第13讲 简单机械（讲义）-【新课标新思维】人教版中考物理一轮复习四步曲 学思讲测

这是一份第13讲 简单机械（讲义）-【新课标新思维】人教版中考物理一轮复习四步曲 学思讲测，共38页。学案主要包含了新课标新思维，变式1-1，变式1-2，变式1-3，变式2-1，变式2-2，变式2-3，变式3-1等内容，欢迎下载使用。

一、杠杆
1.认识杠杆
2.对杠杆五要素的理解
3.杠杆作图
（1）力臂的画法
（2）画杠杆的力臂时需要注意的事项
①力臂是支点到力的作用线的距离，是支点到力的作用线的垂线段，不能把力的作用点到支点的距离作为力臂，不要出现如图所示的错误。
②如图所示，当表示力的线段比较短时，过支点无法直接作出垂线段，可将力的作用线延长，然后过支点作延长线的垂线段，即为力臂。注意延长部分要用虚线表示，相当于数学作图中的辅助线。
（3）已知力臂画力
二、杠杆平衡条件
1.杠杆平衡：当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。
2.实验探究：杠杆的平衡条件
3.杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F₁l₁=F₂l₂；变形式:F1F2=l1l2 。
4.杠杆平衡条件的应用
(1)根据杠杆平衡条件F₁l₁= F₂l₂可知，若知道了四个量中的三个，则可以计算出第四个量，若知道了两个力的比值与一个力臂，则可以计算出另一个力臂（l1=F2F1l2或l2=F1F2l1）；若知道了两个力臂的比值和一个力，则可以计算出另一个力（F1=l2l1F2或F2=l1l2F1）。
(2)应用杠杆平衡条件时需注意的问题
①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一；
②当杠杆平衡且力和力臂的乘积一定时，动力和动力臂的大小成反比，即动力臂越长，越省力。
5.杠杆最小力作图
要用最小的力使得杠杆AB在如图甲所示的位置平衡，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂可知，F1=l2l1F2，因为此时的阻力和阻力臂是固定的，所以只要此时的动力臂最大，则动力就最小。如图乙所示，当力的作用点在B点，且力垂直于OB，方向向上时，动力臂最大，动力最小。
在求解最小力问题时，我们不能受思维定式的影响，只想到F要作用在AO段，出现如图丙所示的错误。实际上，在讨论杠杆中的最小力问题时，如果力的作用点没有预先设定，可以在杠杆上任意处选择。
三、杠杆平衡条件的应用
杠杆的分类：根据动力臂与阻力臂的关系，可将杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。不同的杠杆可以满足人们不同的需求。
【例1】
1．甲图横杆可视为乙图静止的杠杆，不计摩擦和杆的质量，FA为动力，灯重为G，
（1）①画出FA的力臂lA；②画出阻力 ；
（2）写出阻力臂的表达式lB （用FA、lA、G表示），此时杠杆为 （选填“等臂”“省力”“费力”）杠杆；
（3）若灯的悬挂点远离支点O，杠杆仍在原位置静止，则动力FA （选填“变大”“变小”“不变”），依据是 。
【变式1-1】
2．如图甲所示，停车场常用闸杆来控制车辆出入。将闸杆看作一个质量分布均匀的杠杆，如图乙所示，O为杠杆的支点，下列说法正确的是（ ）
A．闸杆升起时，施加在A端的力F1为动力，此时闸杆是省力杠杆
B．闸杆升起时，沿F1方向比沿F2方向更省力
C．闸杆升起的过程中，阻力臂逐渐减小
D．适当将支点O远离B端，可以减小升起闸杆的动力
【变式1-2】
3．如图，轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物，在A端施加一个拉力F，逆时针缓慢改变拉力F的方向到图示虚线的位置，这个过程中杠杆始终在水平位置平衡，下列说法正确的是（ ）
A．力F的大小变大
B．力F的大小先变大后变小
C．力F的力臂先变小后变大
D．力F和它力臂的乘积始终保持不变
【变式1-3】
4．如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤B．镊子
C．起瓶器D．钢丝钳
一、定滑轮与动滑轮
1.定滑轮和动滑轮的实质
2.几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动，忽略绳重及摩擦）
二、滑轮组
1.滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。
2.确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。
3.省力情况：使用滑轮组时，不计绳重及摩擦，则滑轮组用几段绳子提起物体，提起物体所用的力就是物重和动滑轮重的几分之一，即动力F=G物+G动n，若再忽略动滑轮重，则F=G物n，其中n为承担物重的绳子段数。
4.费距离情况：用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费距离，滑轮组用几段绳子提起物体，绳子自由端移动的距离就是物体升高距离的几倍。设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示该担物重的绳子段数)。
