖6.1-10 答案：(1)左 (2)4 (3)變大 5．(2016·順義二模)實驗臺上有如下實驗器材：一個帶支架且有刻度的杠桿如圖6.1-11所示，一個量程為0～5 N的彈簧測力計、6個質(zhì)量均為50 g的鉤碼和兩段細(xì)線。請利用上述實驗器材設(shè)計一個實驗，證明“當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，如果阻力臂和動力臂保持不變，則動力與阻力成正比”。 圖6.1-11 (1)本實驗的因變量是___________；應(yīng)控制不變的量是______

11、_____。 (2)本實驗改變自變量的方法是___________。 答案：(1)動力 阻力臂和動力臂 (2)改變鉤碼個數(shù) 6．(2016·房山一模)工人用扳手?jǐn)Q松工件上一個緊固的螺栓，盡管他使出了渾身力氣，卻沒能成功，如圖6.1-12甲所示。于是他想出了一個新點子：在其他條件不變的情況下，取來一根繩子，將繩的一頭拴在扳手柄的上端，再次使出渾身力氣拉繩的另一頭，如圖6.1-12乙所示。可還是沒能扳動螺栓，這是為什么呢?請分析其中的原因。說出你認(rèn)為可行的一種辦法？ 甲 乙 圖6.1-12 答案：前后兩種做法力臂沒有改變，所以力的作用效果沒有改變，故不能扳動螺栓。

12、可行做法是：換用長把扳手，增加力臂，可將螺栓擰松。(或給扳手套上一截較長的鋼管，或增加滑輪組等設(shè)施。) 拓展提高 1．(2016·豐臺一模)圖6.1-13是抽水馬桶水箱進(jìn)水自動控制的結(jié)構(gòu)原理圖，AOB為一可繞固定點O轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，已知OA∶OB=1∶2，A 端用細(xì)線掛一空心鋁球，質(zhì)量為2.7 kg。 當(dāng)鋁球一半體積浸在水中，在B 端施加3.5 N的豎直向下的拉力F 時，杠桿恰好在水平位置平衡。(＝ , g 取10 N/kg)下列結(jié)果正確的是( ) 圖6.1-13 A．該鋁球空心部分的體積為 B．該鋁球的體積為 C．該鋁球受到的浮力為20 N D．該鋁球受到的

13、浮力為40 N 答案：C 2.(2016·朝陽二模)為了探究杠桿的平衡條件，物理老師帶來了一個自制杠桿AB。在杠桿上找一點C用支架支起來，在B點掛一個重物，如圖6.1-14所示，小陽依次在杠桿上的、、A三點施加向下的力，當(dāng)杠桿水平平衡時，發(fā)現(xiàn)用力越來越小。根據(jù)這一實驗現(xiàn)象提出一個可以探究的科學(xué)問題：________________________________ 圖6.1-14 答案：杠桿平衡時，用力的大小與用力的這一點到支點的距離是否有關(guān)？ 3．(2016·西城一模)利用圖6.1-15所示的實驗裝置探究“杠桿的平衡條件”。請按要求完成下列問題。 (1)將杠桿安裝在支架上，

14、發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，此時應(yīng)將杠桿右側(cè)的平衡螺母向調(diào)___________(選填“左”或“右”)，使杠桿在水平位置平衡。 (2)如圖6.1-15甲所示掛鉤碼，杠桿在水平位置平衡，若將杠桿左右兩側(cè)各去掉一個相同的鉤碼，則杠桿___________(選填“左”或“右”)端將下沉。 (3)如圖6.1-15乙所示，用彈簧測力計在杠桿C處豎直向上拉時，若杠桿能在水平位置平衡，則懸掛在A處的鉤碼總質(zhì)量為___________kg。(g取10 N/kg) 甲 乙 圖6.1-15 答案：(1)左 (2)右 (3)0.2 4.(2016·海淀二模)圖6.1-16是利用液壓

