滑輪、斜面及機械效率(解析版)-2023年中考物理練習(知識清單＋基礎＋提高)

專題14滑輪、斜面及機械效率

量考點1滑輪與滑輪組

定滑輪動滑輪滑輪組

中間的軸固定不動的滑和重物一起移動的滑

定義定滑輪和動滑輪的組金。

輪。輪。

動力臂為阻力臂2倍

實質等臂杠桿

的省力杠桿。

、、\\\\、3

〃〃〃//

變形或圖ΠJF4

示

Wah

不省力但是改變動力的省一半的力，但不能既行力又能改變動力的方

特點

方向。改變動力的方向。向。

尸移動距

離(S)和G

s=hs=2hs=nlι

移動距離

(/?)關系

堂考點2斜面與輪軸

具體內容

定義一個與水平面成一定夾角的傾斜平面

省力機械

斜面

特點

如圖，用/表示力，s表示斜面長，〃表示斜面高，物重為G。

理想情況下，根據功的原理，得W=FS=G/3變形得F=

當力一定時，斜面越長越省力,例如盤山公路。

實例飲料瓶瓶蓋、螺絲釘、螺旋千斤頂等。

由殮和地組成，能繞共同軸線轉動的簡單機械叫做輪軸；半徑較

定義

大的是輪，半徑較小的是軸。

能夠連續(xù)旋轉的杠桿，支點就在軸線，輪軸在轉動時輪與軸有相

同的轉速。

如ES所示，R為輪半徑，廠為軸半徑，Q為作用在輪上的力，F

輪軸2

ME用在軸上的力，根據杠桿平衡條件，有HR=F2的動力X輪半

徑==阻力X軸半徑)?？芍寒攧恿ψ饔迷谳喩?，則輪軸為省力杠

實質

桿;當動力作用在軸上，則輪軸為費力杠桿。

€同

考點3機械效率的計算

知識點具體內容說明

使用機械時，完成工作目的必須做

三有用功(1)有用功總小于總功,所以

的功，用W有表示。

機械效率總小于1,通常用百

種并非需要，又不得不做的功，用分數％表示。

額外功

Wss表示。

功(2)提高機械效率的方法：減

有用功與額外功的和，也是作用在小機械自重、減小機件間的

總功機械上的動力做的功：W&—FS—摩擦、增大物重。

W有+W頷。

機械

有用功跟總功的比值，用公式表示為〃=罌Xlo0%,實際中〃<1。

VV總

效率

(1)被提升的物重：物重增加，機械效率提高；(2)動滑輪重：動滑

影響機滑輪組

輪增加，機械效率減?。?3)繩重和摩擦。

械效率

一(1)斜面的傾斜程度：斜面越陡，機械效率越高。

的因素斜面

(2)斜面的粗糙程度：斜面越粗糙，機械效率越低。

1.實驗器材：一盒鉤碼、(材料不同的)兩組滑輪、鐵架臺、彈簧測力計、刻度尺。

2.實驗方法：控制變量法。

3.實驗結論：滑輪組的機械效率與提升物體的重力、滑輪組的自身結構以及摩擦有關。

(1)在滑輪組的自身結構相同時，提升的物體重力越大，滑輪組的機械效率越大。

(2)在提升的物體重力相同時，滑輪組自身的結構越簡單，滑輪組的機械效率越大。

4.問題探究：

(1)實驗中，應怎樣拉動彈簧測力計？為什么要這樣做？

豎直勻速拉動，使彈簧測力計示數穩(wěn)定，便于讀出拉力的大小。

(2)如何探究滑輪組的機械效率與物重的關系？

保持滑輪組的自身結構、摩擦因素等均不變，改變提升的鉤碼的重力，觀察并記錄彈簧測力