5.滑轮组的组装
(1)确定绳子的段数：根据省力情况，用n=GF来求，或根据移动距离的关系，用n=sℎ来求。当n不是整数时，要采用只入不舍的“进一法”处理小数位。
(2)滑轮组的绕绳方法：滑轮组绕绳采用“奇动偶定”的原则.即当承重绳子的段数为奇数时，绳子的固定端在动滑轮上；当承重绳子的段数为偶数时，绳子的固定端在定滑轮上。
三、轮轴与斜面
1.轮轴
(1)轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向(如图所示)。
(2)轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。
(3)轮轴的平衡公式：F₁R=F₂r 或F1F2=rR。即轮半径为轴半径的几倍，作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。
(4)轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力，但省距离。
注意：不要错误地认为使用轮轴一定省力，关键要看动力是施加在轮上还是施加在轴上。
2.斜面
(1)如图所示，向车上装重物时常用木板搭成斜面，把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。
(2)特点：如图所示，设斜面长度为l，高为h，重物重力为G，在理想情况下，不考虑斜面摩擦，即斜面是光滑的，则沿斜面向上的推力F=Gℎl(即斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一)，因l>h，故FL2，F1F2（费力但省距离）。
等臂杠杆：L1=L2，F1=F2（不省力也不费力）。
4、动态杠杆分析方法
步骤：①确定支点 → ②找出动力、阻力 → ③分析动力臂、阻力臂的变化 → ④利用平衡条件推导力的变化。
本题中，闸杆升起时，重力方向不变，重力作用线与支点的垂直距离（阻力臂）随杆的转动而减小，是解题关键。
3．【答案】D
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的动态平衡分析；杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【解答】我们可以根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2来分析：杠杆始终在水平位置平衡，阻力是重物的重力 G，阻力臂是OA2（重物挂在中点），这两个量都保持不变。因此，阻力与阻力臂的乘积G×OA2是一个定值。
动力是F，动力臂是支点O到力F作用线的垂直距离。
当拉力F逆时针缓慢转动时，动力臂LF会先变大后变小（当F垂直于杠杆时，力臂最大，等于OA）。
根据F×LF=G×OA2（定值），可知：当LF变大时，F变小；当LF变小时，F变大。所以力F的大小是先变小后变大。
A、力F的大小变大 → 错误（先变小后变大）。
B、力F的大小先变大后变小 → 错误（先变小后变大）。
C、力F的力臂先变小后变大 → 错误（先变大后变小）。
D、力F和它力臂的乘积始终保持不变 → 正确（等于阻力与阻力臂的乘积，为定值）。
故答案为：D。
【分析】1、杠杆的五要素：支点 O 、动力F1、阻力F2、动力臂L1（支点到动力作用线的垂直距离）、阻力臂L2（支点到阻力作用线的垂直距离）。
2、杠杆平衡条件：F1L1=F2L2（动力×动力臂 = 阻力×阻力臂），这是分析杠杆动态变化的核心公式。
3、力臂的判断：力臂是垂直距离，不是支点到力作用点的距离；当力的方向改变时，力臂的长度会随之改变。
4、动态杠杆分析方法：
确定不变量（本题中阻力、阻力臂不变）；分析变化量（本题中动力臂先变大后变小）；利用平衡条件推导另一变量的变化（本题中动力先变小后变大）。
4．【答案】B
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】 解：B、镊子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；
ACD、羊角锤、起瓶器、钢丝钳在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故ACD错误。
故选：B。
【分析】 根据动力臂和阻力臂的大小关系对杠杆进行分类，动力臂大于阻力臂为省力杠杆；动力臂小于阻力臂为费力杠杆；动力臂等于阻力臂是等臂杠杆。
5．【答案】等于；力的方向
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】图中使用的是定滑轮，不能省力 ，但可以改变力的方向，所以F1等于F2。
【分析】定滑轮的工作特点是：不能省力 ，但可以改变力的方向。
6．【答案】省力；300
【知识点】动滑轮拉力的计算
【解析】【解答】解：（1）用撬棒撬石头时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；（2）由乙图可知绳子的有效股数n=3，
拉力F=1n G物=13 ×900N=300N。
故答案为：省力；300.
