【核心素養(yǎng)】342簡(jiǎn)單機(jī)械-浙教版科學(xué)九上探究學(xué)案

3.4.2簡(jiǎn)單機(jī)械核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)化學(xué)觀念：區(qū)分定滑輪和動(dòng)滑輪，了解其特點(diǎn)及實(shí)質(zhì);了解滑輪組的特點(diǎn);能正確判斷有用功、額外功和總功，知道機(jī)械效率的公式及計(jì)算;知道斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械?？茖W(xué)思維:歸納定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn);經(jīng)歷從具體到抽象的研究過程，學(xué)會(huì)比較。會(huì)應(yīng)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。經(jīng)歷從具體到抽象的研究過程，學(xué)會(huì)比較。會(huì)應(yīng)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算?？茖W(xué)探究與實(shí)踐:通過利用滑輪提升重物的活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作觀察和描述的能力:通過畫圖的方法尋找滑輪的五要素，能得出滑輪的實(shí)質(zhì)就是杠桿的結(jié)論。在探究滑輪組機(jī)械效率中，分析總結(jié)簡(jiǎn)單機(jī)械的效率。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:學(xué)會(huì)合作和交流，體驗(yàn)成功探究帶來的樂趣，感悟生活中處處有科學(xué)通過學(xué)習(xí)體會(huì)提高機(jī)械效率對(duì)節(jié)約能源和促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的重要意義。課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)1.定滑輪:滑輪軸固定不動(dòng);動(dòng)滑輪:滑輪軸隨鉤碼一起移動(dòng)。2.定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，只能改變力的方向，不能改變力的大小。不省力也不省距離。改變力的方向不會(huì)改變力的大小。動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。省力費(fèi)距離。不能改變力的方向。若力的方向不與動(dòng)滑輪直徑垂直，則省的力小于一半，不是最省力的方法。動(dòng)力移動(dòng)的距離大于鉤碼上升的距離。3.豎直拉物體:自由端拉力F和總重力G的關(guān)系是繩子自由端移動(dòng)的距離s與物體上升的高度h的關(guān)系是S=nh自由端移動(dòng)速度V自和物體移動(dòng)速度V物的關(guān)系V自=nV物水平拉物體:自由端拉力F和摩擦力f的關(guān)系是繩子白由端移動(dòng)的距離S自與物體移動(dòng)距離s物的關(guān)系是S自=nS物自由端移動(dòng)速度V自和物體移動(dòng)速度V物的關(guān)系V自=nV物注意:n為圍繞動(dòng)滑輪上繩子的股數(shù)。4.為了達(dá)到某一目的必須要做的功，叫做有用功，用W有表示；利用機(jī)械時(shí)，人們不得不額外做的功叫做額外功，用W額表示;有用功與額外功的和為總功，用W表示。W總=W有+W額。5.科學(xué)上把有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，6.提高機(jī)械效率的方法:增加有用功，如在機(jī)械能承受的范圍內(nèi)增加每次提起重物的重力;減小額外功，如改進(jìn)結(jié)構(gòu)使機(jī)械更合理、更輕巧，盡量減小摩擦力等7.斜面的機(jī)械效率為8.粗糙程度相同的斜面，斜面傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率越高。若斜面光滑無摩擦，則無額外功,有用功等于總功。課中研學(xué)課中研學(xué)任務(wù)一:探究滑輪【活動(dòng)1】1．觀察滑輪，并指出它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2．請(qǐng)用滑輪、細(xì)線、鐵架臺(tái)等設(shè)計(jì)兩種方案，要求利用滑輪把鉤碼提升起來，在圖345中畫出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。3．利用設(shè)計(jì)的方案，組裝好裝置，提升鉤碼?！敬鸢浮渴褂没喒ぷ鲿r(shí),根據(jù)滑輪軸的位置是否移動(dòng),可將滑輪分成定滑輪和動(dòng)滑輪兩類?！净顒?dòng)2】1．如圖346甲所示，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼的重G1。2．如圖346乙所示，通過定滑輪用彈簧測(cè)力計(jì)勻速向下拉動(dòng)鉤碼，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1，并與鉤碼的重相比較。改變拉力的方向，如圖346丙所示，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是否發(fā)生變化？3．先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼和滑輪的總重G2。如圖346丁所示，通過動(dòng)滑輪用彈簧測(cè)力計(jì)勻速向上拉動(dòng)鉤碼，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F2，并與鉤碼和滑輪的總重相比較。同時(shí)注意觀察F2拉過距離s與重物上升高度h間的關(guān)系?！敬鸢浮扛淖兝Ψ较?，拉力依然為F1，力的大小不變。由此可知:使用定滑輪不能省力，但能夠改變力的作用方向。F2=1/2G2S=2h由此可知使用動(dòng)滑輪可以省一半力，但不能改變力的作用方向，而且動(dòng)力移動(dòng)的距離大于鉤碼上升的距離(費(fèi)距離)?！净顒?dòng)3】1．用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼和動(dòng)滑輪的總重G。