計的示數，計算比較機械效率的高低。

（3）如何探究滑輪組的機械效率與滑輪組的自身結構的關系？

保持提升的鉤碼的重力不變，改變滑輪組的自身結構（改變動滑輪的材料或動滑輪的個數）,

觀察并記錄彈簧測力計的示數，計算比較機械效率的高低。

（4）實驗結束后，如何計算總功、有用功、額外功？

①W總=區(qū)（F是繩端的拉力，s是繩端通過的距離）；

②W有=G?（G是提升鉤碼的重力，力是鉤碼被提升的高度）；

③W施=W/一W■

基礎檢測（限時30min）

一、單選題

1.如圖所示，分別用力B、F2、B勻速提起物體A,若不計摩擦，關于三個力的大小關

系，下列選項中正確的是（）

A.F1<F2<F3B.F∣>F2>F3C.F2>F1=F3D.F1=F2=F3

【答案】D

【解析】因為定滑輪相當于一個等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同

一重物G,沿三個不同方向，用的拉力大小相等，即B、F2、B都等于物體的重力，故D

符合題意。

故選Do

2.盤山公路是在高山上修建的公路，彎彎曲曲，如圖所示。要研究汽車在它上面運動時的

做功和受力情況，物理學中把它抽象為一種模型，此模型是（）

A.杠桿B.斜面C.定滑輪D.動滑輪

【答案】B

【解析】彎彎曲曲的盤山公路其實是簡單機械中的斜面，在利用斜面時，可以起到省力的

作用。

故選Bo

3.以下是同學們對機械效率的一些理解，其中正確的是（）

A.越省力的機械，其機械效率一定越高

B.機械效率越高，機械做功一定越快

C.功率越大的機械做功一定越多

D.做有用功越多的機械，機械效率不一定越高

【答案】D

【解析】A.機械效率的高低與機械是否省力無關，例如：通常情況下定滑輪比動滑輪的

機械效率高，但定滑輪不省力，而動滑輪能省一半力，故A錯誤；

B.機械效率越高，說明有用功占總功的比例大，功率是描述做功快慢的物理量，所以機械

效率越高，機械做功不一定越快，故B錯誤；

C.做功的多少與功率和做功時間有關，功率越大的機械做功越快，但做功不一定多，故C

錯誤；

D.機械效率是有用功占總功的百分比，做的有用功越多，不知道所做總功的多少，所以

機械效率不一定越高，故D正確。

故選Do

4.如圖所示，用完全相同的四個滑輪和兩根細繩組成甲、乙兩個滑輪組，在各自的自由端

分別施加尸/和用的拉力，在相同時間內將相同的重物豎直勻速提升相同的高度（不計繩

重、輪重和一切摩擦）。下列說法正確的是（）

x

ψ-

l,

-l

甲乙

A.拉力B小于拉力尸2

B.甲繩子自由端移動速度小于乙繩的

C.甲、乙兩滑輪組均屬于費力的機械

D.甲、乙兩滑輪組繩子自由端移動的距離相等

【答案】B

【解析】A.不計繩重及摩擦，因為拉力為

F=L（G+G動）

n

且中滑輪組的繩子承重股數為川=2,乙滑輪組的繩子承重股數為“2=3,所以甲滑輪組繩端

的拉力為

￡=](G物+G動)

乙滑輪組繩端的拉力為

Λ=-(Gw+?)

