2024辽宁中考物理二轮重点专题研究 第11讲 滑轮 机械效率（课件）

这是一份2024辽宁中考物理二轮重点专题研究 第11讲 滑轮 机械效率（课件），共52页。PPT课件主要包含了考点清单，重难点突破，测量滑轮组的机械效率，动滑轮的，小木块移动的距离，简单机械，不改变，有用功，必须要做，额外功等内容，欢迎下载使用。
实验　测量滑轮组的机械效率
滑轮、滑轮组的相关计算(辽宁2020.5，沈阳7考，抚本辽葫6考，铁岭5考)　
1. (2020辽宁5题2分)工人利用滑轮组吊起重为2 400 N的路灯杆．如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图．路灯杆离地后被匀速提升1 m，绳端拉力F为1 000 N．下列说法正确的是(　　)A. 路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆B. 路灯杆离地后，受到的拉力小于2 400 NC. 路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1 000 JD. 路灯杆离地后， 滑轮组的机械效率为80%
2. (2021抚顺本溪辽阳8题2分)用如图所示的滑轮组，匀速直线拉动水平地面上重为35 N的物体，手的拉力为20 N，物体移动的速度为0.1 m/s，物体受到地面的摩擦力为32 N，不计绳重、滑轮组的摩擦，下列说法正确的是(　　)A. 滑轮组的机械效率为80%B. 动滑轮重为5 NC. 拉力的功率为2 WD. 10 s内物体的重力做功为35 J
3. (2020本溪铁岭辽阳8题2分)小鹏家购买了一箱重960 N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9 m，用时3 min，若滑轮组的机械效率为80% (不计箱子重、绳重和摩擦)．小鹏计算的下列物理量正确的是(　　)A. 绳子自由端移动的速度为0.05 m/sB. 做的有用功为8 640 JC. 拉力为240 ND. 拉力的功率为48 W
4. (2021铁岭葫芦岛6题2分)国家为了改善居民的居住条件，对老旧小区进行改造．建筑工人用如图装置将建材匀速运送到楼顶，已知建材重力为4 500 N，将建材提升15 m用时1 min，绳端的拉力F为2 000 N．(忽略绳重)下列计算结果正确的是(　　)A. 绳端拉力的功率为1 125 WB. 绳端移动的速度为0.25 m/sC. 该装置的机械效率为75%D. 该装置所做的有用功为3×104 J
5. (2023葫芦岛9题3分)(多选)如图所示，某人将物体沿水平方向匀速拉动了5 m，所用时间为10 s．物体和地面之间的摩擦力为320 N，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是(　　)A. A、B、C处绳子受力的大小关系是FB>FC>FAB. 绳子A处向上的速度为1 m/sC. 动滑轮重为80 ND. 拉力F做功的功率为160 W
6. (2021沈阳15题2分)小丽利用如图所示的滑轮组，将重为125 N的物体匀速提起，作用在绳子自由端竖直向上的拉力F＝50 N．在10 s内绳子自由移动的距离为6 m．则物体上升的速度为________m/s；拉力F的功率为______W.
7. (2023沈阳18题9分)如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置(滑轮组的连接方式未画出)．质量为360 kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25 m2.求：(1)当绳子a对货箱的拉力Fa为600 N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？(g取10 N/kg)(2)在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12 m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104 J的功，拉力Fb是多大？(3)在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103 J，滑轮组的机械效率是多大？
解：(1)货箱的重力G＝mg＝360 kg×10 N/kg＝3 600 N货箱对地面的压力F＝G－Fa＝3 600 N－600 N＝3 000 N地面受到的压强 (2)根据W＝Fs可得，(3)有用功W有＝W总－W额＝2.4×104 J－9.6×103 J＝1.44×104 J机械效率
8. (2022沈阳19题9分)为了改善老旧住宅楼的保温效果，沈阳开展了“暖房子工程”，如图为施工现场使用的提升装置．已知被提升的建筑材料的质量为200 kg，动滑轮重力为 500 N，拉力 F在10 s内将重物匀速提升了10 m，不计绳重及摩擦．(g取10 N/kg) 求：(1) 提升装置所做的有用功；(2) 拉力F的功率；(3) 该装置的机械效率．
解：(1)建筑材料的重力G＝mg＝200 kg×10 N/kg＝2 000 N有用功W有＝Gh＝2 000 N×10 m＝2×104 J(2)拉力F＝ (G＋G′)＝ ×(2 000 N＋500 N)＝1 250 N绳子端移动的距离s＝nh＝2×10 m＝20 m总功W总＝Fs＝1 250 N×20 m＝2.5×104 J拉力的功率(3)机械效率
9. (2020沈阳18题9分)工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材．质量为1.8×103 kg的石材放在水平地面上， 在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示．石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计．(g取10 N/kg)求：(1)石材受到的阻力；(2)在石材移动40 s过程中，工人做的有用功；(3)在石材移动40 s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F.