2．按如圖348甲所示方式勻速拉動(dòng)繩子，記錄此時(shí)承擔(dān)重物和動(dòng)滑輪總重的繩子股數(shù)和彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1。

3．按如圖348乙所示方式勻速拉動(dòng)繩子，記錄此時(shí)承擔(dān)重物和動(dòng)滑輪總重的繩子股數(shù)和彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F。實(shí)驗(yàn)鉤碼和動(dòng)滑輪的總重

（牛）承重繩子股數(shù)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力

（牛）甲乙【答案】實(shí)驗(yàn)鉤碼和動(dòng)滑輪的總重

（牛）承重繩子股數(shù)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力

（牛）甲441.0乙450.8分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出,在忽略摩擦、繩重及實(shí)驗(yàn)誤差的條件下,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與鉤碼的重G以及動(dòng)滑輪的重G0的關(guān)系為,即重物與動(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?！舅伎寂c討論】杠桿、滑輪等簡(jiǎn)單機(jī)械，有的省力、有的不省力，使用它們時(shí)，有的可以少移動(dòng)距離，有的卻要多移動(dòng)距離。在使用簡(jiǎn)單機(jī)械時(shí)，你認(rèn)為省力或費(fèi)力、省距離或費(fèi)距離，它們之間有什么關(guān)系？【答案】省力的機(jī)械一定費(fèi)距離，費(fèi)力的機(jī)械一定省距離。【例題】纏繞滑輪的繩子能承受的最大拉力為300牛，用它連接成如圖349所示的滑輪組，能否提升600牛的重物？（已知?jiǎng)踊喼?0牛，摩擦及繩的質(zhì)量不計(jì)）解：在圖349所示的滑輪組中，重物和動(dòng)滑輪的總重G＝600牛＋20牛＝620牛。因?yàn)榭傊厥怯?股繩子承擔(dān)，所以，所用的拉力為：F=1/2G=620牛/2=310?？梢?，拉力大于繩子所能承受的最大拉力，所以不能用來提升600牛的重物。答：該滑輪組不能用來提升600牛的重物。任務(wù)二:探究機(jī)械效率【思考與討論1】1．在用動(dòng)滑輪提升重物的過程中，除了克服動(dòng)滑輪自重和摩擦力所做的額外功外，還需要做哪些額外功？你希望額外功大一些還是小一些？2．請(qǐng)從功是能量轉(zhuǎn)化的量度的角度，對(duì)有用功、額外功和總功進(jìn)行分析。怎樣描述機(jī)械工作時(shí)能量的利用率？【答案】1.所做的額外功還有克服繩子的重力和盛重物的器具的重力所做的功。我希望額外功小一些。2.在用機(jī)械提升重物時(shí),人提供的能量(總功)一部分轉(zhuǎn)化為重物增加的勢(shì)能(有用功)，一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)滑輪增加的勢(shì)能和克服摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能(額外功)。對(duì)我們有用的僅占了總能量的一部分,我們可以用有用功在總功中所占的比例大小來描述機(jī)械工作時(shí)能量的利用率。【思考與討論2】機(jī)械功率與機(jī)械效率有什么區(qū)別？【答案】物理量機(jī)械效率機(jī)械功率定義有用功跟總功的比值單位時(shí)間里完成的功表達(dá)式P=W/t相關(guān)因素有用功W有用、總功W總功W、完成功所用的時(shí)間t物理意義反映機(jī)械性能的好壞反映做功的快慢說明機(jī)械效率與機(jī)械功率之間沒有關(guān)系【活動(dòng)】1．如圖352所示，將1塊長(zhǎng)木板的一端墊高，構(gòu)成一個(gè)斜面，用刻度尺測(cè)出斜面的長(zhǎng)s和斜面的高度h。2．用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小車的重力。3．用彈簧測(cè)力計(jì)沿著斜面把小車從斜面底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。4．改變斜面的傾斜程度，重復(fù)上述步驟2次。5．將測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中。表33測(cè)量斜面的機(jī)械效率斜面的傾斜程度小車重力G（牛）斜面高度h（米）沿斜面拉力F（牛）斜面長(zhǎng)s（米）有用功W有用（焦）總功W總（焦）機(jī)械效率η較緩較陡最陡【答案】斜面的傾斜程度小車重力G（牛）斜面高度h（米）沿斜面拉力F（牛）斜面長(zhǎng)s（米）有用功W有用（焦）總功W總（焦）機(jī)械效率η較緩20.10.60.50.20.367%較陡2.0.210.50.40.580%最陡20.31.40.50.60.786%結(jié)論:對(duì)于光滑程度相同的斜面,傾斜程度越大，機(jī)械效率越高。斜面的機(jī)械效率為課堂任務(wù)課堂任務(wù)總結(jié)本節(jié)的概念，梳理概念之間的聯(lián)系，畫出思維導(dǎo)圖。課后練習(xí)課后練習(xí)1.如圖所示，下列滑輪使用過程中（不計(jì)摩擦、滑輪重力和繩重）可以省力的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】【分析】根據(jù)定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)分析判斷。