【分析】三种杠杆：(1)省力杠杆：L1>L2，平衡时F1 阻力臂，省力但费距离（如撬棒、羊角锤）。
费力杠杆：动力臂 < 阻力臂，费力但省距离（如钓鱼竿、镊子）。
等臂杠杆：动力臂 = 阻力臂，不省力也不费力（如天平）。
3、杠杆平衡条件
公式：F1L1=F2L2（动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）。
应用：在阻力和阻力臂不变时，增大动力臂可减小所需动力；反之则需要更大动力。
16．【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【解答】A．在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线，则共计50格，则每一格代表的质量为
m=100g50=2g
即自制杆秤的每一格约表示2g，故A错误；
B．称中药时B端翘起说明FA×OA>FB×OB，此时可以减少中药即减小FA恢复水平平衡，故B正确；
C．如果秤砣磨损，根据杠杆平衡条件FA×OA=FB×OB，FB实际质量偏小，则OB长度偏大，则测量结果会比真实质量偏大，故C错误；
D．若将提纽移到O点右侧，则OA增大，OB减小，则FA变小，则杆秤的量程减小，故D错误。
故答案为：B。
【分析】在O到B两条刻线之间均匀刻线，刻度均匀，结合杠杆平衡条件分析。
17．【答案】（1）左；右
（2）3；30
（3）3.1
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】（1）将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，杠杆的重心偏左，右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动，直到杠杆在水平位置静止。
杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小。
（2）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，则弹簧测力计示数为3.0N。
设杠杆的一个小格为L，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得，4×0.5N×3L=3.0N×nL，
解得，n=2，即OC=2L，
在Rt△OCA中，sinθ=OCOA=2L4L=12，则θ=30°。
（3）若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆左侧下降，说明杠杆左侧偏重，当杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为θ时，弹簧测力计对杠杆的拉力要比调节杠杆平衡时偏大，所以弹簧测力计的示数可能为3.1N。
故答案为：（1）左；右；（2）3.0；30；（3）3.1。
【分析】（1）调节杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究。
（2）弹簧测力计的拉力由图读出。
根据杠杆的平衡条件求出弹簧测力计对杠杆的拉力的力臂，再利用数学知识求得夹角θ的度数。
（3）根据杠杆的平衡条件分析解答。
18．【答案】（1）右；力臂的大小
（2）右
（3）改变动力臂的大小
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】(1) 第1空、杠杆的左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，故应将平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡。故该空填“右”；
第2空、在挂上钩码后，每次都要让杠杆在水平位置平衡，这样做的目的主要是为了方便测量力臂的大小。当杠杆在水平位置平衡时，支点到力的作用点的距离就是力臂，这个距离可以直接从杠杆上读取出来。故该空填“力臂的大小”；
(2)第1空、由于钩码的重力方向是竖直向下，小明取2个钩码，挂在支点左侧某处时，为了使杠杆在水平位置平衡，则取4个钩码应挂在支点的右侧进行实验。故该空填“右”；
(3)第1空、根据题意可知，第四次实验动力为 F1=3.5N，若动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，用剩下的钩码即使是一个钩码或者两个钩码都无法使得杠杆在水平位置平衡，从而完成不了实验；由此可知，需要改变动力臂的大小，由于第三次实验的阻力臂是25.0cm，所以第四次实验的阻力臂可为25.0cm， 阻力为 F2=1.5N时，根据杠杆平衡条件可得
F2×l2=F1×l1
即
1.5N×25.0cm=3.5N×l1
解得此时的动力臂为 l1≈10.7cm,即她应该通过调节左侧钩码的位置大约为10.7cm，右侧钩码数量为3个，右侧钩码的位置为25.0cm时，可使杠杆再次在水平位置平衡。故该空填“ 改变动力臂的大小 ”。
【分析】对于杠杆左端下沉的情况，要使杠杆平衡，应根据杠杆平衡条件，将平衡螺母向重的一侧的反方向调节，即向右调节，直到杠杆在水平位置平衡。水平位置平衡的目的是便于直接读取力臂大小，因为此时支点到力的作用线的距离等于支点到力的作用点的距离。
已知左侧钩码数量和位置，要使杠杆平衡，根据杠杆平衡条件计算出右侧所需钩码数量和位置。当左侧有 2 个钩码时，右侧需要 4 个钩码才能平衡，所以应挂在支点右侧。第四次实验给定动力，判断在现有条件下无法通过常规方式使杠杆平衡。根据杠杆平衡条件，需要改变动力臂大小。通过已知的阻力和阻力臂，计算出所需的动力臂，从而确定左侧钩码的位置调整。
19．【答案】A
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的分类
【解析】【解答】赛艇的桨在使用时，支点在船舷，动力作用在桨的上端（手握住的位置），阻力作用在桨的下端（划水的位置），因此动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
A、支点在虎口处，动力作用在筷子中部，阻力作用在筷子前端，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，与桨同类。
B、动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
C、动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
D、动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故答案为：A。
【分析】1、杠杆的分类
省力杠杆：动力臂 > 阻力臂 → 省力但费距离（如瓶起子、核桃夹）。
费力杠杆：动力臂 < 阻力臂 → 费力但省距离（如筷子、赛艇桨、镊子）。
等臂杠杆：动力臂 = 阻力臂 → 不省力也不费力（如天平、定滑轮）。
2、杠杆五要素
支点：杠杆绕着转动的固定点。
动力：使杠杆转动的力。
阻力：阻碍杠杆转动的力。
动力臂：支点到动力作用线的距离。
阻力臂：支点到阻力作用线的距离。
3、判断方法
先确定支点，再分别画出动力臂和阻力臂，比较两者长度即可判断杠杆类型。