因為物體以及動滑輪的重力相等，所以B>B,故A錯誤；

B.由圖與A分析知，甲滑輪組繩子自由端移動的速度V*2v物乙滑輪組繩子自由端移動

的速度V乙=3v物，所以甲繩子自由端移動速度小于乙繩的自由端移動的速度，故B正確；

C?使用動滑輪能夠省力，為省力杠桿，故C錯誤；

D.因為繩子自由端移動的距離s="〃，提升物體的高度人相同，所以甲滑輪組繩子自由端

移動的距離為S∕=2/?,乙滑輪組繩子自由端移動的距離為S?=?/?,則S/WS2，故D錯誤。

故選Bo

二、填空題

5.在我國古代，簡單機械就有了許多巧妙的應用。如圖甲所示，護城河上安裝的吊橋，在

拉起吊橋過程中，滑輪C屬于（選填"定"或"動"）滑輪，吊橋可看作支點為

（選填"A""B"或"C）點的杠桿。如圖乙所示，用滑輪拉著一重為50N的物體豎直

向上勻速運動，利用該滑輪能?。ㄟx填"力"或"功"）。若滑輪重ION,不計繩重

及摩擦，拉力F為N0

【答案】定B

【解析】［1J在拉起吊橋過程中，滑輪組C的軸固定不動，為定滑輪，定滑輪的作用是改變

力的方向，不能省力。

⑵由圖可知，在拉起吊橋過程中，吊橋繞著B點轉動，所以護城河上安裝的吊橋的支點是

B點。

⑶由圖知，施加拉力F時，物體上升過程中滑輪也同時上升，所以此滑輪是一個動滑輪，

由動滑輪的工作特點可知，使用動滑輪不能改變力的方向且費距離，但可以省力。

⑷已知物體重50N,滑輪重ION,動滑輪上承受重物的繩子股數

n=2

不計繩重及輪與軸間的摩擦，繩子自由端的拉力為

F=g（G物+G動）=→（50N+10N）=30N

6.如圖是放在桌面上的一種吸盤式水果削皮器。手搖的部位相當于一種簡單的機械

（選填"斜面"或"輪軸"）；削皮刀片做得很鋒利是為了壓強。

【答案】輪軸增大

【解析】⑴手搖的部位在使用時繞中心軸轉動，所以屬于輪軸。

⑵削皮刀片做得很鋒利，是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強。

7.如圖所示，工人沿斜面用30N的推力把一箱重為60N的貨物從斜面底端緩慢勻速推進

車廂，斜面高1.2m,機械效率為60%,則此斜面的長度為m。

F

【答案】4

【解析】工人做的有用功

卬"〃=G∕z=60Nχl.2m=72J

工人做的總功為

仁干逐一

則斜面的長度為

區(qū)=*4m

F30N

8.在建筑工地上，小明同學利用如圖所示的裝置，用25N的拉力使重為300N的物體A沿

著水平地面勻速運動，A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，不計繩重及

滑輪組的摩擦，則動滑輪所受重力N,該裝置的機械效率為,若增加物體A

的重力，仍使物體A勻速運動，則該裝置的機械效率將（選填"增大"、"減小"或"不

變”）。

【答案】15N80%增大

【解析】⑴物體A受到的摩擦力

f=0.2G=0.2X300N=60N

由題意可知，人施加的拉力

_G動+f

1F—

3

所以動滑輪的重力

G動=3尸一∕=3x25N-60N=15N

⑵該裝置的機械效率

%=?L=2?=∕=-^L=80%

W&FS物FX3s物3F3×25N

⑶若增加物體A的重力，物體A對地面的壓力增大，物體受到的滑動摩擦力增大，由于物

體A勻速運動，所以拉力也會增大，總功一定時，有用功占總功的比例會增大，故機械效

率會增大。

三、實驗題

9.如圖是小海同學"研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗裝置。他按圖示提起鉤碼時注意保持

測力計勻速移動，分別測得一組數據如下表所示

鉤碼重鉤碼升高高度測力計示數測力計移動距離

G/Nh/mF/NS/m

甲0.980.20.980.2

乙0.980.21.020.2

丙0.980.20.550.4

請你分析:

(I)比較測力計示數的大小，可知：使用動滑輪的好處是；

(2)比較測力計拉力的方向，可知：使用定滑輪的好處是：

(3)把鉤碼升高相同的高度，比較乙和丙實驗測力計移動的距離，可知：使用動滑輪

【答案】省力改變了用力的方向費距離

【解析】(1)[1]由表中的數據知，在丙中，拉力

F=0.55N<G=0.98N

故使用動滑輪的好處是省力。

(2)[2]由表中的數據知，在乙中，拉力

尸=0.98N=G=O.98N

雖然拉力與物重相等，但是向下用力，故使定滑輪的好處可以改變用力的方向。

(3)[3]乙測力計移動距離為0.2m,丙測力計移動距離為0.4m,故使用動滑輪費距離。

10.小金用如圖所示的裝置研究某斜面的機械效率與木塊重力大小之間的關系，實驗時控

制木塊與斜面的粗糙程度都相同，部分實驗數據如下表：

實驗斜面傾木塊重

斜面高度沿斜面拉力斜面長有用功總功機械

A/mF/NSlmW√J

次數角G/NW〃/J效率η

130°1.00.50.71.00.50.771.4%

230°2.00.51.41.0①

1.01.4

330°3.00.52.11.01.52.171.4%

（I）表中空格①的值是；

（2）小明分析實驗數據得出的初步結論是：在斜面傾角和木塊與斜面的粗糙程度不變時,

斜面機械效率與木塊重力大小無關。對此，你對小明有何建議？;