【解答】ACD.定滑輪不省力不費(fèi)力，故A、C、D不合題意；

B.動(dòng)滑輪會(huì)省一半的力，故B符合題意。

故選B。2.如圖所示，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計(jì)摩擦，關(guān)于三個(gè)力的大小關(guān)系，下列選項(xiàng)中正確的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3【解答】解：因?yàn)槎ɑ喯喈?dāng)于一等臂杠桿，只能改變力的方向，而不省力，故定滑輪拉同一重物G，不計(jì)摩擦，沿三個(gè)不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物體的重力。故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。3.如圖所示，不計(jì)摩擦，把重G=16N的物體勻速提起所用的拉力F=10N，則關(guān)于該動(dòng)滑輪的說法中錯(cuò)誤的是（）A．動(dòng)滑輪重4NB．使用該動(dòng)滑輪要費(fèi)距離C．該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%D．提升物體的速度越快，機(jī)械效率越高【答案】D【解析】（1）已知拉力和物體的重力根據(jù)公式G動(dòng)=2FG計(jì)算即可；

（2）動(dòng)滑輪不能改變力的方向，但可以省力；

（3）已知拉力和物體重力根據(jù)公式η=G2F計(jì)算動(dòng)滑輪的機(jī)械效率；

（4）根據(jù)公式η=W有W額=W有W有+W額=GG+G動(dòng)可知，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率只與物體重力和動(dòng)滑輪的重力有關(guān)，與其它因素?zé)o關(guān)。

4.現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個(gè)滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個(gè)力替代“收”（圖2），使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度。不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個(gè)滑輪能省力B．甲拉力大小等于乙拉力大小C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功D．甲拉力使繩自由端移動(dòng)的速度小于乙拉力使繩自由端移動(dòng)的速度【答案】B【解析】【分析】A.由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，由此得出結(jié)論；

B.定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂都等于滑輪的半徑，根據(jù)杠桿的平衡條件可得出結(jié)論；

C.由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移動(dòng)的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W=Fs可知甲、乙拉力做功的大小，由此可得出結(jié)論；

D.由題意可知，重物在相同時(shí)間內(nèi)上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移動(dòng)的距離等于重物上升的距離，由此可得出結(jié)論。

【解答】A.由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯(cuò)誤；

B.定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確；

C.由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W=Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯(cuò)誤；