15、起重機提升重物的示意圖，起重機工作過程中在幾個支腳M的作用下使車輪離開水平地面。在某次提升重物A的過程中，可繞D點自由轉(zhuǎn)動的吊臂BD始終保持水平方向，柱塞E始終保持豎直方向且作用于吊臂的C點。已知起重機質(zhì)量為8 000 kg，支腳對地面的作用總面積S=0.2 ，CD=2 m，BD=8 m，=2 000 kg，物體A豎直勻速上升速度v=0.45 m/s。忽略吊臂、滑輪、鋼絲繩的質(zhì)量，不計摩擦，g取10 N/kg，求： 圖6.1-16 (1)起重機提升重物A的功率； (2)起重機提升重物A的過程中，起重機對地面的壓強p； (3)起重機柱塞E對吊臂BD的支持力F； 解:=2 000 k

16、g×10 N， N×0.45 W。 =8 000 kg×10 N/kg N， p== Pa。 ×BD=F×CD F== N。 實戰(zhàn)演練 1．(2016·門頭溝一模)在圖6.1-17所示的四種用具中，正常使用時屬于費力杠桿的是( ) A.修樹剪子 B.核桃夾子 C.取碗夾子 D.羊角錘 圖6.1-17 答案：C 2.(2016·石景山一模)請在圖6.1-18中作出力F的力臂，并用L表示。 圖6.1-18 答案：略 3．(2016·延慶一模)小華通過實驗探究杠桿平衡時動力臂和動力的關(guān)系。 (1)實驗中保持杠桿

17、在水平位置平衡，目的是可以直接從杠桿上讀出___________。 (2)實驗過程中，保持阻力、阻力臂不變，在杠桿水平平衡時，測出每一組動力臂和動力的數(shù)據(jù)，并利用實驗數(shù)據(jù)繪制了與的關(guān)系圖像，如圖6.1-19甲所示。請根據(jù)圖像推算，當(dāng)為0.6 m時，為___________N。 (3)若A 點是動力作用點，OA 為動力臂，在圖6.1-19乙中作出力 的示意圖。 甲 乙 圖6.1-19 答案：(1)力臂 (2)0.5 (3)如圖6.1-20所示 圖6.1-20 4.(2016·房山二模)如圖6.1-21所示，小明利用彈簧測力計、大燒杯、足量的水、輕質(zhì)細(xì)繩和

18、輕質(zhì)杠桿測量一石塊的密度。以下是小明設(shè)計的實驗步驟，請你按照他的實驗思路，完成問題。 (1)將石塊用細(xì)繩系好懸掛在杠桿B點，測力計通過繩套在A端施加豎直向上的拉力，杠桿在水平位置平衡，如圖6.1-21甲所示。讀出此時彈簧測力計的示數(shù)，將記錄在表格中。 (2)在大燒杯內(nèi)裝入適量的水，石塊的位置不變，將石塊浸沒在水中(石塊不接觸容器)，測力計通過繩套在A端施加豎直向上的拉力，杠桿在水平位置平衡，如圖6.1-21乙所示。讀出此時彈簧測力計的示數(shù)，將記錄在表格中。 (3)已知水的密度為，利用測量出的物理量和計算石塊的密度ρ=___________，并將計算結(jié)果記錄在表格中。 甲

19、 乙 圖6.1-21 答案： 課時2 滑輪 知識梳理 1．定滑輪：定滑輪實質(zhì)上是一個等臂杠桿，所以使用定滑輪不省力，但能改變力的方向。 2.動滑輪：動滑輪實質(zhì)是動力臂是阻力臂2倍的杠桿，動滑輪省一半力，但費距離，且動滑輪不能改變力的方向。 3．滑輪組：滑輪組是由定滑輪和動滑輪組合而成的，可以達(dá)到既省力又可以改變力的方向的目的，在忽略滑輪組與軸之間的摩擦和繩重的情況下，使用滑輪組提升重物時，所用的力F與物重及的表達(dá)式為F=；繩子自由端移動距離s與物體被提升的高度h的表達(dá)式為s=nh。(有n段繩與動滑輪接觸) 考點典例 考點1 定滑輪、動滑輪及滑輪組的省力關(guān)系(高頻考點

20、) 【例1】 用如圖6.2-1所示的裝置提升同一物體，在滑輪重及摩擦不計的情況下最省力的是( ) A B C D 圖6.2-1 【思路分析】通過受力分析得出F與G的關(guān)系。 【答案】C 考點2 滑輪組的距離、速度關(guān)系(高頻考點) 【例2】 如圖6.2-2所示的滑輪組，不計繩子質(zhì)量及滑輪轉(zhuǎn)動摩擦。重物G=130 N，每一個滑輪重20 N。當(dāng)物體勻速豎直上升時，繩自由端豎直向上拉力F大小為___________N。若重物G上升0.1 m，則繩自由端向上運動的距離為___________。若重物G能以0.2 m/s的速度勻速上升，則繩自由端