（3）為提高測量的準確度，在用彈簧秤測拉力時，需要注意的事項是（寫一條即

可）。

【答案】71.4%見解析見解析

【解析】（1）⑺第2次實驗時斜面的機械效率

7='?×1OO%=L2I=×1OO%=71.4%

W,,1.4J

（2）[2]實驗時，只在某一確定的斜面傾角和斜面粗糙程度的情況下，改變木塊重力進行

了實驗，結論具有偶然性，應該多次改變斜面的傾角和斜面的粗糙程度，進行多次實驗，

才能使得到的結論具有普遍性。

（3）⑶實驗中，要勻速地拉動彈簧測力計，才能使彈簧測力計的示數穩(wěn)定，提高準確

度。

四、計算題

11.工人用如圖所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定，滑輪與鋼繩間的摩擦力及

繩重忽略不計。若某一次工人將重800N的建材勻速豎直向上提升了6m,所用的拉力為

300N,求：

（1）動滑輪的重力；

（2）鋼繩自由端移動的距離；

（3）當所運送建材的重為IlOON時，工人作用在繩子上的拉力。

????????

【答案】（I）100N；（2）18m；（3）400N

【解析】解：（1）由圖示可知，滑輪組承擔重量的繩子股數為〃=3,滑輪與鋼繩間的摩

擦力及繩重忽略不計，由F=g（G+GQ可得，動滑輪的重力

G?=3F-G=3×300N-800N=100N

（2）已知建材上升的高度為6m,則鋼繩自由端移動的距離

s=3∕z=3x6m=18m

（3）滑輪與鋼繩間的摩擦力及繩重忽略不計，當所運送建材的重為IIoON時，工人作用

在繩子上的拉力為

F=g（G+G動）=：X（HOON+100N）=400N

答：（1）動滑輪的重力為IOON；

（2）鋼繩自由端移動的距離為18m；

（3）當所運送建材的重為IIOON時，工人作用在繩子上的拉力為400N。

12.水平地面上放置重為300N、邊長為0.2m正方體物塊，如圖甲所示。現用斜面將物塊

由底端勻速拉到頂端，如圖乙所示。己知平行于斜面的拉力廠為180N,物體移動的距離為

5m,升高2m,用時5s。g取ION/kg。求：

（1）物塊對水平地面的壓強；

（2）拉力的功率；

（3）斜面的機械效率。

【答案】(1)7500Pa;(2)180W；(3)66.7%

【解析】解：（1）物體放在水平地面上，對地面壓力等于其重力，物塊對水平地面的壓強

為

FG300N

P=—=—=----------=--7--5--00Pa

SS0.2m×0.2m

（2）拉力的功率為

180Nχ5m

V=180W

5s

（3）斜面的機械效率為

300N×2m

H=等100%=×1OO%=66.7%

180N×5m

答：（1）物塊對水平地面的壓強為7500Pa;

（2）拉力的功率為180W；

（3）斜面的機械效率為66.7%。

五、綜合題

13.小芳探索人體內的杠桿，發(fā)現脖子里有一根杠桿，將腦袋往后仰時，頸關節(jié)相當于杠

桿的支點，如圖是她畫的簡化圖，幫助人把腦袋往后仰的輸出力、脖子后面的肌肉提供的

輸入力如圖所示。

⑴請在如圖中畫出輸入力的力臂；（）

（2）小明認為：杠桿在小芳畫的輸入力和輸出力的作用下，該杠桿不能平衡。若要平衡，輸

出力必須如圖所示那樣換為杠桿受到的阻力。你覺得（選填"小芳"或"小明"）的

杠桿在如圖所示兩個力作用下能平衡;