20．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】 A、托盘天平属于等臂杠杆，故A错误。
B、钢丝钳属于省力杠杆，故B错误。
C、筷子属于费力杠杆，故C正确。
D、开瓶扳手属于省力杠杆，故D错误。
故答案为：C。
【分析】动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力。
动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
21．【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的大小比较；机械效率的计算
【解析】【解答】A．甲乙有用功均是克服重物的重力做功，即有用功W有=G物ℎ，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误；
BCD．图甲使用的是动滑轮，滑轮上缠绕的绳子数为2，所以F甲=12（G+G动），图乙使用的是定滑轮，F甲=G，根据做功公式计算可知W甲=F甲s甲=12（G+G动）×2ℎ=（G+G动）ℎ，W乙=F乙s乙=G×ℎ=GℎF2。
有用功（提升重物做的功）：W有=G物h=450N×2m=900J。
额外功（提升动滑轮做的功）：W额=G动h=50N×2m=100J
总功：W总=W有+ W额=900J+100J=1000J
机械效率：η=W有W总×100%=900J1000J×100%=90%。
故答案为：大于；90%。
【分析】1、滑轮组拉力计算
不计绳重和摩擦时，拉力公式：F=G物+G动n，其中n是承担物重的绳子段数。
n的判断：数直接与动滑轮相连的绳子段数。
规律：n越大，拉力越小（越省力），但绳端移动距离越长。
2、滑轮组机械效率
定义：η=W有W总×100%，有用功是对重物做的功，总功是拉力做的功。
不计绳重和摩擦时：W有=G物h，W额=G动h，W总=W有+W额
机械效率与物重、动滑轮重有关：同一滑轮组，物重越大，机械效率越高；物重相同时，动滑轮越轻，机械效率越高。
3、功的计算
功的公式：W=Fs，提升重物时s=h，故W=Gh。
24．【答案】解：如图所示：
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】由一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，最多可以由三段绳子承担重物，此时滑轮组用最小的力可以提升重物，如图所示：
【分析】使滑轮组最省力时，动滑轮上的绳子股数最多即可。
25．【答案】20；40
【知识点】平衡力的辨别；摩擦力的方向；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】 如图所示的滑轮组，左侧为动滑轮，右侧为定滑轮，绳子段数为2，B挂在绳子自由端，绳子自由端的拉力F=GB=10N，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦时，滑轮组对物体A的拉力F'=nF=2×10N=20N，物体做匀速直线运动，A受拉力和摩擦力是一对平衡力，因此物体A受到桌面的摩擦力f=F'=20N；
物体A水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体A受到的摩擦力大小不变，因此物体A水平匀速向左运动时，受到水平向右的摩擦力也是20N，物体A水平方向上受到水平向左的拉力F左、滑轮组对它水平向右的拉力F'=20N、水平向右的摩擦力f=20N，三力平衡，
则水平向左的拉力为：
F左=F'+f=20N +20N=40N。
故答案为：20；40。
【分析】1、如图所示的滑轮组，左侧为动滑轮，右侧为定滑轮，绳子段数为2，B挂在绳子自由端，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦时，滑轮组对物体A的拉力为自由端拉力的n倍，物体做匀速直线运动，A受拉力和摩擦力是一对平衡力，因此物体A受到桌面的摩擦力的大小；
2、物体A水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体A受到的摩擦力大小不变；物体A水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力、水平向右的摩擦力作用，三力平衡，根据平衡力条件求出水平向左的拉力。
26．【答案】B
【知识点】压强；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】A．涂料重力为
G=mg=45kg×10N/kg=450N
所以该装置做的有用功为
W有=Gℎ=450N×0.8m=360J
故A错误；
B．定滑轮不省距离也不费距离，即s=ℎ，该装置做的总功为
W总=Fs=500N×0.8m=400J
则该装置的机械效率为
η=W有W总=360J400J×100%=90%
故B正确；
C．绳子自由端移动的平均速度为
v=st=0.8m4s=0.2m/s
故C错误；
D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压力变小，根据p=FS，则压强变小，故D错误。
故答案为：B。
【分析】 机械效率是指机械在稳定运转时，机械的输出功（有用功量）与输入功（动力功量）的百分比。
27．【答案】A
【知识点】晶体和非晶体
【解析】【解答】A、钢是合金，故A正确。
B、铁属于金属，故B错误。
C、塑料属于合成材料，不属于天然材料，故C错误。
D、图中滑轮为动滑轮，故D错误。
故答案为：A。
【分析】根据物质的分类来分析解答。
28．【答案】C
【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.由图可知，承担重力的绳子段数n=2，绳子自由端的速度为：
v绳=nv物=nℎt=2×3m15s=0.4m/s，故A错误；
B.每个滑轮重20N，不计滑轮摩擦和绳重，自由端的拉力为：
F=1n（G+G动）=12×（480N+20N）=250N，
工人对绳子拉力的功率为：P=Fv绳=250N×0.4m/s=100W，故B错误；
C.该滑轮组的机械效率为：η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF=480N2×250N=96% ，故C正确；
D.工人对地面的压力等于人的重力减去绳对人的拉力，即F压=G人-F=m人g-F=60kg×10N/kg-250N=350N，
则工人对地的压强为：p=F压S=350N400×10−4m2=8.75×103Pa，故D错误。
故选C。
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用v绳=nv物=nℎt 求出绳子自由端的速度；
（2）每个滑轮重20N，不计滑轮摩擦和绳重，利用F=1n（G+G动）求出自由端的拉力，根据P=Fv绳求出工人对绳子拉力的功率；
（3）根据η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF求出该滑轮组的机械效率；
（4）工人对地面的压力等于人的重力减去绳对人的拉力，根据p=F压S 求出工人对地的压强。
29．【答案】B
【知识点】功率大小的比较；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】 A.根据题意可知，克服物重做的有用功：W有=Gh=6×103N×5m=3×104J，故A错误；