21、向上運動速度為___________m/s。 圖6.2-2 【思路分析】確立研究對象為動滑輪和物體，受力分析得出，得出F=50 N；根據(jù)s=3h得出s=0.3 m；根據(jù)，得出=0.6 m/s。 【答案】50 0.3 0.6 考點3 側(cè)放滑輪的力、速度關(guān)系(高頻考點) 【例3】 如圖6.2-3所示的裝置中，用200 N的力F拉著物體A在水平面上勻速前進(jìn)。若A與滑輪相連的繩C上拉力大小是120 N，不計滑輪和繩的重力以及繩與滑輪之間的摩擦，求： 圖6.2-3 (1)A、B各受地面的摩擦力為多大？ (2)若A運動的速度為0.3 m/s，則B運動的速度為多大？ 【思路分析

22、】確立研究對象為A，得出=80 N；確立研究對象為B，得出=60 N；=0.6 m/s。 【自主解答】(1)80 N 60 N (2)0.6 m/s 考點4 歸納滑輪組拉力與物重關(guān)系(此考點是中考高頻考點) 【例4】 小鋼利用滑輪組及相關(guān)器材進(jìn)行實驗，記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)歸納出拉力F與重力G的關(guān)系：F=___________。 【思路分析】利用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行解答。 【答案】0.4G+0.1 N 基礎(chǔ)訓(xùn)練 一、單項選擇題 1．如圖6.2-4所示，用三個力沿不同的方向拉繩子, 則( ) 圖6.2-4 A．最大 B． C．最大 D．一樣

23、大 答案：D 2.使用如圖6.2-5所示的裝置來提升重物時，既能省力又能改變力的方向的裝置是( ) 甲 乙 丙 丁 圖6.2-5 A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案：D 3．工人們?yōu)榱税徇\一個笨重的機器進(jìn)入廠房, 他們設(shè)計了如圖6.2-6所示的四種方案(機器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的橫截面)。其中最省力的方案是( ) A B C D 圖6.2-6 答案：C 4.使用滑輪組時，拉起重物所用力的大小取決于( ) A．定滑輪的個數(shù) B．動滑輪的個數(shù) C．定滑輪和動

24、滑輪的個數(shù) D．連接動滑輪繩子的段數(shù) 答案：D 5．如圖6.2-7所示，物重為G，在水平拉力F的作用下勻速前進(jìn)，速度為v，這時物體受到的摩擦力的大小和物體運動的速度分別為( ) 圖6.2-7 A．，2v B．2F， C．F，v D．G，2v 答案：A 6．在圖6.2-8所示的裝置中，不計滑輪的重力和摩擦，若拉力F=4 N，則兩彈簧測力計的示數(shù)( ) 圖6.2-8 A．甲為8 N，乙為12 N B．甲為12 N，乙為8 N C．甲為8 N，乙為8 N D．甲為12 N，乙為12 N 答案：B 二、作圖題 7.如圖6.2-9所示，利用

25、動滑輪來提升一個物體，拉力F豎直向上。動滑輪其實就是一個變形的杠桿，請在圖中標(biāo)出它的支點O，并畫出F的力臂L。 圖6.2-9 答案：略 8.工人站在樓下，利用圖6.2-10所示的滑輪組把桶提升到樓上，請在圖中畫出滑輪組的繞繩方法。 圖6.2-10 答案：略 三、計算題 9．裝卸工人用如圖6.2-11所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為100 kg的貨物，動滑輪重60 N，繩子自由端被拉下2 m。在此過程中，求： 圖6.2-11 (1)物體的重力為多少牛頓？ (2)所用拉力F為多少牛頓？ (3)物體上升多少米？(g取10 N/kg，不計繩重及滑輪摩擦) 答案：(1)1