D.由題意可知，重物在相同時(shí)間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動(dòng)的距離等于重物上升的距離，繩子移動(dòng)的時(shí)間和重物上升的時(shí)間相同，根據(jù)v=st5.小明用如圖裝置“測(cè)量大氣壓”時(shí)，發(fā)現(xiàn)彈簧秤的量程太小，無法拉開緊貼在地面上的吸盤，于是他加了一個(gè)輕質(zhì)滑輪，若不計(jì)滑輪自重和摩擦，下列操作最有可能完成實(shí)驗(yàn)的是（）A．B．C．D．【解答】解：AB、AB圖中兩個(gè)滑輪均為定滑輪，定滑輪不省力，只能改變力的方向，故AB錯(cuò)誤；C、滑輪作為動(dòng)滑輪使用，不計(jì)滑輪自重和摩擦，能省一半的力，故C正確；D、滑輪作為動(dòng)滑輪使用，彈簧測(cè)力計(jì)作用在滑輪軸上，不計(jì)滑輪自重和摩擦，彈簧測(cè)力計(jì)拉力為繩子拉力的2倍，故D錯(cuò)誤。故選：C。6.在野外用滑輪組拉越野車脫困時(shí)的情景如圖所示，有關(guān)力的分析正確的是（）A．車對(duì)地面的壓力與車的重力是一對(duì)平衡力B．車?yán)喗M的力與滑輪組對(duì)車的拉力是一對(duì)平衡力C．脫困必需2400N的拉力時(shí)，繩索自由端的力F至少為1200ND．脫困必需2400N的拉力時(shí)，繩索自由端的力F至少為800N【答案】C【解析】AB.平衡力的條件：大小相等、方向相反、作用在同一直線和同一物體上；

CD.根據(jù)圖片確定動(dòng)滑輪上承擔(dān)拉力的繩子段數(shù)n，根據(jù)F=nF拉計(jì)算繩索的拉力。

【解答】A.車對(duì)地面的壓力與車的重力，二者的方向都是豎直向下的，二者不是平衡力，故A錯(cuò)誤；

B.車?yán)喗M的力作用在滑輪組上，而滑輪組對(duì)車的拉力作用在車上，二者沒有作用在同一物體上，不是平衡力，故B錯(cuò)誤；

CD.根據(jù)圖片可知，滑輪組上承擔(dān)拉力的繩子段數(shù)n=2，則繩子自由端的拉力為：F拉=F7.如圖所示，用下列裝置提升同一重物，若不計(jì)滑輪自重及摩擦，則最省力的是（）A．B．C．D．【答案】C【解析】【解答】解：A、此圖是動(dòng)滑輪，由動(dòng)滑輪及其工作特點(diǎn)可知，省一半的力，即F=12B、此圖是定滑輪，由定滑輪及其工作特點(diǎn)可知，不省力，即F=G；C、此圖是滑輪組，繞在動(dòng)滑輪上的繩子由3股，則F=13D、此圖是滑輪組，繞在動(dòng)滑輪上的繩子由2股，則F=12由以上可知：在滑輪重及摩擦不計(jì)的情況下最省力的是C．故選C【分析】根據(jù)滑輪組繩子拉力的計(jì)算，定滑輪及其工作特點(diǎn)和動(dòng)滑輪及其工作特點(diǎn)對(duì)各個(gè)選項(xiàng)注意分析即可8.一個(gè)滑輪組經(jīng)改進(jìn)后提高了機(jī)械效率,用它把同一物體勻速提升同樣的高度，改進(jìn)后與改進(jìn)前相比（）A．有用功減少，總功減少 B．有用功增加，總功增加C．有用功不變，總功不變 D．有用功不變，總功減少【答案】D【解析】【分析】根據(jù)W有=Gh比較有用功的大小，根據(jù)公式η=W【解答】同一物體的重力相等，提升相同的高度h，根據(jù)公式W有=Gh可知，有用功不變；根據(jù)公式η=W有W9.用如上圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機(jī)械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示，不計(jì)繩重和摩擦，下列分析正確的是(

)A.動(dòng)滑輪的重力為5N

B.該滑輪組的機(jī)械效率可以達(dá)到100%

C.滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做功越少

D.每次提升重物時(shí)，滑輪組做的額外功為5J【答案】D【解析】A.由圖乙可知，提升物重G=10N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η=50%，