BC.由图知，在动滑轮上承担物重的绳子股数n=2，
则拉力做总功：W总=Fs=Fnh=4×103N×2×5m=4×104J，
拉力的功率P=W总t=4×104J20s=2×103W，故B正确、C错误；
D.机械效率：η=W有W总×100%=3×104J4×104J×100%=75%，故D错误。
故选B。
【分析】A.根据W=Gh求克服物重做的有用功；
BC.由图知，在动滑轮上承担物重的绳子股数n=2，根据W=Fs=Fnh求拉力做的总功，根据P=Wt求拉力的功率；
D.根据η=W有W总×100%求机械效率。
30．【答案】200；83.3%
【知识点】滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】 （1）由图可知n=3，因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），
所以动滑轮的重力：G动=nF-G=3×400N-1000N=200N。
（2）滑轮组的机械效率：η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF=1000N3×400N×100%≈83.3%。
故答案为：200；83.3%。
【分析】 （1）由图可知n=3，利用不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动）求动滑轮的重力。
（2）利用η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF求滑轮组的机械效率。
31．【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；增大或减小机械效率的方法
【解析】【解答】A．根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，
则拉力F=12(G+G动)=12×(300N+40N)=170N，
绳子自由端移动的距离s=nh=2×8m=16m，
工人做的总功W总=Fs=170N×16m=2720J，
故A错误；
B．根据题意可知，工人拉力的功率为P=W总t=2720J40s=68W，
故B错误；
C．工人做的有用功为W有=Gh=300N×8m=2400J，
此过程中该装置的机械效率η=W有W总×100%=2400J2720J×100%≈88%，
故C正确；
D．根据η=W有W总=GG+G动可知，增加动滑轮的个数，可以增加动滑轮重，增大了额外功，所以会降低机械效率，故D错误。
故选C。
【分析】 A.根据F=12(G+G动)计算绳子的拉力，根据s=nh计算拉力移动的距离，根据
W=Fs计算拉力所做的总功。
B.根据功率的公式P=Wt进行计算；
C.根据机械效率的公式η=W有W总×100%进行计算。
D.根据η=W有W总=GG+G动分析判断。
32．【答案】B
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图像，滑轮组绳子股数n=3，计算拉力
F=1nG+G动=13103N+200N=400N，
正确，A不符合题意；
B.拉力F移动的距离
s=3×10m=30m，
功率
P=Wt=400N×30m8s=1500W，
B符合题意；
C.克服动滑轮重力做功
W动=G动h=200N×10m=2000J，
正确，C不符合题意；
D.计算滑轮组的机械效率
η=W有W总=GG+G动=103N103N+200N×100%=83.3%，
D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据F=1nG+G动，计算滑轮组的拉力；根据P=Wt，计算功率的大小；根据W动=G动h，计算动滑轮做功；根据η=W有W总=GG+G动，计算机械效率。
33．【答案】D
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】A：有用功为克服重力做的功W有=Gℎ=6N×0.5m=3J，由η=W有W总可得，拉力做的总功W总=W有η=3J75%=4J，故A错误；
B：在直角三角形中，30度所对的直角边是斜边的一半可知，斜面长度为s=1m，W总=Fs，即F×1m=4J，解得拉力F=4N，因为物体做的是匀速直线运动，受到的摩擦力和拉力是平衡力，大小相等，所以物体受到的摩擦力为4N，故B错误；
C：在匀速拉动过程中，物体的动能不变，但是物体的高度升高，重力势能增大，所以机械能也增大，故C错误；
D：影响斜面机械效率的因素有：斜面的倾斜程度（倾斜程度越大，机械效率越高） 、斜面的粗糙程度（斜面越粗糙，机械效率越低），与拉动的速度大小无关，所以改变拉动物体的速度，斜面的机械效率不变，故D正确。
故选D。
【分析】（1）根据W=Gh求出有用功，W=Fs求出总功，还要结合η=W有W总=GℎFs进行相关的计算；（2）实验中应注意保持绳子的拉力方向与斜面平行，且匀速直线拉动物体，物体受的拉力才等于摩擦力；（3）斜面的机械效率和斜面的倾斜程度、粗糙程度有关，所以实验中才用控制变量法来进行实验。
34．【答案】（1）
（2）1、4、7
（3）都相等
（4）越小
（5）10
【知识点】力的三要素及力的示意图；重力及其大小的计算；压力及重力与压力的区别；斜面的机械效率；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）由表格数据可知，当斜面倾角为15°，A对斜面的压力大小为9.66N，物体A对斜面的压力作用点在斜面上，方向垂直并指向斜面，如图所示：
（2）若研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系时，应将同一物体放在同一斜面上，改变斜面倾角进行实验，可选择实验序号1、4、7或2、5、8、或3、6、9中的数据进行分析。
（3）分析比较1、2、3或4、5、6或7、8、9三组实验数据可知，不同物体静止在同一斜面上，物体对木板的压力与该物体重力的比值都相等。
（4）分析比较1、4、7或2、5、8、或3、6、9三组实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力与该物体重力的比值越小。
（5）物体的质量 m=30kg，物体的重力为：
G=mg=30kg x 10N/kg=300N
物体上升高度 h=30cm=0.3m，则拉力F做的有用功为：
W有=Gℎ=300N×0.3m=90J
斜面的机械效率为90%，则总功为：
W总=W有η=90J90%=100J
物体克服摩擦力所做的额外功为：
W额=W总−W有=100J−90J=10J
物体沿斜面向上匀速运动距离 s=1m，则该物体所受摩擦力的大小为：
f=W额s=10J1m=10N
【分析】（1）由数据表格可知压力的大小，压力作用点：接触面上，方向：垂直并指向被压物体；
（2）研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，应将同一物体放在同一斜面上，改变斜面倾角进行实验；
（3）（4）分析实验数据得出结论；
（5）已知物体的质量，根据G=mg求出物体的重力；已知物体上升的高度，根据W=Gh求出拉力F做的有用功；已知斜面的机械效率，根据W总=W有η求出总功，再求出物体克服摩擦力所做的额外功，已知物体在斜面上移动的距离，根据f=W额s求出物体所受摩擦力的大小。