26、 000 N (2)530 N (3)1 m 10.如圖6.2-12所示，用滑輪組從H=15 m深的水中勻速提起底面積為0.02 、高為2 m的實心圓柱體，該物體的密度為 ，如果動滑輪掛鉤用鋼絲繩與物體相連，繞在滑輪上的繩子能承受的最大拉力為400 N，不計滑輪重與摩擦，取g=10 N/kg。求：當(dāng)物體以0.2 m/s的速度被勻速提起時，經(jīng)多長時間繩子被拉斷？ 圖6.2-12 解：因為不計摩擦及滑輪重和繩重，所以滑輪組對圓柱體的拉力=2F。 當(dāng)繩中拉力達(dá)到400 N時，繩子恰好被拉斷，設(shè)此時圓柱體下表面到水面高度為h′，則=G，即， ×10 N/kg×0.02 ×h′+2×40

27、0 ×10 N/kg×0.02 ×2 m，解得h′=1 m。 圓柱體上升的高度s=H-h′=15 m-1 m=14 m， 所以t===70 s。 答：當(dāng)物體以0.2 m/s的速度勻速提起時，經(jīng)過70 s繩子被拉斷。 拓展提高 1．裝置如圖6.2-13所示，已知物體在拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計滑輪重，若彈簧測力計示數(shù)為10 N，則拉力F=___________N。 圖6.2-13 答案：5 2.如圖6.2-14所示，A物體質(zhì)量為2 kg，在力F的作用下沿水平地面做勻速直線運動，運動速度為2 cm/s，彈簧測力計讀數(shù)為5 N，力F的大小為___________N，繩子自由

28、端運動速度為_______cm/s。 圖6.2-14 答案：54 3．如圖6.2-15所示，不計輪與軸的摩擦和滑輪的重力，物體處于平衡狀態(tài)時( ) 圖6.2-15 A．＝ B．＝ C．＝ D．＝ 答案：B 4．如圖6.2-16所示，水平桌面上的物體A重30 N，在力F的作用下做勻速運動，此時彈簧測力計的示數(shù)為2 N。若滑輪組重及滑輪與繩間的摩擦均不計，則作用力F=___________N，物體A受到的摩擦阻力f=___________N。 圖6.2-16 答案：24 實戰(zhàn)演練 (2016·順義一模)圖6.2-17是用滑輪組打撈水中物體的示意

29、圖，已知物體A的質(zhì)量為80 kg，體積為 。當(dāng)卷揚機加在繩子自由端豎直向下的拉力F為400 N時，物體A在水中以0.1 m/s的速度勻速豎直上升。(物體A始終未露出水面。不計繩重和摩擦，g取10 N/kg)求： 圖6.2-17 (1)物體A在水中(未露出水面)時受到的浮力； (2)物體A在水中勻速豎直上升時，拉力F的功率P； (3)動滑輪所受的重力。 解：(1)物體A在水中受到的浮力 ×10 =200 N。 (2)繩端的速度=2×0.1 m/s=0.2 m/s， 拉力F做功的功率=400 N×0.2 m/s=80 W。 (3)A浸沒在水中時繩上拉力為T，則 +

30、T，所以=80 kg×10 N/kg-200 N=600 N。 所以=2F－T=2×400 N－600 N=200 N。 課時3 機械效率 知識梳理 1．利用機械工作時對人們有用的功叫有用功。對人們沒有用，但又不得不做的功叫額外功。有用功與額外功的總和叫總功。 2.有用功與總功的比值叫機械效率，即有用功占總功的百分比。公式是η＝。有用功總小于總功，所以機械效率總小于1。 3．用一個動滑輪把重200 N的貨物勻速提高2 m，所用的拉力是125 N,則有用功是400J，總功是500J，這個動滑輪的機械效率是80%。 4.提高機械效率的方法：有用功一定時，盡量減小額外功；額外功一定時

31、，盡可能增大有用功。減小額外功通?？梢詼p小機械自重或減小摩擦力。 5．測量滑輪組機械效率的原理公式η＝，需要測量的物理量有物重G、拉力F、物體上升高度h、繩自由端移動距離s，需要的測量工具有彈簧測力計、刻度尺。 考點典例 考點1 滑輪組繞法、計算有用功、總功、機械效率(高頻考點) 【例1】 建筑工地上，工人師傅將如圖6.3-1所示的滑輪裝配成最省力的滑輪組，利用它站在地面上向下拉繩提升重物。 圖6.3-1 (1)請在圖6.3-1中畫出滑輪組的繞線； (2)利用此滑輪組，工人用500 N的力將1 200 N的重物勻速提升4 m，求滑輪組的機械效率。 【思路分析】明確人