解：(1)石材受到的重力G＝mg＝1.8×103 kg×10 N/kg＝1.8×104 N石材受到的阻力F阻＝0.1G＝0.1×1.8×104 N＝1.8×103 N(2)由乙图知，当t＝10 s时，石材移动的距离s＝1.0 m石材匀速运动的速度石材在t1＝40 s移动的距离s1＝vt1＝0.1 m/s×40 s＝4 m由题意知，石材在水平面上做匀速直线运动，水平方向上受力平衡，则有F1＝F阻＝1.8×103 N工人做的有用功W有＝F1s1＝1.8×103 N×4 m＝7.2×103 J
(3)由 得由分析知，绳子段数n＝3，s绳＝3s1＝3×4 m＝12 m由W＝Fs，得
10. (2021营口20题3分)如图所示，物体A重150 N，物体B重15 N，此时物体A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重、绳轮及轮轴间的摩擦)，物体B匀速下降的速度是_____m/s，物体A与水平桌面间的摩擦力是_____N，10 s内物体A克服摩擦力做功______J.
11. (2023盘锦31题8分)在“探究滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：
(1)根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法．
(2)在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量_______匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为______N，第3次实验时滑轮组的机械效率为________．
(3)由表中第________组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关．
(4)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和_______________有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功_____J.
斜面机械相关计算(铁岭2023.8)　
12. (2023铁岭8题2分)如图所示，工人用160 N的拉力F将重为300 N木箱10 s内匀速拉到长3 m、高1 m 的斜面顶端．下列说法正确的是(　　)A. 拉力F做功的功率是16 WB. 克服木箱重力做功是900 JC. 斜面的机械效率是62.5%D. 若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变
13. (2022鞍山31题6分) 斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材．(1)使用斜面提升物体可以省力．如图甲，将重力为5 N 的木块放在长1 m、高0.2 m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数为1.6 N，则该斜面的机械效率η＝______%，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为______N．继续探究，可以得出斜面越陡，省力越_____(选填“多”或“少”)，机械效率越_____(选填“高”或“低”)．
探究影响机械效率的因素　
(2)用斜面“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察____________________比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟_______这一因素的关系．
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二、其他简单机械1、轮轴的实质：一个可以连续旋转的______．应用：辘轳、门把手、汽车方向盘、扳手等．2、斜面的特点：____力但费距离；高度相同时，斜面越长，越____力．应用：盘山公路、螺丝钉等．
2、计算公式：_____________W有表示有用功，指无论是否使用机械都___________的功．W额表示额外功，指使用机械时，并非我们需要又不得不做的功．W总表示总功，为________与________之和．η表示机械效率．
三、机械效率1、定义：_______跟_______的比值叫做机械效率，用符号______表示．
注：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是______总功，所以机械效率总是小于1.3、影响滑轮组机械效率的因素：动滑轮重、物重、绳重和摩擦．4、提高滑轮组机械效率的方法：增大_____，减小_________、绳重和摩擦．
注意：若不考虑机械之间的摩擦、绳重和空气阻力，滑轮组的机械效率也可以用来计算．
判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”．(1)使用机械时，有用功一定小于总功(　　)(2)同一滑轮组的机械效率一定是不变的(　　)(3)功率大的机械，机械效率不一定高，机械效率高的机械，功率不一定大(　　)(4)减小额外功就能提高机械效率(　　)(5)增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变(　　)(6)增大重物提升的高度，可以提高滑轮组的机械效率(　　)
机械效率的理解和相关计算
例1　(2023锦州改编)如图所示，某实验小组的同学用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码匀速提升相同的高度，每个钩码的质量是100 g，所做的有用功分别为W甲和W乙，机械效率分别为η甲和η乙，则：(1)W甲______W乙，η甲______η乙(均选填“＞”“＝”或“＜”)．(2)增大绳端移动的速度，滑轮组机械效率将会______(选填“变大”“变小”或“不变”)．(不计绳重和摩擦)