35．【答案】（1）匀速
（2）2.2；88.9%
（3）高
（4）0.4
（5）B
【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验
【解析】【解答】（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小。
（2）由图知，1N之间有10个小格，每个小格代表0.1N，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计的示数为2.2N，故拉力为2.2N。第2次实验的机械效率为 η=W有W总×100%=GℎFs×100%=4N××0.3m×100%≈88.9%
（3）实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，即做的有用功越大，因为做的额外功不变，故滑轮组的机械效率越高。
（4）根据表中数据，在第一次实验做的总功 W总1=F1s1=0.8N×0.3m=0.24J ，做的有用功为 W有1=G1ℎ=2N×0.1m=0.2J ，做的额外功为 W额外=W总1﹣W有1=0.24J﹣0.2J=0.04J ，因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功，则动滑轮的重力为 G动=W额外ℎ=
（5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意；
C．滑轮组的机械效率为 η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF 可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，再根据 v=st 可知，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】
（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小；
（2）看清弹簧测力计的分度值，结合对应刻度读数；根据η=W有W总×100%=GℎFs×100%，可求出机械效率；
（3）同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（4）根据G动=W额外ℎ，可求出滑轮重；
（5）减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大。
36．【答案】（1）30
（2）2.5；80；低
（3）不变
（4）变小
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）机械效率的测量实验；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为s=nℎ=3×10cm=30cm
（2）测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
第2次实验中，滑轮组的机械效率为η=W有W总×100%=GℎFs×100%=GℎFnℎ×100%=GnF×100%=6.0N3×2.5N×100%=80%
分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，根据η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）四次实验中，物体上升的高度为ℎ=10cm=0.1m
有用功为W有用=Gℎ=6.0N×0.1m=0.6J
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动1=G动1ℎ=0.3N×0.1m=0.03J
总功为W总1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J
摩擦引起的额外功为W摩1=W总1−W有用−W动1=0.66J−0.6J−0.03J=0.03J
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为k1=W摩1W动1+W摩1×100%=+0.03J×100%=50%
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动3=G动3ℎ=1.9N×0.1m=0.19J
总功为W总3=F3s=2.9N×0.3m=0.87J
摩擦引起的额外功为W摩3=W总3−W有用−W动3=0.87J−0.6J−0.19J=0.08J
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为k3=W摩3W动3+W摩3×100%=+0.08J×100%=32%
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动4=G动4ℎ=3.2N×0.1m=0.32J
总功为W总4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J
摩擦引起的额外功为W摩4=W总4−W有用−W动4=1.02J−0.6J−0.32J=0.1J
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为k4=W摩4W动4+W摩4×100%=+0.1J×100%≈24%
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
【分析】（1）根据物体的移动距离，结合绳子股数，计算绳子移动的距离；
（2）根据测力计指针位置，测量力的大小；根据物体的重力和绳子的拉力，可以计算滑轮组的机械效率；物体重力相同时动滑轮越重，机械效率越低；
（3）若改变物体移动的距离，滑轮组的机械效率不变；
（4）根据拉力和距离的乘积计算总功，利用物体重力和高度计算有用功，利用动滑轮重力和高度的乘积计算动滑轮的额外功，利用总功和有用功、动滑轮的额外功的差， 计算摩擦力的额外功。课标要求
2.2.6知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。
3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
3.2.4能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
考查内容
一、杠杆；
二、滑轮；
三、机械效率
考点分布
考查频率
命题趋势
01 杠杆、杠杆五要素与杠杆作图
☆☆☆
《简单机械》是人类社会在生产生活中所经常使用的工具，对本单元的学习和考查应立足于社会实践。所以，考题也会从社会实践中对这些工具的使用入手。
本单元常考题型有：选择题、填空题、作图题、实验探究题、计算题和综合题等。
主要命题点有：杠杆及其应用、杠杆作图、探究杠杆的平衡条件、滑轮与滑轮组、滑轮组的应用与计算、斜面等。
《机械效率》是《简单机械》中主要的内容，也是进一步认识简单机械的重要内容，通过对机械效率的理解加深对人类使用的工具发展历程。
对机械效率的考查题型有：选择题、填空题、实验探究题和综合计算题等。
主要命题点有：认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等。