32、站在地上這一關(guān)鍵點，再者是繞制成最省力的滑輪組，選擇從人手開始畫起，向上繞過最大的定滑輪，再連接到動滑輪，依此繞下去，完成滑輪組的繞制。計算機械效率時注意繩子自由端移動距離是物體上升距離的3倍即可。 【自主解答】 (1)滑輪組繞線如圖6.3-2 圖6.3-2 (2)機械效率η======80%。 考點2 提高機械效率途徑(高頻考點) 【例2】 每個動滑輪重力為2 N，用如圖6.3-3兩種滑輪組來提升相同的重物G，哪些功是有用功？哪些功是總功？哪個滑輪組機械效率高？為什么？(不計繩重和摩擦) 甲 乙 圖6.3-3 【思路分析】提升重物G升高h(yuǎn)，這一部

33、分功為有用功，＝Gh；繩子末端在力F作用下通過距離s，這個功是總功。兩個滑輪組的相同。總功分別為＝，＝。其中乙滑輪組要提升的動滑輪數(shù)量更多，做的額外功也較多，所以甲滑輪組機械效率較高。 【自主解答】甲圖：有用功為提升重物G所做的功,即Gh;總功為力F所做的功，即。 乙圖：有用功為提升重物G所做的功，即Gh；總功為力F所做的功，即。 甲滑輪組機械效率高，因為乙滑輪組要提升的動滑輪數(shù)量更多，做的額外功也較多。 考點3 探究滑輪組機械效率的影響因素(高頻考點) 【例3】 (2015·北京中考)實驗桌上有帶橫桿的鐵架臺、刻度尺、彈簧測力計、細(xì)繩，另外還有鉤碼一盒，質(zhì)量不等的滑輪2個，滑輪

34、的輪與軸之間的摩擦很小，可忽略不計。請選用上述實驗器材證明：動滑輪的機械效率與動滑輪所受重力有關(guān)。 (1)寫出實驗步驟；(2)畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格。 【思路分析】明確自變量是動滑輪所受重力，做到會變、會測、會記錄；因變量是動滑輪的機械效率，會記錄、計算。探究有關(guān)、無關(guān)實驗次數(shù)是兩次。 【自主解答】(1)實驗步驟： ①用調(diào)好的彈簧測力計分別測出一個鉤碼、一個動滑輪所受的重力，分別用G、表示。如圖6.3-4所示組裝實驗器材，用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端，繩子自由端所受拉力用F表示，繩子自由端移動的距離用s表示，鉤碼上升的高度用h表示。用彈簧測力計測出F，用刻度尺分別測出s、h。并把

35、測量數(shù)據(jù)記錄在表格中。 圖6.3-4 ②用彈簧測力計測出另一動滑輪所受重力，保證所掛鉤碼不變，仿照步驟①分別測量對應(yīng)的F、s、h。并把測量數(shù)據(jù)記錄在表格中。 ③利用公式η==，計算兩次實驗動滑輪的機械效率η，并將η值記錄在表格中。 (2)實驗數(shù)據(jù)記錄表： 基礎(chǔ)訓(xùn)練 一、單項選擇題 1．關(guān)于機械效率，下面說法中正確的是( ) A．有用功越多，機械效率越高 B．額外功越多，機械效率越高 C．做功越多，機械效率越高 D．有用功在總功中占的比例越大，機械效率越高 答案：B 2.下列說法中正確的是( ) A．能省力的機械也能省功 B．使用動滑輪能省一半的

36、力，也能省一半的距離 C．要把50 N的重物舉高2 m，則無論使用哪一種機械，至少要做100 J的功 D．省距離的機械可以省力，但不能省功 答案：C 3．關(guān)于機械效率，下列說法正確的是( ) A．機械效率高的機械做功一定多 B．使用機械可以省力，省力越多，機械效率越高 C．沒有摩擦?xí)r，機械效率一定等于100% D．做同樣的有用功，額外功越小，機械效率越高 答案：D 4.甲吊車的機械效率比乙吊車的機械效率高，當(dāng)它們分別把相同質(zhì)量的物體勻速提升相同高度時，則( ) A．甲吊車的電動機做的有用功較多 B．乙吊車的電動機做的額外功較多 C．甲吊車的電動機做的總功較