⑶在上述正確的杠桿平衡圖中，根據公式.,可判斷輸入力.輸出力（選填

"大于"、"等于"或"小于"）。

【答案】小明地=FJ2大于

【分析】（1）力臂是支點到力的作用線的距離。

⑵阻力是阻礙杠桿運動的力。

⑶杠桿平衡條件用=取2分析。

【解析】（1）口］過支點作垂宜于輸入力的作用線的垂線，即為力臂，如圖所示:

（2乂2］由圖可知，輸入了方向向下，則輸出力一段向上翹，為了杠桿平衡，阻力的方向應該

是斜向卜的，所以小明的杠桿在如圖所示兩個力作用下能平衡。

⑶⑶⑷由圖可知，輸入力的力臂小于輸出力的力臂，根據杠桿平衡條件44=可知，輸

入力大于輸出力。

拔借］檢測（限時30min）

一、單選題

1.甲裝置中，空吊籃A重25N,8處繩子承受的拉力足夠大，C處繩子承受的最大拉力為

IooN。小壯將A提升到高處，施加拉力F隨時間變化關系如圖乙，A上升速度隨時間變化

關系如圖丙。忽略繩重、摩擦、空氣阻力。下列說法不正確的是（）

A.動滑輪所受的重力為15N

B.在l-2s內克服滑輪重做的額外功為30J

C.此裝置最多能勻速運載160N重的貨物

D.此裝置運載貨物最高機械效率為92.5%

【答案】D

【解析】A.由圖可知，在l~2s內吊籃勻速上升，此時拉力為20N,該滑輪組〃=2,則忽

略繩重、摩擦、空氣阻力，動滑輪的重力

G動=M-GA=2χ20N-25N=15N

故A正確，不符合題意；

B.在l~2s內克服滑輪重做的額外功

叫JLG動〃=G動Vt=15N×2m∕sXls=3OJ

故B正確，不符合題意；

C.C處繩子承受的最大拉力為100N,當拉力最大時，運載貨物的重力最大

G人=nF）jGdl-GA=2X1OON-15N-25N=160N

故C正確，不符合題意；

D.運載貨物的重力最大時，機械效率最高，此裝置運載貨物最高機械效率

∕7≠θfe?---------G大力,iw%=80%=---------------------------

嗎i（G大+G）M+G』而160N大+25N+15N

故D錯誤，符合題意。

故選Do

2.如圖所示，物體在沿斜面向上的拉力作用下，從斜面底端勻速拉到斜面頂端，已知斜面

高為/?,斜面長為s,且s=3∕?,物體所受重力為G,斜面的機械效率為50%,若物體受到

的拉力和摩擦力分別用戶和/表示，則（）

AJG2GCJ2Gr_2GC?2GGC?_G,_G

a?F7=7尸B.F=----f=----C.F=----于=-D.FE=—f——

3333326

【答案】C

【解析】根據題意知道,拉力做的有用功

W算用=Gh

拉力做的總功

VVK=Fs=F×3h=3Fh

斜面的機械效率

〃=區(qū)=*=9=5。％

嗎i3Fh3F

解得拉力

F=-G

3

克服摩擦力所做的額外功

%=fs=fX3%=3#=Ψs-‰=3FΛ-Gh=3x,Gh-GII=Gh

則摩擦力

故C符合題意，ABD不符合題意。