02 杠杆平衡条件及应用
☆☆
03 探究杠杆平衡条件
☆☆☆
04 杠杆的分类
☆☆
05 定滑轮和动滑轮
☆☆☆
06 滑轮组及绕绳方式
☆☆
07 滑轮组的计算
☆☆☆
08 有用功、额外功和总功
☆☆
09 机械效率概念与比较
☆
10 滑轮组的机械效率
☆☆☆
11 斜面机械效率
☆☆
12 测量滑轮组的机械效率
☆☆
概念
释义
杠杆
一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆
硬棒成为杠杆的条件
（1）要有力的作用；例如，撬棒在没有使用时只是一根硬棒，而不是一个杠杆；
（2）能绕固定点转动。杠杆在力的作用下，是绕固定点转动的，不是整体向某个方向运动的；
（3）是硬的。受力不发生形变或不易发生形变
杠杆五要素
支点：杠杆绕着转动的点，用“O”表示
动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示
阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示
动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示
阻力臂：从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示
步骤
画法
图示
第一步：确定支点O
先假设杠杆转动，则杠杆上相对静止的点即为支点
第二步：确定动力和阻力的作用线
从动力、阻力作用点沿力的方向分别画直线或反向延长线即动力、阻力的作用线
第三步：画出动力臂和阻力臂，并标注
从支点向力的作用线作垂线段，在垂线段旁标注力臂的名称
步骤
画法
图示
第一步：确定力的作用线
根据动力作用线必然经过动力臂的末端点(支点O是动力臂的起始端点)并且与动力臂垂直，画一条经过动力臂末端点且垂直于动力臂的直线，这就是动力作用线
第二步：确定力的作用点
动力必然作用在杠杆上，所以动力作用
线与杠杆的交点就是动力作用点
第三步：画出力的方向，并标注
动力与阻力使杠杆转动的方向相反，而该杠杆的阻力F₂使杠杆逆时针转动,则动力F₁应使杠杆顺时针转动,即F₁的方向向下
实验目的
(1)知道什么是杠杆的平衡；
(2)通过实验得出杠杆的平衡条件；
(3)体验利用归纳法得出杠杆平衡条件的过程
提出问题
在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关
猜想与假设
一般情况下，当杠杆静止或匀速转动时，我们就说此时杠杆处于平衡状态，对杠杆处于平衡状态时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在的关系，我们可作出如下猜想：
A.动力+动力臂=阻力+阻力臂 B.动力-动力臂=阻力-阻力臂
C.动力动力臂=阻力阻力臂D.动力×动力臂=阻力×阻力臂
实验设计
杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力僻和阻力臂共同决定的。为了探究其平衡条件,可以在杠杆处于静止状态时,分别测出动力F₁、阻力F₂、动力臂l1和阻力臂l₂,然后经过大量数据的对比、分析、归纳得出杠杆的平衡条件
实验步骤
(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡；
(2)在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离；
(3)设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F₁,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F₂,测出杠杆平衡时的动力臂l₁和阻力臂l₂,把F₁、F₂、l₁、l₂的数值填入表格中。
实验
序号
动力F₁/N
动力臂l₁/cm
动力×动力
臂/(N·cm)
阻力F₂/N
阻力臂l₂/cm
阻力×阻力臂/(N·cm)
1
1.0
10
10
0.5
20
10
2
2.0
15
30
1.5
20
30
3
4.0
10
40
2.0
20
40
…






(4)改变钩码个数和位置,多做几次实验（避免偶然性）,将实验得到的数据填入表格中
实验结论
分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或F₁l₁=F₂l₂
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
示意图
力臂的大小关系
l1〉l2
l1〈l2
l1=l2
力的大小关系
F1〈F2
F1〉F2
F1=F2
杠杆转动时力所移动距离的大小关系
动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离
动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离
动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离
特点
省力但费距离
费力但省距离
即不省力也不省距离，既不费力也不费距离
应用
撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等
钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。
托盘天平、跷跷板
种类
定义
实质
示意图
作用分析
定滑轮
轮的中心轴不随物体移动
能够连续转动的等臂杠杆
如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力，但可以改变力的方向
动滑轮
轮的中心轴随物体一起移动
动力臂是阻力臂二倍的杠杆
如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力，但不能改变力的方向
图示
等量关系
定滑轮
F=G，s绳=s物，v绳=v物
F=f，s绳=s物，v绳=v物（其中，f为物体所受的摩擦力）
动滑轮
F=G+G轮2，s绳=2s物，v绳=2v物
F=f2，s绳=2s物，v绳=2v物
F=2G+G轮，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
F=2f，s轮=（1/2）s物，v轮=（1/2）v物
种类
杠杆
滑轮组
斜面
图示
有用功
W有=Gh
W有=Gh
W有=Gh
额外功
若不计摩擦：W额=G杆·h杆
若不计绳重及摩擦：W额=G动h
W额=fl
总功
W总=Fs
W总=Fs
W总=Fl
三者关系
W总=W有+W额
定义
物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示
公式
η=W有W总（机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示）
物理意义
机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大
可变性
机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同
特点