37、多 D．甲、乙兩吊車的電動機做的總功相同 答案：B 5．小明利用圖6.3-5所示的裝置探究滑輪組的特點，他將重為3 N的物體勻速提高了0.5 m，已知繩子自由端的拉力F為2 N，則繩端移動的距離s及提起重物時滑輪組的機械效率是( ) 圖6.3-5 A．s=1.5 m，η=50％ B．s=1.5 m，η=80％ C．s=1 m，η=75％ D．s=1 m，η=37.5％ 答案：C 6.某實驗小組分別用如圖6.3-6所示的甲、乙兩個滑輪組(每個滑輪重相同)勻速提起相同的重物。不計繩重及摩擦，下列說法正確的是( ) 甲 乙 圖6.3-6 A.甲

38、圖省力，機械效率甲圖大 B.甲圖省力，機械效率一樣大 C.乙圖省力，機械效率一樣大 D.乙圖省力，機械效率乙圖大 答案：B 二、多項選擇題 7.下列措施中可以提高機械效率的是( ) A．增大物體提升的高度 B．改變繩子的繞法，使滑輪組更省力 C．減少動滑輪的個數(shù) D．增大被提升的物體的質(zhì)量 答案：CD 8．圖6.3-7所示的甲、乙兩滑輪組，在相同的時間內(nèi)用大小相同的力和分別把質(zhì)量相等的重物提升到相同的高度，則( ) 甲 乙 圖6.3-7 A．力和力做功的功率相同 B．力的功率大于力的功率 C．乙滑輪組的機械效率高 D．甲、乙兩個滑

39、輪組的總功相同 答案：BC 9.圖6.3-8中定滑輪重2 N，動滑輪重1 N。物體A在拉力F＝6 N的作用下，1 s內(nèi)沿豎直方向勻速升高了0.2 m。不計繩重和軸摩擦，則以下計算結(jié)果正確的是( ) 圖6.3-8 A．繩子自由端移動速度為0.4 m/s B．滑輪組的機械效率為87.5% C．天花板對滑輪組的拉力為20 N D．滑輪組對物體A做功的功率為2 W 答案：AC 三、實驗探究題 10．圖6.3-9甲是小磊測量動滑輪的機械效率的示意圖。他用彈簧測力計拉動繩子自由端，將質(zhì)量為200 g的鉤碼從A位置勻速提升到B位置，同時彈簧測力計從圖中的A′位置勻速豎直上升到B

40、′位置，在這個過程中，彈簧測力計對繩的拉力為F，彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)小磊做的實驗完成下列問題： 甲 乙 圖6.3-9 (1)彈簧測力計的示數(shù)是___________N； (2)鉤碼上升的距離是___________cm； (3)拉力F做的功是___________J； (4)動滑輪的機械效率為___________。 答案：(1)1.2 (2)10.00 (3)0.24 (4)83.3% 11.在“測定動滑輪機械效率”的實驗中，小明用如圖6.3-10所示的動滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作，實驗數(shù)據(jù)如下： 圖6.3-10

41、(1)實驗時，用手___________拉動彈簧測力計，使掛在動滑輪下的鉤碼緩緩上升。 (2)第①次實驗時測得動滑輪的機械效率為___________。 (3)第③次實驗時，鉤碼上升的速度為0.05 m/s，則拉力的功率為___________W。靜止時拉力F的大小___________(選填“大于”“小于”或“等于”)1.7 N。 (4)由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將___________(選填“增大”“減小”或“不變”)。 答案：(1)勻速豎直 (2)71.4% (3)0.17 小于 (4)增大 12．如圖6.3-11所示，在探究滑輪組的機械

42、效率實驗中小龍和小文用同樣的滑輪，卻連成了甲、乙不同的滑輪組并測出了各自的實驗數(shù)據(jù)。 甲 乙 圖6.3-11 (1)小文測得滑輪組的機械效率為___________。 (2)實驗后小文想：對于同一個滑輪組，它的機械效率是否不變呢?經(jīng)過思考后他認(rèn)為：即使像圖乙那樣已繞好的滑輪組，機械效率也不是固定的，還應(yīng)該與___________有關(guān)，并用實驗驗證了自己的猜想是正確的。小文的實驗方法是_________________________________ 。 (3)小龍認(rèn)為：用滑輪組提升重物時，人提升動滑輪所做的功是沒有用的，所以，___________也