不計(jì)繩重和摩擦，根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總=G?G?+G動(dòng)?=GG+G動(dòng)得到：10N10.“建設(shè)美麗城市，優(yōu)化市內(nèi)交通”，寧波市計(jì)劃建設(shè)地鐵五號(hào)線。地鐵的建造過程需要大型機(jī)械——盾構(gòu)機(jī)。如圖是地鐵建設(shè)施工挖隧道的盾構(gòu)機(jī)正面，下列關(guān)于工作中的盾構(gòu)機(jī)說法正確的是（）A．做的功越多，機(jī)械效率越高 B．做功多的盾構(gòu)機(jī)，功率大 C．延長(zhǎng)工作時(shí)間，可提高機(jī)械效率 D．做功越快的盾構(gòu)機(jī)，功率越大【解答】解：A、根據(jù)η=WB、根據(jù)P=WC、工作時(shí)間對(duì)機(jī)械效率沒有影響，故C錯(cuò)誤；D、功率是表示物體做功快慢的物理量，故D正確。故選D。11.工人要把貨物搬到汽車上，如圖所示，用400牛的拉力，將重為500牛的物體，在5秒內(nèi)勻速拉上1米高的車內(nèi)，木板長(zhǎng)為2米。則下列說法正確的是（）A．拉力做的有用功為400焦 B．拉力做的總功為1000焦C．拉力做的額外功為200焦 D．斜面對(duì)物體的摩擦力為150?！敬鸢浮緿【解析】A．拉力做的有用功W有=Gh=500N×1m=500J故A錯(cuò)誤；B．拉力做的總功W總=Fs=400N×2m=800J故B錯(cuò)誤；C．拉力做的額外功為W額=W總W有=800J500J=300J故C錯(cuò)誤；D．斜面對(duì)物體的摩擦力為故D正確。12.螺絲釘是被擰成圓柱形的斜面，螺絲釘上的螺紋就像圖甲中形成的紋路，一圈圈螺紋的長(zhǎng)相當(dāng)于斜面的長(zhǎng)度。仔細(xì)觀察如圖乙、丙所示的兩個(gè)螺絲釘，則（）A．乙更省力 B．丙更省力C．乙、丙省力情況相同 D．乙、丙都能省功【答案】A【解析】【分析】根據(jù)功的原理可知，使用任何機(jī)械都不能省功，斜面越長(zhǎng)越省力。

【解答】擰相同的深度時(shí)，做的功多少相同，斜面越長(zhǎng)越省力，由圖示可知乙的斜面最長(zhǎng)，用的力最小，故A符合題意，BCD不符合題意。

故答案為：A13.質(zhì)量為m的同一物體，先用滑輪組（如圖甲）勻速提升，后沿斜面（如圖乙）勻速拉升，兩次物體提升高度均為h，兩次拉力大小均為0.8mg，斜面長(zhǎng)AB＝2h，則兩次提升物體的機(jī)械效率（）A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲＝η乙 D．條件不足無法判斷【解答】解：兩次提升物體時(shí)，提升物體的高度相同，根據(jù)W有＝Gh可知，有用功相同；由圖可知，提升物體繩子的條數(shù)為2，則自由端移動(dòng)的距離s＝2h；物體在斜面通過的距離為AB＝2h，根據(jù)W總＝Fs可知，拉力做的總功相同；由η=W有W總×100%可知，兩次提升物體的機(jī)械效率相等，即η故選：C。14.如圖1所示，甲物體重3N，乙物體重10N，用繩繞過定滑輪相連（不計(jì)繩重與摩擦）。乙靜止于水平地面上，則a繩對(duì)甲的拉力為___________N。（2）在分析b繩對(duì)乙的拉力時(shí)，小明認(rèn)為是3N，小慧認(rèn)為是7N。小明做了以下實(shí)驗(yàn)：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出某物體的重力（如圖2）；然后將繩子靠著定滑輪（不計(jì)繩重與摩擦），如圖3所示，彈簧測(cè)力計(jì)依次放在A、B、C、D位置時(shí)，其示數(shù)保持不變。由此可見，定滑輪的特點(diǎn)是_________?！敬鸢浮?

能改變力的方向，但不改變力的大小【解析】（1）根據(jù)圖1可知，物體甲繩子向上的拉力，受到豎直向下的重力。由于甲處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么拉力和重力平衡，即a繩對(duì)甲的拉力F=G甲=3N（2）根據(jù)圖3可知，無論測(cè)力計(jì)沿哪個(gè)方向，其示數(shù)都不變，因此定滑輪不能省力。直接拉動(dòng)物體時(shí)方向向上，而使用定滑輪時(shí)拉力方向向下，即定滑輪可以改變力的方向。則定滑輪的特點(diǎn)為：能改變力的方向，但不改變力的大小。15.如圖所示，當(dāng)拉力F為5牛時(shí)，木塊以0.2米/秒的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。該滑輪是________（選填“定滑輪”或“動(dòng)滑輪”），此時(shí)，木塊受到的摩擦力為________牛，拉力F的功率是________。（滑輪重、繩重及滑輪摩擦均不計(jì)）【答案】動(dòng)滑輪