故選Co

3.如圖所示是使用不同機械勻速提升同一物體的四種方式（不計機械自重和摩擦），其中

所需動力F最大的是（）

【答案】A

【解析】不計機械自重和摩擦，即在理想狀態(tài)下比較動力的大小。

A.這是動滑輪的特殊使用方法，物體掛在動滑輪一側繩子上，拉動滑輪的輪軸，此時拉

力

尸∕=G+G=2G

B.圖示是一個定滑輪，則拉力

Fi=G

C.繩子的有效段數為3,繩子自由端的拉力

一

'3

D.圖中為斜面，使用任何機械不能省功，根據FS=G力有

F∕×2m=G×lm

可得

FTG

比較所用動力的大小，可知選項A中動力最大，故A符合題意，BCD不符合題意。

故選Ao

4.如圖所示，斜面長IOm,高4m,用沿斜面方向的推力F,將一個質量為50kg的貨

物由斜面底端勻速推到頂端，運動過程中摩擦力做功500J,下列說法正確的是（）

A.機械效率為75%B.F=300N

C.摩擦力為50ND.推力做的總功為300OJ

【答案】C

【解析】AD.推力做的有用功

W?y∕尸G〃="?g〃=50kgxl0N/kgx4m=2000J

推力做的總功

Ws=Wfffff￥W=2000J+500J=2500J

該斜面的機械效率

‰=2000JX100%=80%

W&2500J

故AD錯誤；

B.由Wii=A知道，推力大小

F=工型嗎50N

sIOm

故B錯誤；

C.由W/刁?知道，摩擦力大小

N

故C正確。

故選Co

二、填空題

5.如圖中所小，框內是由"個相同的滑輪安裝成的滑輪組，利用該滑輪組提升質量為

27kg的物體所用的拉力為IOC)N。物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，不計繩重和

摩擦，則滑輪組中動滑輪重N,拉力的功率為W,該滑輪組的機械效率為

【答案】3015090

【解析】⑴由圖乙可知，物體上升高度〃=2m時，繩子自由端移動距離s=6m,由此可

知，動滑輪上繩子的段數為

6m

2m^

物體重力為

G=mg=27kgχ:IoN∕kg=270N

不計繩重和摩擦，有

即

IoON=；（G動+270N）

解得

GΛF30N

⑵由圖乙可知，繩子自由端移動距離s=6m時，所用的時間U4s,則繩子自由端移動的速

度為

V=生=1.5m∕s

4s

拉力的功率為

P=FV=IOONXl.5m∕s=150W

⑶不計繩重和摩擦，該滑輪組的機械效率為

WfrGhGhG270N

S=--=90%

~W~ys~F×3∕J3F3×100N

6.斜面是一種簡單機械，它在生活中的應用非常廣泛。如圖所示，將一箱重為600N的貨

物從2.4m長的固定斜面勻速拉到高為1.2m的貨車上，所用拉力F=400N,則該物體受到

斜面的摩擦力是No

【答案】100

【解析】依題意得，重力在斜面上的分力大小為

G=GX^^=600N?!