43、應(yīng)該是影響滑輪組機械效率高低的主要因素。 答案：(1)62.5% (2)物體重力 改換不同重力的鉤碼 (3)動滑輪所受重力 四、計算題 13．(2016·通州一模)如圖6.3-12所示，工人用滑輪組提升重480 N的物體，所用拉力F為200 N，物體以0.2 m/s的速度勻速上升了2 m。求： 圖6.3-12 (1)拉力F所做的功； (2)拉力F做功的功率； (3)滑輪組的機械效率。 答案：(1)W＝Fs＝200 N×3×2 m＝1 200 J。 (2)P＝Fv＝200 N×3×0.2 m/s＝120 W。 (3)η====80%。 拓展提高 1．(2015·通

44、州一模)如圖6.3-13所示，是利用電動機通過滑輪組提升水中物體A的示意圖。當(dāng)浸沒在水中的物體A勻速上升時，滑輪組的機械效率為80%；當(dāng)物體A離開水面后，以0.1 m/s的速度勻速上升時，電動機的功率為P。已知物體A的體積V=0.2 ，質(zhì)量m=0.5 t。不計繩重、滑輪軸摩擦及水的阻力，g取10 N/kg。 圖6.3-13 求：(1)動滑輪重。 (2)電動機的功率P。 解：(1)物體A受到的浮力 ×10 N/kg×0.2 N η= 因此η= 0.8= =750 N。 圖6.3-14 (2)A離開水面后，以動滑輪和A為整體 =mg=500 k

45、g×10 N/kg=5 000 N F=G==×(5 000 N+750 N)= N P=Fv= N×3×0.1 m/s=575 W。 2.圖6.3-15是某建筑工地利用滑輪組和卷揚機提起重物的示意圖。當(dāng)以速度勻速提起質(zhì)量為的建筑材料時，滑輪組的機械效率為，卷揚機拉力的功率為；當(dāng)以速度勻速提起質(zhì)量為的建筑材料時，滑輪組的機械效率為，卷揚機拉力的功率為。若=5%，∶=2∶3，=90 kg，動滑輪受到的重力=100 N?；喤c軸的摩擦、細(xì)繩受到的重力忽略不計，g取10 N/kg。求： 圖6.3-15 (1)提起質(zhì)量為的建筑材料時卷揚機對繩的拉力； (2)兩次工作過程中，建筑材料上升

46、的速度與之比。 解：(1)設(shè)提起質(zhì)量的建筑材料時卷揚機對繩的拉力為，根據(jù)動滑輪受力關(guān)系可得 ===500 N。 (2)設(shè)質(zhì)量為、的建筑材料上升高度都為h，則 ==90%。 因為=5%, 所以+5%=95%。 = =1 900 N 設(shè)提起質(zhì)量的建筑材料時卷揚機對繩的拉力為，根據(jù)動滑輪受力關(guān)系可得 ===1 000 N 根據(jù)P=Fv有 , = =。 實戰(zhàn)演練 1.(2016·西城一模)(多選)小剛利用如圖6.3-16所示的滑輪組及相關(guān)器材進(jìn)行實驗，改變所掛物體重G，在繩自由端施加豎直向上的拉力F，使滑輪組勻速提拉重物升高相同的高度，拉力所做的總功為W，滑輪組的機

47、械效率為η。不計繩重及輪與軸的摩擦，圖6.3-17中關(guān)于物重G及對應(yīng)的W和η的關(guān)系圖像，其中正確的是( ) 圖6.3-16 A B C D 圖6.3-17 答案：BD 2．(2016·房山一模)用如圖6.3-18所示的滑輪組，做“探究滑輪組機械效率”的實驗，測出了如下表所示的實驗數(shù)據(jù)。 圖6.3-18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實驗過程中，此滑輪組的機械效率為___________%。 (2)用此滑輪組勻速提起重為G的物體升高h(yuǎn)，所用時間為t。拉力的大小為F，則拉力F的功率P=___________。(用該題中已知字母表示) 答案：80 21