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2W【解析】[1]當(dāng)物體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑輪的軸隨著物體一塊向右運(yùn)動(dòng)，該滑輪是動(dòng)滑輪。[2]滑輪重、繩重及滑輪摩擦均不計(jì)，木塊受到的摩擦力f=2F=2×5N=10N[3]拉力的速度v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s拉力F的功率16.在探究動(dòng)滑輪使用特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，各小組按照如圖中所示的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)器材都相同，每次都勻速提起鉤碼，實(shí)驗(yàn)中不計(jì)繩重和摩擦。（1）由所學(xué)知識(shí)我們知道：使用動(dòng)滑輪可以省一半的力，根據(jù)A、B兩圖求出他們所用動(dòng)滑輪的重力為N。（2）比較B、C、D三圖可知，使用動(dòng)滑輪勻速提起同一重物時(shí)的拉力大小可能會(huì)不同，其拉力大小不同的原因是。（3）根據(jù)如果家里安裝日光燈，你認(rèn)為更合理的是?！窘獯稹拷猓海?）由A、B兩圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知G＝2.0N，F(xiàn)＝1.1N；不計(jì)繩重和摩擦，由動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可得：F=12（G+G則動(dòng)滑輪的重力為：G動(dòng)＝2F﹣G＝2×1.1N﹣2.0N＝0.2N；（2）分析B、C、D三圖的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用動(dòng)滑輪勻速提起同一重物時(shí)，測(cè)力計(jì)與豎直方向夾角不同，拉力的大小不同，并且拉力與豎直方向夾角越大，拉力也越大；（3）根據(jù)（2）得出的結(jié)論“拉力與豎直方向夾角越大，拉力也越大”可知，圖乙繩子承受的拉力大，應(yīng)該選用甲圖比較合理。故答案為：（1）0.2；（2）拉力與豎直方向夾角不同；（3）甲。17.如圖所示，小Q同學(xué)重G人=600牛，物體重G物=1000N，動(dòng)滑輪重G動(dòng)=200N，他站在地面上拉繩子的一端，使物體以1m/s的速度勻速上升2m（繩重和摩擦不計(jì)）。（1）小Q在繩子上所施加的拉力；（2）小Q拉力所做的總功；（3）求小Q同學(xué)使用該機(jī)械提升重物時(shí)的最大機(jī)械效率。【答案】（1）由圖可知，承擔(dān)重力的繩子段數(shù)n=3，繩重和摩擦不計(jì)，則小Q在繩子上所施加的拉力：F=13（G物+G動(dòng)）=1（2）繩重和摩擦不計(jì)，克服動(dòng)滑輪重力做的功為額外功，

拉力做的總功：W總=（G物+G動(dòng)）h=（1000N+200N）×2m=2400J；（3）小Q同學(xué)的重力為600N，為了避免繩子將人拉上去，則該同學(xué)對(duì)繩子的最大拉力為：F'=G人=600N，

根據(jù)F'=1n（G'+G動(dòng)）可得，提升物體的最大重力為：G'=nF'G動(dòng)=3×600N200N=1600N；

該滑輪組的最大機(jī)械效率：η【解析】（1）根據(jù)圖片確定承擔(dān)重力的繩子段數(shù)n，再根據(jù)F=13（G物+G動(dòng)）求出人施加的拉力；

（2）繩重和摩擦不計(jì)，克服動(dòng)滑輪重力做的功為額外功，根據(jù)W總=（G物+G動(dòng)）h求出拉力做的總功；

（3）小Q同學(xué)的重力為600N，則該同學(xué)對(duì)繩子的最大拉力為：F'=G人=600N，根據(jù)F'=13（G'+G18.如圖所示，在兩個(gè)等長(zhǎng)、等高但材質(zhì)不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分別將質(zhì)量為m和2m的A、B兩物體從斜面底部勻速拉到頂端。此過程中，甲、乙兩斜面上的拉力F所做的功分別為W甲、W乙，斜面的機(jī)械效率分別為η甲、η乙，物體在斜面上受到的摩擦力分別為f甲、f乙，則W甲W乙；η甲η乙；f甲f乙（以上三空均選填“<”“=”或“>”）?！敬鸢浮?；<；>【解析】在斜面上，拉力F做的功即總功：W總=Fs；利用W額外=W總W有可求額外功。

【解答】由題知，兩斜面等長(zhǎng)，將A、B兩物體從斜面底部勻速拉到頂端，則s相等，拉力均為F，根據(jù)