2.4m2

貨物被勻速拉到貨車上，貨物受力平衡，因此該物體受到斜面的摩擦力是

f=F-G=4∞N-300N=1OON

7.建筑工地的工人用如圖所示的滑輪組來提升重物。已知重物G=900N,不計繩重和摩

擦，當繩子自由端的拉力F=400N時，可將重物勻速提升2m。在此過程中，拉力尸做功

J,滑輪組的機械效率為;若將該滑輪組的機械效率提高5%,需要用此滑

輪組提升N的重物。

【答案】240075%1200

【解析】［1］由圖可知，滑輪組繩子的有效股數〃=3,則繩子自由端移動的距離

s=nΛ=3×2m=6m

拉力F做功

Wj=F,y=400N×6m=2400J

⑵拉力做的有用功

WA=Gft=900Nx2m=1800J

滑輪組的機械效率

7=?×100%≈l^θθi×100%=75%

Wft2400J

⑶不計繩重和摩擦，由

TG+G動）

可得，動滑輪的重力

G.=nΛ'-G=3×400N-900N=300N

將該滑輪組的機械效率提ι?5%時，其機械效率為*=80%,設提升重物的重力為G，，因克

服重物重力所做功為有用功，克服重物重力和動滑輪重力做的功為總功，所以，滑輪組的

機械效率

GWG'G

X100%=×100%=xl∞%=80%

?值一(G+GTG'+G動G,+300N

解得

G'=1200N

8.質量為60kg的工人用如圖甲所示的滑輪組運送貨物上樓。己知工人在Imin內將貨勻速

提高6m,作用在鋼繩的力為400N,滑輪組的機械效率隨貨物重力的變化如圖乙所示（機

械中摩擦和繩重均不計）作用在鋼繩上的拉力的功率為W,動滑輪的重力為

N,提起貨物的最大重力為No

WWWW

【答案】1202001600

【解析】⑴由圖甲可知，滑輪組繩子的有效股數〃=3,則鋼繩自由端移動的距離

Λ-nΛ=3×6m=18m

作用在鋼繩上的拉力做的功

W,=FΛ=400N×18m=7200J

作用在鋼繩上的拉力的功率

pA=7200J=120W

t60s

[2]由圖乙可知，當物體的重力G=300N時，滑輪組的機械效率為60%,機械中摩擦和繩重

均不計，滑輪組的機械效率為

^≡?×1(X)%=Gh_GhG300N

=60%

7=77-前一G+G動―300N+G動

解得

G?=200N

⑶工人作用在鋼繩上的最大拉力

F犬=GΛ=∕7zg=60kg×10N∕kg=600N

由，/=G+G,河■得提起貨物的最大重力為

G人=nFΛ-G=3×600N-200N=1600N

三、實驗題

9.同學們?yōu)榱颂骄俊笆褂脛踊喌氖　①M力情況”，裝置如圖甲所示。實驗過程中，曉彤多

次改變所掛鉤碼的個數，分別記下每次所掛鉤碼的重力及對應的彈簧測力計示數，并將所

測得數據填寫在表格中：

實驗次數12345678

所掛鉤碼重G/N0.51.01.52.02.53.03.54.0

彈簧測力計示數

0.81.01.31.51.82.02.32.5

F/N

動滑輪重Go/N1.0

（I）曉彤使用動滑輪提升鉤碼的過程中的注意事項是；

（2）用同一動滑輪勻速提升同一重物，若采用如圖乙、丙所示的兩種提升方法，則

F1Fz-,（選填或"="）

（3）分析實驗數據，在忽略摩擦、繩重及實驗誤差的條件下，可以得出彈簧測力計的示數

產與鉤碼的重力G以及動滑輪的重力Go的關系式為；

（4）在分析數據時，曉彤畫出了G。、G、F與實驗次數的圖像，請你根據圖像寫出曉彤探

究的結論。（）

【答案】勻速向上拉動彈簧測力計<F=1（G+Go）見解析

【解析】（1）［1］使用動滑輪提升鉤碼時，需要勻速向上拉動彈簧測力計，使動滑輪處于

平衡狀態(tài)，測力計的示數保持不變，方便讀數。

(2)⑵動滑輪是一省力杠桿，其支點在輪與繩子的接觸點上，當使用圖乙方法提升重物

時，阻力臂及動力臂分別為輪半徑及二倍輪半徑，據杠桿的平衡條件有

GR=FrlR

當使用圖丙提升重物時，阻力臂等于輪半徑，而動力臂小于2倍阻力臂為/,則有

GR=F2I

那么

F∣<F2

(3)⑶由表格數據知，每組鉤碼與動滑輪的總重的二分之一都約為等于彈簧測力計的示

數，所以在忽略摩擦、繩重及實驗誤差時，有

F=1(G+Go)

(4)[4]由圖像知，當G>Go時，物重越大，使用動滑輪省力越多；當G<G。時，使用動滑

輪要費力；當G=G。時，使用動滑輪不省力也不費力。

10.瘋狂物理實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如下表所示，裝置如圖19

所示。

實驗次數物理量123

鉤碼重G/N446

鉤碼上升高度

0.10.10.1

ft/m

繩端拉力F/N1.81.62.4

繩端移動距離0.30.4

（I）實驗中應沿豎直方向緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼上升;