因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1
注意
机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关
物理量
意义
定义
符号
公式
单位
说明
功
做功，即能量的转化
力与物体在力的方向上移动距离的乘积
W
W=Fs
J
(1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。
(2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系
功率
表示物体做功的快慢
功与做功时间之比
P
P=Wt
W
机械效率
反映机械做功性能的好坏
有用功与总功之比
η
η=W有W总
无
装置图
计算公式
杠杆
η=W有W总=GℎFs
滑轮组
竖直提升物体
（1）已知拉力、物重及绳子段数时：η=W有W总=GℎFs=GnF
（2）不计绳重及摩擦时：η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动
水平匀速拉动物体
η=W有W总=fs物Fs绳fnF
斜面
（1）η=W有W总=GℎFl；（2）η=W有W总=GℎGℎ+fl
【点拨】
（1）支点是杠杆绕固定点转动的点，所以判断支点位置关键是看杠杆绕着哪个点转动；
（2）力臂作图（画力臂的方法）：1）找到支点，确定力的作用点和方向；2）作出力的作用线；3）从支点向力的作用线作垂线段；4）标出力臂。
（3）最小力作图：找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最长力臂。1)如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；2)如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。
利用杠杆平衡条件解决实际问题的步骤：
（1）转化：分析受力情况，找出支点，然后找出动力和阻力、动力臂和阻力臂，将实际物体转化成杠杆模型；
（2）标量：画出杠杆模型示意图，在图中标明动力、阻力、动力臂、阻力臂；
（3）计算：根据已知条件，利用杠杆平衡条件分析求解。
【点拨】探究杠杆平衡条件考向：
（1）试验前杠杆不平衡应如何调节：调节两端平衡螺母；
（2）横梁不在水平位置，左端翘起：平衡螺母左移；
（3）杠杆的支点在中间位置目的：为了消除杠杆自重影响；
（4）两侧挂上钩码后判断是否平衡：根据平衡条件判断；
（5）力或力臂的计算：根据杠杆平衡条件进行计算；
（6）让杠杆处于静止状态：方便进行实验。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
…
…
…
…
2
…
…
…
…
3
2.5
20.0
2.0
25.0
【点拨】判断杠杆种类的方法:
(1)通过动力臂和阻力臂的大小关系判断：对于较复杂的杠杆，可先在图上找到动力臂和阻力臂，然后比较力臂的大小关系；
(2)从应用目的上进行判断：省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用，以达到省力的目的，而费力杠杆在阻力不大的情况下使用，目的是省距离。
【点拨】
判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。
【点拨】
（1）理想状态下滑轮组的计算：在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用F=Gn，s=nh，v绳=nv物进行相关计算。
（2）非理想状态下滑轮组的计算：在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用F=G物+G动n，但s=nh，v绳=nv物进行还可以继续使用。
（3）水平方向滑轮组的计算：使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即F拉=1nf。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为v绳=nv物。
（4）反向滑轮组的受力分析：较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。
【点拨】
功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面.功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。
当不计绳重和摩擦时，机械效率η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。
【点拨】
计算滑轮组机械效率的方法有三种：
（1）分别求出W有、W总，运用公式η=W有W总=GℎFs计算；
（2）已知绕绳方式，运用η=GℎFs=GnF（或fnF）计算；
（3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式η=W有W总=G物G物+G动直接计算。
【点拨】
对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率η=W有W总=GℎGℎ+fs=GℎFs，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。
影响斜面机械效率的因素是摩擦力大小和斜面的倾角。
斜面倾角
5°
10°
15°
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
物体
A
B
C
A
B
C
A
B
C
重力大小/N
10.0
20.0
30.0
10.0
20.0
30.0
10.0
20.0
30.0
压力大小/N
9.96
19.92
29.88
9.85
19.70
29.55
9.66
19.32
28.98
【点拨】
1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率η=W有用W总=GℎFnℎ=GnF；
若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为η=W有用W总=Gℎ(Gℎ+G'。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。
2．提高滑轮组机械效率的方法
(1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。
(2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。
(3)换用最简单的机械。
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的
高度h/cm
拉力F/N
绳自由端移动
的距离s/cm
机械效率η
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
②
3
6
10
①
30
*
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0


3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8