例2　 如图甲所示，一物体所受重力G＝720 N，通过滑轮组将该物体在10 s内从地面开始提高2 m，人对绳子的拉力F＝300 N，忽略绳重及摩擦．则：(1)绳子自由端移动的距离为_____m，速度为_____m/s.(2)动滑轮重为______N.(3)拉力F所做的有用功为________J，总功为________J，拉力F的功率为______W.(4)(核心考法)滑轮组提升重物的机械效率为______．
(5)若提升重为800 N的物体，则滑轮组的机械效率将________；若换用更轻的动滑轮，滑轮组的机械效率将________．(均选填“增大”“减小”或“不变”)(6)若绳子拉力端能承受的最大拉力为500 N，则此滑轮组能提升的最大物重为_______N.(7)若重物的底面积为0.5 m2，当绳端的拉力为200 N时，重物对地面的压力为______N，压强为______Pa.
(8)若将滑轮组的绕线改成如图乙所示的情形，将同一物体在相同时间内提高相同的高度，则甲、乙的拉力之比是______，有用功之比是______，机械效率之比是______．
例3　(2021通辽改编)如图所示，重为800 N的物体在100 N的水平拉力F的作用下以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20 s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，绳子自由端移动的距离为______m，物体与地面的滑动摩擦力大小为______N，额外功的功率是______W.
例4　(2021泰州改编)如图，小明将一个重为3 N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25 N，小车沿斜面移动的距离s＝1.6 m，上升的高度h＝0.6 m．则小明对小车做的有用功是______J，小车受到的摩擦力为________N，斜面的机械效率是_______．
3. 操作步骤(1)用刻度尺测出_____________和绳子拉力作用点移动的距离；(2)用_____________测出被提升物体重力G和绳子自由端的拉力F4. 注意事项(1)实验中应沿竖直方向____________拉动弹簧测力计，根据__________可知拉力大小等于弹簧测力计示数(2)弹簧测力计静止时的读数不准确的原因(忽略了摩擦力对滑轮组机械效率的影响，测出的数据误差较大)
例　某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．
(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的测量器材是________．(2)实验过程中应该沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计．
(3)实验中收集到的数据如下表所示，请将表中的两个数据填写完整，分析表中数据可知第4次实验是用______(选填“丙”或“丁”)图所示装置做的实验．
(4)通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与滑轮组的连接方式_______(选填“有关”或“无关”)．(5)通过比较______两次实验数据可得出结论：用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越_____．
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：_________________________________________________．
不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小
(7)第3次实验中滑轮组所做的额外功为______J．根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功______(选填“变小”“变大”或“不变”)，原因是____________．
(8)某同学认为实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数．你认为他的想法________(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到________对滑轮组机械效率的影响．
(9)小明同学分析实验数据时，发现通过比较第2、4次实验数据，也能得出滑轮组机械效率与物重的关系．请你对小明同学的观点进行评估：___________________________________________________________________________________________.
明的分析是错误的；由于2、4实验的实验装置不同，因此没有采用控制变量法，结论不具有说服性
变式1　(2023宜昌改编)小刚发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率．小芳则认为：钩码提升的高度不同， 有用功就不同，机械效率就变化了．你认为________的看法是正确的．
(10)该小组同学利用图甲的滑轮组提升相同的物体时，增大物体匀速上升的速度，滑轮组的机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)．
变式2　(2023丹东改编)若在图乙实验中，拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么测得的滑轮组的机械效率将会________．(选填“变大”“变小”或“不变”)变式3　(2021遂宁改编)滑轮组通常与电动机结合使用，为了提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有________．A. 减轻动滑轮重　　B. 增加所提物体重C. 机械加润滑油 D. 增加重物上升高度
(11)(真实情境)在测机械效率时，将弹簧测力计倒挂和正挂时，测得同一装置的机械效率不同，请猜想原因______________________．