（2）小組同學用第1次實驗中使用的裝置做第3次實驗，表中第3次實驗中空缺的數據應

為：繩端移動距離S=m,機械效率〃=%；

（3）如采用圖丙裝置，改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數據并繪制出如

圖丁的圖像，分析可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率

（選填"越高"、"不變"或"越低"）；分析圖像中的4點可知，被提升物體所受

的重力為N（忽略繩重和摩擦）。

（4）若每個滑輪的質量為IoOg,則第二次實驗中克服摩擦做的額外功為J,

（不計繩重）

（5）如圖丙所示，將滑輪組換一種繞繩方法，提升相同的物體時，滑輪組的機械效率變

小，試著分析原因。

（6）物理學中把機械對重物施加的力與人對機械施加的力的比值叫作機械效益MA,用于

比較不同機械的省力程度?，F用圖甲所示滑輪組勻速提升重物，不計繩重和摩擦。則下列

描述滑輪組的機械效率〃與機械效益AM、機械效益MA與物體重力G的關系圖線中，可

能正確的是。

（7）某同學在實驗中損壞了彈簧測力計，無法測量鉤碼重力為8N時的機械效率，他認為

可以利用現有的實驗數據計算出動滑輪的重力，再利用"=κ?-就可以計算出鉤碼重

c?,+5?

力為8N時的機械效率，他的想法是的（選填"正確"或"錯誤"）.

【答案】勻速0?383.3越低30.04彈簧測力計未重新調零A錯誤

【解析】（1）⑴實驗中應沿豎直方向緩慢勻速拉動彈簧測力計，以保證拉力大小恒定。

（2）⑵實驗1中，繩端移動距離是物體上升高度的3倍，則該滑輪組繩子承重段數〃=3,

用第1次實驗中使用的裝置做第3次實驗，則繩端移動距離

S=泌=3χ0.1m=0.3m

繩端移動距離為0.3m。

⑶機械效率

%%=0=C=83.3%

唯FnhnF3×2.4N

機械效率為83.3%。

（3）⑷由圖丁可知，隨著動滑輪重力的增加，機械效率成下降趨勢，說明被提升物體所

受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低。

⑸忽略繩重和摩擦時，滑輪組機械效率

G

η-----------

G+G動

根據圖中A點的數據

75%=

G÷1N

解得

G=3N

被提升物體所受的重力為3N。

（4）⑹第二次實驗中總的額外功

嗎,.=FS-G∕ι=1.6N×0.4m-4NXO.lm=0.24J

根據圖中數據可以判斷，第二組實驗使用的時乙滑輪組，有兩個動滑輪，則克服動滑輪重

力做的額外功

Wif,=G,ith=mtiigh=2×O.lkgX1ON/kg×0.1m=0.2J

第二次實驗中克服摩擦做的額外功

w?=%%”=°?24J-0.2J=0.04J

第二次實驗中克服摩擦做的額外功0.04Jo

（5）⑺滑輪組的機械效率與繞繩方式無關，滑輪組的機械效率變小，可能是因為滑動變

阻器在向下拉動之前未重新調零，使測得的拉力偏大，滑輪組機械效率偏小。

（6）網機械對重物施加的力與人對機械施加的力的比值叫作機械效益MA,則

…GG

MA=—=n×—=nη

FnF

說明機械效益MA與機械效率成正比，則A圖正確?；喗M機械效益MA與機械效率一

樣，隨著物體重力的增加而增大，但只會越來越接近〃，不能達到九，則CD圖像錯誤。

（7）[9]公式V=「只有在不計繩重和摩擦的條件下才能使用，實驗中會有繩重和摩

G物+G動

擦的影響，所以他的想法是錯誤的。

四、計算題

11.如圖，用滑輪組將重為IoON的重物勻速提升2m時，繩端的拉力為40N,動滑輪的質

量為lkg,g取IoN/kg。計算:

（1）提升重物做的有用功;

（2）滑輪組的機械效率;

（3）克服摩擦和繩重所做的功。

【答案】(1)200J；(2)83.3%；(3)20J

【解析】解：（1）提升物體所做的有用功

W?=GΛ=100N×2m=200J

（2）由圖可知與動滑輪相連的繩子股數為3,所以繩子自由端移動的距離為物體上升高度

的3倍，則總功

Wj=FS=40Nx2x3m=240J

所以效率

〃普*%

（3）額外功包括克服摩擦和繩重所做的功以及克服動滑輪的重力所做的功，而額外功